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红河油田水平井定向技术存在的问题及建议

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红河油田水平井定向技术存在的问题及建议

 

宋新成¹,纪卫军2

(1.华北分公司三普油气生产支持中心,陕西咸阳712000;2.北京探矿工程研究所,北京100083)

 :近年来,随着中石化华北分公司红河油田勘探开发工作的不断深入,水平井在钻井工作中占据的比例越来 越大。因此,提高水平井定向技术工艺的钻进效率是目前施工中迫切需要解决的问题。本文对红河油田 水平井钻探中存在的技术难点,钻具的选型以及定向钻进工艺进行了探讨,提出了提高水平井施工进度的 技术建议。

关键词油田;水平井;螺杆;钻井液

中图分类号P634.5                     文献标识码:A            文章编号:1009-282 X(2013)04-0039-02

 


红河油田位于鄂尔多斯盆地南部,构造上位于 天环凹陷南端,是中石化华北分公司重要的油田基 地之一。主产层为中生界延长组长8油层组,属于 典型的超低渗油层。华北分公司在近几年的勘探开 发中,结合测录井及试采资料,逐步总结出适合红河 油田勘探开发系列配套实用技术。特别是随着水平 井钻采工艺技术的应用与完善,已发展成为红河油 田开发低孔、低渗储层,提高单井产能的有效手段。

 

1 红河油田水平井定向技术特点及难点

1.1 方位均有左漂趋势

根据已钻井统计,红河油田不同层位左漂程度 存在较大差异,甚至同一层位,不同井的方位漂移量 也存在很大差别。特别是在洛河组,左漂趋势更加 明显。采用常规增斜或稳斜钻具组合方位左漂严 重,有时甚至可达到6~7°/30m, 从而造成更换钻具 组合扭方位几率增大,常规钻具组合很难有效控制 好井眼轨迹。

1.2 地层岩性差异大

由于地层原因引起方位、井斜变化的不确定性, 使用常规增斜或稳斜钻具组合很难满足不同层位轨 迹控制的需要。钻遇不同层位,需要更换钻具组合 以满足轨迹控制的需要,从而导致频繁起下钻。

1.3 不同层位井斜增、降变化大

在华池组有降斜趋势,进入洛河——宜君组后 增斜趋势明显,洛河组下部增斜趋势减缓;安定组有 降斜趋势,直罗组增斜趋势也比较明显。由于延安

 


组有5层煤,存在较明显的降斜趋势;延长组长8以 前降斜趋势也很大。同一套钻具组合在不同层位对 井斜控制效果差别很大;同一钻具组合在不同层位 钻进时,轨迹控制的效果差别很大。

 

2 红河油田水平井定向工艺存在问题及原因分析

分析今年在甘陕工区钻水平井的施工过程,结 合其他油田施工的实际情况,分析认为影响红河油 田水平井钻井速度的原因主要有以下几个方面:钻 头选型、螺杆钻具选型、泥浆性能、人员技术素 质等。

2.1 钻头选型

从已完井看,目前在红河油田A 点前施工都较 为顺利,只是500m 的斜井段需要2~3趟钻,主要 原因是钻头寿命短。若想提高机械钻速,使用PDC   钻头虽仍是首选,但关键是如何选择到合适的钻头。 红河油田由于普遍存在井漏情况,二开一般采用 241.5mm 井眼,由于钻头尺寸大,保证高钻速就得  使用大直径复合片并减少钻头刀翼。但这样就加剧  了钻具的反扭角,增加了工具面摆放的难度。而减  小复合片直径并增加钻头刀翼,会导致钻速慢,还容  易泥包钻头。该地区造斜点到A 点的地层从极软  到中硬都有,夹层较多,PDC 钻头选择难度太大。

在HH12P8 井的施工中,造斜段选择胜利博丰 六刀翼16mm 复合片PDC 钻头,单根钻具定向复合 7:3,造斜率5.5°/30m, 基本满足施工要求。但 是滑动钻进时,钻时1h/m;  唯一 的优势是工具面较


收稿日期:2013-37-02

作者简介宋新成(1975-),男(汉族),江苏人,2006年毕业于中国石油大学(北京),现就职于华北分公司三普油气生产 支持中心,主要从事钻井生产技术管理工作,Tel:15332215999。


 


