反扣井眼轨迹控制及钻井工艺在渤海的应用

反扣井眼轨迹控制及钻井工艺在渤海的应用

姜　伟3

(中国海洋石油渤海公司)

　　姜　伟.反扣井眼轨迹控制及钻井工艺在渤海的应用.天然气工业,1999;19(4):53～55摘　要　文章总结了渤海首次应用定向井反扣井眼钻井工艺技术,实现了在探井CFD18—2—2DS井的侧钻。该井在2868m处开窗侧钻,将CFD18—2—2D井的水平位移从14m拉回到710m,在井斜27°的情况下,首先降斜至0°,然后再将井眼方位调到180°反向增斜进入地质设计的30m靶区半径内,满足了地质设计要求。该井的主要特点是:深井高钢级P110套管开窗侧钻,可控导向马达反扣井眼轨迹控制,全井计算机软件实施扭矩摩阻的分析,使用MWD随钻测量,可控导向马达钻井技术,顶部驱动,PEM水基钻井液技术。通过实践,总结和摸索出了一套深井、大位移井眼的反扣井眼轨迹控制技术。

主题词　渤海湾　定向井　快速　套管开窗　钻井液　钻井

　　中国海洋石油总公司渤海公司在1996年9月,钻成了CFD18—2—2D井,该井井深4218m,最大井斜27103°,井眼方位29196°,垂深3884m,水平位移14m。由于DST测试结果不理想,故地质上提出新的靶点位置是:垂深3756m,水平位移740m,方位仍然是原来的30°。据此,根据已钻井眼的情况,为了节约钻井费用和作业时间,工程上决定在󰂊24415mm套管里开窗侧钻,即在󰂊24415mm井眼里,将井眼方位调转180°,照210°方向将井眼轨迹钻成纵波反扣井眼,使位移由原来的14m转回到710m处。

该井段经历了28d,才固定󰂊17718mm尾管,满足了勘探的要求。该井的作业,具有以下特点:

(1)高钢级深井开窗侧钻。(2)深井降斜划槽侧钻工艺。

(3)井眼反扣井段,全部在裸眼内完成,井斜从26°反扣至-16°,难度很大。

(4)使用了PDC钻头+可控导向马达+MWD的

成的。2D井系三段制井身剖面,最大井斜27103°,2DS井开窗点位于2D井󰂊24415mm套管中,井深2868m处。

纵波反扣钻井工艺的技术特点

1.高钢级深井套管开窗技术(1)开窗点的选择原则:①套管外水泥胶结质量

良好;②钻达目标靶点有较短的路径;③井眼轨迹控制时有较小的井斜及狗腿变化。

根据以上3条原则,选择开窗侧钻点在2868m处。

(2)开窗井段长度的确定。考虑到套管开窗的

难度和所使用造斜工具的造斜能力,以及以往的经验,开窗段为20m,以保证造斜工具可以造出去。

(3)开窗井段钻具组合:󰂊211mm领眼器+󰂊208mmSectionMilltypeD+󰂊165mm钻铤(6根)+󰂊127mm加重钻杆(12根)。

(4)开窗磨铣使用的是美国Tristate公司的Sec2tionMill“D”型磨铣工具。磨铣情况如下。

a.在钻具组合相同,钻压、转速和排量都相似的

最佳井下工具的配备,完成全部井段的井眼轨迹控

制。

(5)整个钻井过程,安全顺利,未发生卡钻事故。

井眼基本数据

CFD18—2—2DS井(以下简称2DS井),是在原CFD18—2—2D井(以下简称2D井)的基础上侧钻而

条件下,刀片的型号不同,磨铣速度亦不同,METAL2

MUCHER的磨铣速度大约比SUPERLOY要高20%左右。

b.磨铣󰂊244mmP110套管20m,共计耗时8618h,平均磨铣速度为249min/m,比N80套管大约磨铣

3姜伟,作者简介见本刊1995年第4期。地址:(300456)天津市塘沽河口路。电话:(022)25807651。

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然　气　工　业　　　　　　　　　　　　　　　1999年7月钻采工艺与装备　　　　　　　　　　　　　天　速度要慢15%左右。这说明套管钢级越高,磨铣速

