埕52-平2井薄油藏水平井井眼軌跡控制技術(shù)(共6頁)

1、PAGE 1PAGE 8埕52-平2井薄油藏(yu cn)水平井井眼軌跡控制技術(shù)牛洪波 趙金海 倪益民（勝利(shngl)石油管理局鉆井工藝研究院，山東東營 257017）（注：本文(bnwn)系中石化集團(tuán)公司研究項(xiàng)目“水平井、側(cè)鉆水平井鉆井應(yīng)用技術(shù)研究”的研究內(nèi)容，課題編號：KZD 31998011）摘要： 埕52-平2井是中石化集團(tuán)總公司重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“水平井、側(cè)鉆水平井鉆井技術(shù)應(yīng)用研究”中完成的第3口試驗(yàn)井, 該井設(shè)計(jì)靶半高僅0.5m，靶半寬5m，中靶精度要求高、軌跡控制難度很大。項(xiàng)目組合理地利用水平井鉆井配套技術(shù)，利用單彎馬達(dá)配合MWD的導(dǎo)向鉆井技術(shù)控制井眼軌跡，高效精確地完成了施工

2、。實(shí)鉆軌跡所有測點(diǎn)與設(shè)計(jì)線的垂深差都控制在0.4m以內(nèi)，水平段油層鉆穿率100%，刷新了勝利石油管理局利用常規(guī)MWD控制水平井軌跡精度的最高紀(jì)錄。關(guān)鍵詞：水平井鉆井 超薄油藏 中靶精度 導(dǎo)向鉆井 埕東油田引 言 目前，國外開發(fā)薄油層最直接有效的施工方案是應(yīng)用水平井鉆井技術(shù)，利用近鉆頭測量技術(shù)或地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)實(shí)現(xiàn)對薄油層的準(zhǔn)確定位和井身軌跡的精確控制。隨著油田勘探開發(fā)的深入和鉆井工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步，薄油層水平井鉆井在整個(gè)鉆井工作量中占有的份額越來越大。但是，根據(jù)目前國內(nèi)水平井鉆井的實(shí)際水平，尤其是在工具、儀器方面尚未出現(xiàn)較大突破的前提下，在薄油層水平井中應(yīng)用常規(guī)導(dǎo)向鉆具所能達(dá)到的控制精度能否滿足油

3、藏開發(fā)的要求、該工藝技術(shù)還有多大潛力可挖、在保證薄油層水平井井身質(zhì)量的前提下能否提高鉆井速度、降低鉆井成本等方面的問題亟待開展深入研究。1 地質(zhì)概況 埕東油田西區(qū)基巖以上依次發(fā)育有第三系下館陶組、上館陶組、明化鎮(zhèn)組和第四系平原組。館陶組河流相地層是本區(qū)的主要含油氣地層，曾先后鉆探過11口井，累計(jì)采油21.12104 t，但目前僅開井1口，綜合含水85%, 采油速度1.07%。由于Ng522砂層提液無潛力，故采收率和采出程度低。根據(jù)該地區(qū)的開發(fā)情況及油藏地質(zhì)和油藏工程論證，在儲層有效厚度為14m的埕東凸起西高點(diǎn)上設(shè)計(jì)埕52-平2井，以擴(kuò)大泄油面積，抑制邊、底水推進(jìn)，提高單井產(chǎn)量和采收率。2 埕5

4、2-平2井的井身結(jié)構(gòu)(jigu)埕52-平2井井(jn jn)身剖面采用直增增增穩(wěn)（水平(shupng)段）3段增斜軌跡，其井身結(jié)構(gòu)及井眼軌道設(shè)計(jì)見表1、表2。 表1 井身結(jié)構(gòu)井身結(jié)構(gòu)套管層次表層套管油層套管鉆頭尺寸井深444.5mm401.00m244.5mm1589.65m套管尺寸下深339.7mm400.00m177.8mm1585.00m 表2 埕52-平2水平井軌道設(shè)計(jì)參數(shù)名 稱井 深(m)垂 深(m)井斜()方位()造斜率(/30m)水平位移(m)直井段1095.781095.780000造斜段1245.781230.8345262.51055.94調(diào)整井段1263.021242.