稳。起钻更换河北锐石五刀翼19mm 复 合 片PDC  钻头,整根定向钻进造斜率4.5°/30m, 不能达到施 工要求,最终起钻更换牙轮钻头。

2.2 螺杆钻具选型

目前,红河油田螺杆钻具选型基本上满足了本 工区水平井钻井需要。通过实钻使用,发现在 241.5mm  井眼中使用185mm×1.5°    单弯导向钻具 在定向初期还是非常适合的。但随着井斜角增大到 30~40°以后,1.5°导向马达的造斜率就偏高了,尤 其快要着陆时,1.5°导向马达的造斜率就远远超过 设计需要的造斜率了,很多时候还得使用反扣降斜 来控制轨迹。水平段施工中使用的120mm×1°   或 1.25°螺杆钻具已完全满足施工的要求。

虽然在实际施工中,这两类动力钻具能满足现 场要求,但同样还存在一个问题:1.5度导向马达由  于自身的弯角较大,不适合长时间在弯曲井段复合  转动。螺杆钻具厂家对弯壳超过1.5度的导向马达  是严禁复合钻进的,而1.5度导向马达也不建议进  行长时间的复合钻进。尤其是在井斜角较大的井  段,1.5度导向马达滑动钻进的井段其造斜率很高, 在这些井段不宜较长时间使用1.5度导向马达复合  转动。

在施工HH37P36   井时,井斜钻至45.3°,新螺 杆人井钻进19小时,在复合钻进过程中泵压突然升 高至20MPa(正常钻进泵压15MPa),  导致泥浆泵安 全销憋断,更换安全销后,放置井底一个单根处再开 泵,泵压维持在19MPa 左右,停泵后泵压无下降。 泄压后检查地面管线、泵和方钻杆旋塞,未发现问 题,起钻后发现螺杆弯壳体处断裂。

2.3 钻井液性能

水平井对钻井液的基本要求是保证井壁稳定、 井眼清洁和良好的润滑性能。而我们在施工中最常  见的还是井壁不够清洁和润滑性不够,这两项足以  使托压问题变得更加严重。轻者导致工具面不好  摆,使钻速很慢;严重时会导致托压严重,无法定向  钻进,甚至卡钻。

另外,还必须重视井眼的稳定性,在HH37P23   井上就出现了A 点打完下套管前多次通井而不到 底,原因是井壁不稳定,井眼垮塌所至,最后只好填 井侧钻,从而造成不必要的工作量和损失。由此可


见钻井液性能的好坏对水平井施工进度的影响非常 之大。

2.4 人员技术素质与协作方配合

从目前井队现状看,技术工人特别是司钻素质 还有待提高,比如摆工具面:有的司钻很利索,也有 的司钻怎么都摆不好、很长时间也压不到位,这些都 说明参与施工的人员技术素质还有待提高。

如何加快水平井钻井速度和保证水平井井身轨 迹质量,还需要各协作单位精诚合作,共同努力。

 

3 提高红河油田水平井施工进度的解决方法

(1)上直井段要通过提高钻头寿命,减少起下钻 次数和压缩起下钻时间,最终来缩短施工周期,主要 从探索优选钻头类型、钻头程序和优化钻井参数着 手 。

(2)A  点前井段主要通过寻求单只钻头一次性 完成作业的途径,其次是提高机械钻速、加强特种作 业的环节组织从而达到压缩作业周期的目的。

(3)A  点前定向井段依靠提高机械钻速和钻头 寿命,在安全的前提下尽量缩短起下钻和其它辅助 工作时间,从而达到水平井施工提速的目的。

(4)水平井段施工要通过发挥钻头初期效率压 缩作业周期,同时积极寻求适应地层型号的钻头。

(5)在使用动力钻具时钻头在选型上应选冠部 短抛物线外锥齿和锥顶齿有副齿的钻头(例如 M1652FC  类似钻头)。

(6)选用合理钻具组合及合适的扶正器外径提 高轨迹控制效果,减少滑动导向次数,增加复合钻进 时间,从而达到提速的目的。

(7)针对红河油田工区储层特点,相关地质研究 人员应在水平井探顶、着陆前和水平段钻进时常驻 现场,配合录井队及时处理地层变化、轨迹调整等问 题,及时决策,避免组织停工,提高钻井效率。

 

参考文献:

[1]李世忠.钻探工艺学[M].  北京:地质出版社,1989.

[2]鄢捷年.钻井液工艺学[M].  东营:石油大学出版社, 2001.

[3]李希文.钻井事故与复杂问题[M].北京:石油工业出 版社,2001.