度也相应的降低。

21降斜侧钻技术

由于侧钻位置位于垂深2683m处的东营组地层,可钻性不好。因此,主要采用硬地层中降斜侧钻的方法。其主要措施为:

(1)开窗井段注水泥,然后候凝96h,以保证水泥有较高的强度(其中候凝80h后,用50kN的钻压,80r/min的转速试钻水泥塞,钻速为20m/h)。

(2)采用󰂊17715mm直马达+1∀−°弯接头+MWD。设计最大狗腿为3°/30m,实际钻进从2870～2917m,进尺47m。最大狗腿为5119°/30m,造斜能力超过了设计能力。在该

MWD。对全井段进行井眼随钻测量和井眼轨迹的控

制,保证钻达设计的靶区。

b.从2870～3050m井段,井斜从23°降至0°,采用低边180°工具而滑动钻进模式,狗腿度在315°/30m,如果采用旋转钻时,狗腿仅为117°/30m,不能达到设计要求。

c.井眼从0°反向增斜时,反而容易控制,可用边滑动边旋转钻的方法控制井眼轨迹,而且机械钻速比降斜滑动钻进分别提高2～3倍。

4.计算机软件的分析和计算技术反扣井眼,由于井眼轨迹复杂,因此在作业之前,对所使用的钻具组合以及开窗侧钻时所选定的3°/30m的狗腿严重度,均按水基泥浆不加反润滑剂作为考虑依据来考虑钻杆的最大张力负荷及最大扭矩的变化。计算结果表明:扭矩超过G105×󰂊127mm钻杆的上扣扭矩。因此,本井选用1500mS135

井段井斜由23°降至17°。

(3)使用低边工具面。从180°方向迫使井眼偏离出去,同时用控制钻速的方法,用0～25kN的钻压缓慢划槽,耗时2015h,划出715m,平均钻速为0136m/h。此后见到返出钻屑为10%后,说明井眼已经开始偏离开老井眼。

(4)井眼偏离段,建议最好使用牙轮钻头。该井使用一只EHP51×󰂊21519mm三牙轮钻头,马达转速110r/min,运转49h,钻进47m。

3.纵波反扣井眼轨迹技术

在反扣井眼轨迹控制技术中,最大难度是机械钻速的提高,根据该井的实践经验,主要受几个因素的影响。

(1)可控导向马达类型对机械钻速的影响。a.9LZ165—7Y马达的机械钻速普遍低于A675M马达,并且A675M马达比9LZ165—7Y马达机械钻速高出约1倍。

b.9LZ165—7Y马达转速是110r/min,而A675M

×󰂊127mm钻杆,满足了工程的需要。

5.纵波反扣井眼轨迹钻井液技术

(1)为增加润滑性和降低摩阻,加入PF—JLX3%,同时还加入PF—LUBE1%。

(2)下入󰂊17718mm套管前,井眼里泵入塑料小球2%左右,同时增加润滑剂,含油量由1%增至20%,保证尾管一次到底。

(3)全井在开窗侧钻以后的钻进过程中,安全、顺利,起下钻也无阻卡现象。

认识及建议

(1)开窗侧钻以前,要选好开窗点,对所选择的

井眼轨迹和最大狗腿度所使用的钻具组合,钻杆的钢级要做计算分析,以确认摩阻、扭矩是否齐全,确认采用的钻杆是否符合施工要求。因此软件分析工作应大力加强。

(2)深井高级套管开窗,工具下井前要认真保养和检查。2DS井曾2次掉刀片落井,对井下安全造成很大的危害和隐患,教训十分深刻。

(3)套管开窗所选用的转速要仔细考虑,慎重选择。

(4)反扣井眼轨迹比常规的三段制或五段制要

马达转速为200r/min,因此,A675M马达钻速比9LZ165—7Y马达要高出1倍。

另外从马达的使用寿命上看:A675M马达下井工作265h,轴承间隙磨损量为212mm,而9LZ165—7Y马达下井工作仅9415h,轴承间隙磨损量达315mm,可见,马达的性能差异较大。

(2)排量对机械钻速的影响。

在使用同一只G5PDC钻头的情况下,以及使用同一根A675M马达的条件下,排量提高120L/min,而致使5B#组合比5A#组合机械钻速提高70%,因此,选择马达排量亦十分关键。