5、8746.38262.52.668.27造斜井段1408.431295.690262.4810200.03水平井段1589.651295.690262.440381.363 施工技術(shù)難點(diǎn)(1)靶前位移小，中靶精度要求高。目前常規(guī)水平井的靶前位移大多在250m左右，而本井僅200m，且只有17m的調(diào)整段，如果動(dòng)力鉆具的造斜率失常，很容易導(dǎo)致增斜井段不足而填井；若選擇度數(shù)較大的動(dòng)力鉆具又容易造成井眼狗腿度過大而影響井眼軌跡的圓滑，甚至起下鉆困難。常規(guī)水平井的中靶精度一般為上下2m，左右10m，而本井為上下0.5m，左右5m。這樣的中靶精度需要極高的井眼軌跡控制技術(shù)。(2)受靶框高度和靶前位移的限制

6、，著陸點(diǎn)（入靶點(diǎn)）入靶角度的選擇范圍小。為有利于施工，上靶入靶井斜角不能小于90，但也不能太?。幌掳腥氚芯苯遣荒芴?，以防復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)因自然增斜而出上靶。(3)水平段軌跡(guj)控制難度大。受測量儀器的限制，測量點(diǎn)與井底之間存在長達(dá)1416m的測量(cling)盲區(qū)，要在上下0.5m的靶盒中水平(shupng)鉆進(jìn)150m，給井眼軌跡的預(yù)測及控制帶來極大的困難。(4)儀器信號傳輸相對較慢。上部地層可鉆性高，因而鉆進(jìn)速度較快，但測量儀器的信號輸出速度與之不相匹配，很容易造成實(shí)際工具面與預(yù)計(jì)工具面之間存在較大偏差，從而導(dǎo)致測量盲區(qū)內(nèi)的井眼軌跡與預(yù)計(jì)結(jié)果有較大誤差，使軌跡控制難度增大。(5)地層的

7、不均質(zhì)性導(dǎo)致造斜率不穩(wěn)定。館陶組上部地層膠結(jié)性差，砂多泥少，具有“砂包泥”的特點(diǎn)，鉆進(jìn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)放空現(xiàn)象，造斜率不穩(wěn)定，不利于井眼軌跡的有效控制。4 施工簡況及效果4.1 直井段在244.5mm二開直井段施工中，為簡化鉆具結(jié)構(gòu)，采用塔式鐘擺鉆具組合，并用NEMS電子測斜儀跟蹤檢測。當(dāng)鉆至地層交界面時(shí)，采用吊打并加密檢測點(diǎn)，這樣既提高了鉆進(jìn)速度又保證了井身質(zhì)量。井底閉合距實(shí)測為4.34m，為下一步定向造斜創(chuàng)造了條件。4.2 增斜段4.2.1 造斜點(diǎn)的確定二開后鉆進(jìn)至1082.64m時(shí)，井斜0.2，方位264.2，投影位移-3.87m，閉合距4.34m，閉合方位109.22?？紤]到在定向時(shí)需要

8、調(diào)整方位且負(fù)位移不大，確定實(shí)際造斜點(diǎn)為1082.64m。4.2.2 增斜段施工增斜段采用1.75單彎動(dòng)力鉆具+MWD幾何導(dǎo)向鉆井技術(shù)造斜, 采取滑動(dòng)鉆進(jìn)與復(fù)合鉆進(jìn)相結(jié)合的方法控制井眼軌跡。鉆具組合為：244.5mmP2鉆頭0.3m +6304310.33m +165mm1.75單彎動(dòng)力鉆具6.97m + 158.8mm4314100.38m + 127mm無磁鉆桿9.16m + 177.8mm MWD短節(jié)1.52m+127mm無磁鉆桿9.18m + 127mm加重鉆桿+127mmXPDP+127mm鉆桿。為確保井身質(zhì)量和準(zhǔn)確中靶，根據(jù)增斜段的地質(zhì)情況，施工中應(yīng)用了如下成功技術(shù)。(1)在不同地層

