垦东12区块4号岛丛式井钻井技术

1、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

2、工作，工程师。电话：13561053350。E-mail：。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 273.7104 t， 新建产能（新井）4.72104 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

3、， 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 346.1 mm 井眼（ 273.1 mm 套管 ） ；二开25刘永亮：垦东 12 区块 4 号岛丛式井钻井技术241.3 mm 井眼（ 177.8 mm 套管 ） ；（2 ） 导眼 15 m， 一 开 440.5 mm 井眼（ 339.7 mm 套管） ， 二开 311.2 mm 井眼（244.5 mm 套管） ， 三开 215.9 mm 井眼 （139.7mm 套管） ；（3 ）导眼 15 m， 一开 660.4 mm 井 眼（508.0 mm 套管） ， 二开 346.1 mm 井眼（ 273.1 mm 套管） ， 三开 241.3 mm 井眼（ 177.8 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

4、 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-P790.28330.001 969.24

5、962.901361.9610KD12-4-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.

6、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

7、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

8、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311.2 mm+ 215.9 mm， 其他井均为 346.1 mm+241.3 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 +

9、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

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