(3)反扣井段井眼控制技术。

a.钻具组合均采用PDC钻头+导向马达+

困难。因此在方位调转180°时均采用滑动钻进控制工具面的方法,而作业时滑动钻进钻速很慢,仅为旋转钻速的1/4～1/5。

(5)泥浆马达的性能至关重要。该井使用A926M马达,井下使用265h,纯钻进12415h,轴承磨损间隙仅212mm,对保证和实现该井的作业起到

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第19卷第4期　　　　　　　　　　　　　　天　然　气　工　业　　　　　　　　　　　　　　钻采工艺与装备

欠平衡钻井的应用前景

罗世应3　孟英峰　李　允

(西南石油学院)

　　罗世应等.欠平衡钻井的应用前景.天然气工业,1999;19(4):55～58

摘　要　文章分析了国内外的石油工业勘探开发形势,得出欠平衡钻井是适应新形势下的钻井技术;阐述了实现欠平衡钻井的各种手段,讨论了欠平衡钻井技术的特点与自身的技术优势,认识到欠平衡钻井具有减少地层伤害,提高钻速,避免漏失,减少卡钻等优点,有着广阔的应用前景。总结了国内外欠平衡钻井的应用现状,结果认为其效果是显著的,能降低钻井成本和适应特殊油气藏开发的需要。同时,例举了国内外成功使用欠平衡钻井的实例。文章还分析了欠平衡钻井的水平与不足,指出开展欠平衡钻井应注意地层是否适合,钻井液基液的选择以及安全等问题。

主题词　天然气勘探　欠平衡压力钻井　钻井液　技术　应用

　　目前,石油工业的特点是,勘探开发的难度越来越大,勘探开发投入的成本越来越高,而原油的价格却在中低价位徘徊。这种勘探开发的新形势产生了两条基本要求:一是要求技术进步,以满足越来越高的难度需求;二是要求降低成本,以适应目前油价体系的需求。在勘探开发过程中,钻井投资往往占总投资的三分之一至三分之二,因此,提高钻井技术,降低钻井成本则成了第一位应考虑的问题。欠平衡钻井技术,正是在这样的背景下应运而生。

等系列问题。归纳起来,欠平衡钻井的主要优点是:

1.减少地层伤害

欠平衡钻井过程中,驱使钻井液中的固相和液相进入产层的正压差消除了,因此,减少了固相与液相侵入产层近井地带造成的地层伤害。尤其在钻水平井井段时,产层长时间被浸泡在钻井液中,欠平衡钻井更能较好地保护产层。如果钻遇储层能量较低的衰竭油气藏时,井筒周围一旦发生伤害,这些伤害是不易消除的,而欠平衡钻井技术则是非常好的保护技术。

2.提高钻速

欠平衡钻井的优点

在常规过平衡或**衡钻井中,钻井液除具携带岩屑、稳定井壁、冷却钻头等作用以外,更为重要的是平衡地层压力,防止地层流体进入井筒。而欠平衡钻井则有意识地改变井底循环压力,使其低于产层压力,当继续钻进时,这个欠平衡压力使产层流体流入井筒,从而避免了流体漏失和降低地层伤害

欠平衡钻井井筒液柱压力降低,使得井底正在被钻的岩石更容易破碎,也有助于减少“压持作用”,使钻头继续切削新岩石而不是碾压已破碎的岩屑,从而提高了机械钻速,尤其是水平井更为明显。另外,人们发现在钻水平井时,钻速随着水平井段长度的增加而降低,这主要是因为井眼摩阻的增加,减少

了极为重要的作用。

(6)反扣井眼轨迹控制工艺技术在渤海的成功应用,说明渤海勘探技术有了新的突破,特别是在提高勘探效率,节约钻井、勘探成本和资金方面,在处

理海上钻探工作中的复杂情况方面,都有着极为重

要的应用前景。

(收稿日期　1999-01-28　编辑　钟水清)

3罗世应,1968年生;现为西南石油学院博士研究生,从事欠平衡钻井理论与工艺研究,曾发表论文数篇。地址:(637001)四川省南充市。电话:(0817)2603433转3477。

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