垦东12区块4号岛丛式井钻井技术

第 36 卷 第 5 期 2014 年 9 月石 油 钻 采 工 艺 OIL DRILLING the deviated wells were successful in one time orientation and target hit rate was 100%. The technology is very effective and provides experiences for overall development of offshore reservoirs by long reach cluster well groups. Key words: Kendong Block12; produce offshore oil from onshore; long reach wells; cluster wells; anti-collision; trajectory control; large wellbore orientation作者简介：刘永亮， 1981 年生。2008 年毕业于西安石油大学油气井工程专业， 获硕士学位， 现从事钻井技术研究及定向技术服务工作，工程师。电话：13561053350。E-mail：liuyongliang.slytsinopec.com。垦东 12 块位于新滩油田东部的海陆过渡带， 主要位于水深 06 m 的海域内， 构造位于垦东凸起 东部斜坡带， 发育有明化镇组和馆陶组 2 套含油层 系。为完善垦东 123 井区产能建设方案， 在 3 号岛 的基础上扩建 4 号人工岛， 设计 20 口井， 动用储量 273.7×104 t， 新建产能（新井）4.72×104 t， 2010 年 下半年进入整体开发方案实施阶段， 实际完成定向 井 13 口、 水平井 7 口。1 地质工程概况垦东 12 区块构造形态较为简单， 上第三系构造形态继承了前第三系潜山顶面南高北低的趋势， 整 体呈现南高北低的格局。受垦东 12 断层控制， 该区 块为一反向屋脊式构造， 地层向北逐渐向桩东凹陷 倾伏， 地层较平缓， 地层倾角 36° 。区块内的岩石类 型以岩屑质长石砂岩为主， 矿物颗粒磨圆度较差， 多 为次棱角状， 分选中等， 颗粒间以泥质胶结为主， 胶 结类型多为接触式。油藏类型为偏高温常压、 高孔 高渗、 岩性构造、 常规稠油油藏。 4 号岛 20 口井采用 2 排设计， 排间距 5 m， 每排 10 口井， 井间距 2 m。井身结构分为 3 种：（ 1 ） 导眼 15 m， 一开 Ø346.1 mm 井眼（ Ø273.1 mm 套管 ） ；二开25刘永亮：垦东 12 区块 4 号岛丛式井钻井技术Ø241.3 mm 井眼（ Ø177.8 mm 套管 ） ；（2 ） 导眼 15 m， 一 开 Ø440.5 mm 井眼（ Ø339.7 mm 套管） ， 二开 Ø311.2 mm 井眼（Ø244.5 mm 套管） ， 三开 Ø215.9 mm 井眼 （Ø139.7mm 套管） ；（3 ）导眼 15 m， 一开 Ø660.4 mm 井 眼（Ø508.0 mm 套管） ， 二开 Ø346.1 mm 井眼（ Ø273.1 mm 套管） ， 三开 Ø241.3 mm 井眼（ Ø177.8 mm 套管 ） 。 轨道类型：3 口定向井采用 8 段制剖面类型 （直增稳增稳降稳降） ；2 口定向井采用 7 段制剖面类型（直增稳增稳降 稳） ；2 口水平井采用 7 段制剖面类型 （直增稳 增稳增平） ；2 口定向井采用 6 段制剖面类型 （直增稳增稳降） ；1 口定向井 5 段制剖 面类型（直增稳降稳） ；5 口水平井采用 5 段制剖面类型（直增稳增平） ； 5 口定向井 采用 3 段制剖面类型（直增稳） 。井组设计数据 见表 1， 投影图见图 1。表 1 垦东 12 区块 4 号岛井组设计数据序号井号最大井斜角 /（°）造斜点 /m完钻井深 /m完钻垂深 /m水平位移 /m1KD12-4-X174.84240.002 762.791 140.002 234.952KD12-4-X564.65150.002 050.791 125.091 546.403KD12-4-X871.92120.002 715.591 148.172 272.324KD12-4-X1073.05180.002 407.401 053.031 935.335KD12-4-X1357.32210.001 486.721 015.03928.396KD12-P490.00250.001 541.99873.00988.567KD12-P590.4759.001 712.64891.841 166.148KD12-P692.06120.001 607.33866.281 041.969KD12-P790.28330.001 969.24962.901361.9610KD12-4-X373.82150.001 823.091007.51 283.0711KD12-4-X481.0365.002 419.041 046.001 955.2312KD12-4-X679.7150.002 198.681 160.001 541.9113KD12-4-X772.62180.002 314.481 157.501 763.7014KD12-4-X977.34200.001 839.261150.001 136.6615KD12-P889.2050.001 537.27887.781 039.5016KD12-P990.00150.001 648.54979.001 080.9317KD12-4-X1177.03300.002 462.261 157.501 796.5818KD12-4-GX365.10150.001 847.061 171.001 255.9819KD12-P1090.78300.001 623.38837.73966.3420KD12-4-X1278.9960.002 606.021 018.802 128.60图 1 4 号岛井组投影图2 钻井技术难点（1） 井组一开井眼尺寸大， 造斜点浅1， 且位于 平原组， 地层极软， 同时为满足无线信号的正常传输 和井下安全又必须达到一定的排量， 井眼扩大率大， 定向时动力钻具的实际造斜率很低， 无线随钻测量仪器易受到邻井磁干扰， 导致测量方位存在一定偏 差， 进一步加大了浅层定向的难度。 （2） 井组多为三维四段至六段制大位移井或水 平井， 有 17 口井的井斜角超过 70° 、 水平位移超过 1 000 m（其中 4 口井超过 2 000 m） ， 靶区半径小（10 m） 且为双靶甚至三靶， 最大位垂比达到 2.16， 加之地 层软硬交替， 定向钻进时造斜率不稳定， 复合钻进时 井斜方位波动大， 轨迹控制难度大。 （3） 随着钻井技术水平的日益提高， 钻井所能探 及的区域半径日益增大， 在地面条件与地下条件受 限的情况下， 密集型丛式井组渐渐成为主要的丛式 井组开发方式2。由于井网密集， 井眼轨迹交错多、 易相碰， 防碰绕障的难度很大。 （4） 井组位移大， 大斜度裸眼段长， 不利于岩屑返 出3， 同时在砂质泥岩、 泥岩、 砂岩地层钻进需要注 意防塌、 防漏、 防卡， 对钻井液性能提出了严格要求。石油钻采工艺 2014 年 9 月（第 36 卷） 第 5 期263 钻井技术措施3.1 浅层大井眼定向 为了增加水平位移， 井组一开为主要增斜段， 设计造斜率 1015 （° ）/100 m， 需要将井斜角增至 50° ， 在井眼大、 地层软、 防碰难度大的多种条件限制 下， 一开施工能否顺利完成至关重要4。如若一口 井不能按设计一次性成功定向， 则其他相邻井及后 续施工井的造斜点都得相应下调压低， 整个井组剖 面和井斜角都得相应改变， 这是工程施工中的一个 突出难点。 为了严格按照工程设计轨道钻进， 保证一开大 井眼定向成功， 选用 1.75° 动力钻具（扶正块尺寸相 对井眼小 3 mm） 。开始定向时采用单泵（2533 L/s） 整柱连续定向， 定向完成后不划眼直接接立柱， 并利 用这段时间测斜， 接好立柱后开泵并发送测斜数据 （目的是减少一次停开泵， 缩短井底冲刷时间） 。井斜 角增至 5° 左右时恢复正常排量（3358 L/s） 钻进， 同 时根据定向效果确定是否划眼。对于造斜点特别浅 （50 m） 、 邻井套管磁干扰强的井， 在井口将动力钻具 工具面摆至定向方位， 下钻到底直接定向。 3.2 井眼轨迹控制 井组多为三维大位移井或水平井， 井身结构复 杂， 井斜方位变化大， 转盘扭矩和钻具摩阻大， 地层 软硬交错、 造斜率不稳定， 轨迹控制困难。主要采取 了如下措施。 （1）表层直井段采用塔式钻具组合， 优选排量， 小钻压、 低转速， 确保井眼打直， 避免表层井眼互窜 现象。 （2） 造斜段在满足井眼轨迹控制需要前提下， 尽 量控制不要出现较大的狗腿， 保证井眼轨迹圆滑， 有 利于后期作业的顺利进行。 尽量简化下部钻具组合， 减小井下钻具风险系数。合理优化钻具组合， 多复 合钻进， 少滑动钻进， 提高钻井效率。同时， 整个井 组采用相同的钻具组合模式， 进一步提高施工效率。 井组斜井段井眼尺寸有3口井采用Ø311.2 mm+ Ø215.9 mm， 其他井均为 Ø346.1 mm+Ø241.3 mm。 浅层增斜段选用钻具组合：牙轮钻头 +1.75° 动力钻 具 + 无磁钻铤 +MWD+ 加重钻杆 + 斜坡钻杆。稳 斜调整段选用钻具组合：牙轮钻头 + 1.5° 动力钻具 + 无磁承压钻杆 +MWD+ 斜坡钻杆 + 加重钻杆 + 斜 坡钻杆。 （3） 目标油层之上有多套小油层， 定向过程中尽 量保证轨迹位移超前， 防止钻遇小油层段时井斜下 降过快、 加大后期轨迹控制难度。（4） 地层软硬交错， 复合钻进时井斜方位变化规 律不稳定， 靶点附近尤其要注意。钻进过程中加强 测斜， 及时调整， 保证中靶质量。 （5） 每钻进 200300 m 进行 1 次短起下， 保证井 下安全， 防止复杂情况发生。 3.3 防碰绕障 4 号岛 20 口井为海油陆采大位移丛式井组， 造 斜点井深相近， 井眼方位差别不大， 做好防碰是整个 井组顺利施工的关键5。 （1） 整个井组直井段采用相同的钻具组合和钻进 参数， 既可防碰， 又可适当增大钻压， 提高钻速和钻 井效率。 （2） 定向过程中严格控制造斜率和井眼垂深， 造 斜点相近的井通过预定向以 10 （° ）/100 m 造斜率 与防碰井的方位错开， 然后再以 1520 （° ）/100 m 的造斜率增斜扭方位中靶， 进行三维防碰。同一井 段采用相同的无线随钻测量仪器， 保证误差一致。 根据实钻测斜结果计算校正剖面并进行邻井的防碰 扫描， 以此绘制局部放大的防碰图， 指导防碰绕障。 （3） 由于井眼密度大， 随着完钻井数量的增加， 后 续井的施工难度不断增大。施工中加强实钻轨迹与 设计轨道的扫描， 保证二者尽量吻合， 为后续井的施 工打下基础。 3.4 钻井设备和钻进参数 3.4.1 选用顶驱系统 顶驱钻井系统是降低海上钻 井综合成本的一种有效途径， 是提高生产效率、 保障 安全生产的重要手段。选用顶驱系统作业的优势： 具有倒划眼能力， 能有效避免卡钻的风险；采用立 柱钻进， 节省接单根的时间；钻具接头上扣扭矩准 确， 有助于延长钻具使用时间6。 3.4.2 优化钻井参数 钻井参数优选是优质高效控 制井眼轨迹的重要措施之一。新滩油田垦东 12 区 块 4 号岛井组钻遇的地层多为泥岩、 砂岩和粉砂岩， 地层软、 可钻性强， 有利于喷射钻井技术的应用。在 钻井设备能够满足的前提下采用高