9、中造斜工具實(shí)際造斜能力的整體評價(jià)技術(shù)。由于下部鉆具組合的功能特征以及地質(zhì)和鉆井參數(shù)等因素的綜合影響，造斜工具的實(shí)際造斜率經(jīng)常發(fā)生變化，其變化幅度有時(shí)相當(dāng)異常，極易造成被動(dòng)施工。因此，在增斜段施工前，通過認(rèn)真分析地質(zhì)資料，針對該區(qū)塊地層結(jié)構(gòu)松散、膠結(jié)性差、砂包泥的特點(diǎn)，決定采用大度數(shù)單彎定向。實(shí)際施工中1.75單彎動(dòng)力馬達(dá)的實(shí)際造斜率只有30/100m，相當(dāng)于正常工作條件下1.5單彎的造斜能力。這雖然對本井的井眼軌跡控制沒有產(chǎn)生太大的影響，但已明顯地反映出該區(qū)塊的地層不利于造斜。因此，施工中對造斜率可能出現(xiàn)的失常進(jìn)行科學(xué)預(yù)見以及合理調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)是保證施工順利進(jìn)行的關(guān)鍵因素之一。(2)導(dǎo)向鉆井技術(shù)

10、。MWD隨鉆測量保證了測量信息的實(shí)時(shí)性，確保了井下實(shí)時(shí)調(diào)整井眼軌跡的可操作性。同時(shí)，滑動(dòng)鉆進(jìn)與復(fù)合鉆進(jìn)的合理調(diào)配保證了井眼軌跡的圓滑。(3)水平井工程應(yīng)用軟件的預(yù)測技術(shù)。預(yù)測技術(shù)對使用常規(guī)導(dǎo)向鉆具鉆薄油層水平井非常關(guān)鍵，其技術(shù)作用在于：通過對影響井眼軌跡的各種因素進(jìn)行分析研究，在掌握下部鉆具組合的功能特征及地層因素和鉆進(jìn)參數(shù)對這些(zhxi)特征的影響的前提下，使下部鉆具組合調(diào)整性起下鉆的次數(shù)減少。本井依靠先進(jìn)的水平井工程應(yīng)用軟件有效的預(yù)測功能，只用1根1.75動(dòng)力馬達(dá)(md)即完成了造斜點(diǎn)以下的全部進(jìn)尺，實(shí)現(xiàn)了A點(diǎn)電測前無需調(diào)整下部鉆具組合的理想狀態(tài)。(4)在井斜達(dá)到(d do)45以后，采

11、取短程起下鉆、鉆具倒裝、鉆井液逐步調(diào)整為多元醇聚合物鉆井液體系及定期大流量洗井，消除了巖屑床，保證了井眼暢通和穩(wěn)定。4.3 水平段 水平段鉆進(jìn)最大的技術(shù)難點(diǎn)是降斜問題突出。例如在井深1446.15m時(shí)，井斜角為89.6，復(fù)合鉆進(jìn)9.59m后，井斜降至88.5，降斜率達(dá)到11.47/100m。為了保證井眼軌跡達(dá)到設(shè)計(jì)要求，施工中仍然使用1.75單彎動(dòng)力馬達(dá)，同時(shí)將上部鉆具倒裝調(diào)整，利用編制的計(jì)算機(jī)軟件結(jié)合實(shí)際的地質(zhì)情況，計(jì)算鉆具組合的造斜能力和導(dǎo)向力。施工中采取加密測點(diǎn)、調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)等措施精確控制造斜率和水平段軌跡，并根據(jù)地質(zhì)錄井的實(shí)際情況隨時(shí)調(diào)整，獲得了良好的施工效果。在1m40m的矩形靶框中

12、水平鉆進(jìn)6.8h，進(jìn)尺181.55m，在井深1588m完鉆，達(dá)到了上下0.5m的設(shè)計(jì)中靶要求（表3）。表3 中靶數(shù)據(jù)表中靶情況 靶點(diǎn)參數(shù)井 深（m）垂 深（m）水平位移（m）閉合方位（m）靶 心 距（m）縱靶橫靶A點(diǎn)設(shè) 計(jì)1408.361295.60200.03262.480.55實(shí) 測1406.451295.33200.03263.720.271.27B點(diǎn)設(shè) 計(jì)1559.691295.10351.36 262.450.55實(shí) 測1557.821294.83351.36263.700.273.234.4 時(shí)效分析 埕52-平2井自2002年3月4日14：00開始定向，到3月8日8：00井深15

13、88m完鉆，純鉆進(jìn)時(shí)間31.25h，平均機(jī)械鉆速16.1m/h。5 幾點(diǎn)認(rèn)識 (1)針對不同地層對鉆進(jìn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選、優(yōu)配，研究地質(zhì)特征對動(dòng)力鉆具造斜率的影響，可以有效地減少調(diào)整性起下鉆的次數(shù)，降低鉆井成本。 (2)通過對動(dòng)力鉆具造斜能力的準(zhǔn)確分析及充分利用水平井工程應(yīng)用軟件的有效預(yù)測(yc)功能，實(shí)現(xiàn)了使用常規(guī)導(dǎo)向鉆具鉆薄油層水平井的目的。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)其中靶精度完全有可能得到進(jìn)一步提高。該井的成功嘗試，為利用常規(guī)幾何導(dǎo)向水平井技術(shù)開發(fā)薄油層提供了有力的技術(shù)支撐。 (3)水平段鉆進(jìn)過程(guchng)中曾出現(xiàn)井斜大幅波動(dòng)的情況，其原因是地層因素與630431配合接頭綜合影響(yngxing)的結(jié)果

14、。建議在244.5mm井眼中使用234236mm欠尺寸扶正器，以加強(qiáng)底部鉆具的剛性，提高導(dǎo)向鉆具復(fù)合鉆進(jìn)的穩(wěn)斜能力，鉆出更平滑的水平段。 (4)隨著薄油層和超薄油層的逐步投入開發(fā)，水平井中靶精度的要求越來越高，利用 MWD實(shí)現(xiàn)近鉆頭測量的要求日益迫切。 (5)施工超薄油層水平井急需將目前國內(nèi)普遍使用的幾何導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)升級為地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。參考文獻(xiàn)1 趙金海，唐志軍，周延軍等.復(fù)合鉆進(jìn)中導(dǎo)向鉆具穩(wěn)斜能力的理論研究與實(shí)踐.鉆井技術(shù)，20012 趙金海，施太和，張?jiān)七B等.導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)導(dǎo)向鉆進(jìn)水平井段的理論與實(shí)踐.西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，23(3):30333 倪益民，牛洪波，張琳等.一口屋脊折

15、線形三維水平井的設(shè)計(jì)與施工.鉆井技術(shù)，2001作者簡介：牛洪波，男，1975年生。1998年畢業(yè)于石油大學(xué)（華東）石油工程系，現(xiàn)在勝利石油管理局鉆井工藝研究院鉆井所從事鉆井工藝研究和定向井、水平井技術(shù)服務(wù)工作，已指導(dǎo)定向井、叢式井軌跡控制施工42口，水平井5口。聯(lián)系地址：山東東營勝利石油管理局鉆井工藝研究院鉆井所郵編：257017 電話辦）E-mail: nhb Trajectory Control Technology of Drilling in Ultra-Thin Reservoir Horizontal WellCheng52-H2Abstract: Ch

16、eng52-H2 is the third experimental well of SINOPEC main research projectDrilling Technology Research of Horizontal and Sidetracking Horizontal well. Its target is one meter in height and ten meters in width. It is much challenging to drill such a well. The researchers used the integral horizontal drilling technology and the steerable drilling technique composed of benthousing motor and MWD. The thin reservoir was fully penetrated, and the target clearance is within 0.4 meter. This well set a