用新導(dǎo)向鉆井技術(shù)解決小井眼軌跡問題

用新導(dǎo)向鉆井技術(shù)解決小井眼軌跡問題

復(fù)雜井段的滑動定向下鉆具組合statiusl的大多數(shù)油田使用平臺井，因此必須在現(xiàn)有井的開口側(cè)鉆孔新井。當(dāng)側(cè)鉆時要求大幅度的三維方位時,能進(jìn)行開窗側(cè)鉆的井并不具有最優(yōu)的方位角和井斜角。井眼軌跡設(shè)計還受限于鄰井。剩余油藏通常包含在小的加密油藏中。在復(fù)雜的三維井軌跡中每口井必須交叉使用幾個靶以獲得預(yù)期的經(jīng)濟效益。直到最近,利用導(dǎo)向馬達(dá)設(shè)備在砂巖油藏中鉆了一些復(fù)雜井,但多次出現(xiàn)導(dǎo)向困難?；瑒鱼@井鉆速低致使總鉆井效率低(在鉆進(jìn)最復(fù)雜井的油藏段要求85%的井段滑動鉆進(jìn))。大段的滑動鉆井也導(dǎo)致井眼清洗困難,從而引起粘卡和漏失。交替地滑動和旋轉(zhuǎn)下部鉆具組合會引起滑動鉆進(jìn)井段處的狗腿度高而旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)井段的井眼軌跡更平滑,波折大的井眼中扭矩和摩阻增大,限制了大位移井最大的位移。在聰明井和大位移井最深的井段,方位導(dǎo)向被削弱或者不可能實現(xiàn),只有使用旋轉(zhuǎn)方式鉆進(jìn)。有些情況下,這種低的導(dǎo)向能力無法使井眼軌跡達(dá)到最優(yōu)。Statoil公司于1994年在GullfaksB-29聰明井(圖1)中受到了上述限制,Statoil公司在鉆這口三維水平井來開發(fā)GullfaksWest的邊緣油田時,滑動定向下部鉆具組合鉆進(jìn)過程中受到了這種限制。在如此大的位移下,水平段井眼軌跡不能轉(zhuǎn)彎以致未能鉆到第六個靶。在這種情況下,旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)很可能能夠解決問題,但當(dāng)時沒有這種工具。大位移井或復(fù)雜井作業(yè)的作業(yè)者需要有能力在任意深度的任意方向有效地控制井眼,如果達(dá)到了這一要求,將在優(yōu)化泄油油藏段井眼軌跡方面獲得驚人的進(jìn)展。這是發(fā)展旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的主要動力之一。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)Statoil公司于1995年開始與其它七家作業(yè)者一起參與了由EUThermie部分贊助的高級井項目(AdvancedWellProject)。由于在測試新的鉆井和完井技術(shù)方面具有領(lǐng)先地位,Statoil主動評估了七套旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)樣機。1997年,公司取得一致意見,成為BakerHughesINTEQ和AutoTrak閉環(huán)鉆井系統(tǒng)的首選用戶。BakerHughesINTEQ和AgipSPA聯(lián)合開發(fā)了AutoTrak系統(tǒng),此系統(tǒng)能達(dá)到更高的導(dǎo)向鉆井效率并保證較好的井身質(zhì)量。此系統(tǒng)連續(xù)旋轉(zhuǎn)鉆柱鉆井,它包括井下導(dǎo)向系統(tǒng)、非旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向總成、地層評估總成、可選擇的隨鉆測井系統(tǒng)和井底壓力測量系統(tǒng)。AutoTrak系統(tǒng)自動導(dǎo)向鉆頭鉆進(jìn)到設(shè)計的靶點。利用井下系統(tǒng)的雙向通訊使地面工程師能改變井眼軌跡以滿足幾何中靶要求,并根據(jù)實時地層測井?dāng)?shù)據(jù)重新確定油藏中井眼軌跡的方向。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井Statoil公司在Statfjord、Gullfaks和Veslefrikk油田使用新系統(tǒng)提高了油藏導(dǎo)向能力和聰明井的開采效果。Statoil公司選擇StatfjordC和C-23分支井首次應(yīng)用新系統(tǒng)是因為這口井有兩段80/0in井段,且非常長,同時有大量的鄰井可以比較。Statfjord油田(圖2)使用最后剩下的井槽從地面鉆C-23井,第一口側(cè)鉆井在未成熟的AutoTrak系統(tǒng)失敗后不得不使用三趟導(dǎo)向馬達(dá)常規(guī)鉆進(jìn)。在第二個80/0in井段中,使用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)從50°增斜到85.5°。同時方位從204°增到217°,一旦達(dá)到靶點的井斜和方位,鉆2198ft(670m)的穩(wěn)斜段時井斜僅有微小的變化。接著作業(yè)者計劃本趟鉆將井斜降到76°。從此處開始,用一趟鉆將80/0in井眼擴眼到96/6in以降低油藏段鉆井液的當(dāng)量循環(huán)密度和泥漿漏失。設(shè)計AutoTrak工具增斜并在最后井段井斜保持在87.7°,在3280ft(1000m)井段旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具極準(zhǔn)確地沿設(shè)計井眼軌跡鉆進(jìn)到最終井深。在整個油藏段鉆進(jìn)過程中井眼清洗很好、鉆柱扭矩低且穩(wěn)定、立管壓力穩(wěn)定。與用常規(guī)方法鉆進(jìn)的相似的第一段側(cè)向位移得到的結(jié)果相比,Statoil公司估計系統(tǒng)的鉆速提高了70%,節(jié)約了3.2天的時間,相當(dāng)于節(jié)約成本330000美元。使用旋轉(zhuǎn)跟蹤系統(tǒng)成功挖掘鉆頭1.旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)在GullfaksSatellites油田,Statoil公司一直努力地在油藏中鉆最令人滿意的井,項目經(jīng)理決定改變鉆井方案使用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)代替未能達(dá)到理想技術(shù)目標(biāo)的常規(guī)技術(shù)。在GullfaksSouthD4H海上油井,AutoTrak系統(tǒng)在一口水平井中鉆進(jìn)了3260ft(995m)很難鉆的水平段(圖3),先前鄰井的總平均鉆速為9.5ft/h(2.9m/h),使用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)時總平均鉆速為13.4ft/h(4.1m/h),鉆井效率提高了40%,節(jié)約鉆機時間費用350000美元。2.復(fù)雜三維剖面地層鉆頭在Veslefrikk平臺,使用新系統(tǒng)側(cè)鉆已有井,鉆方位改變130°、井斜從61°增到90°的復(fù)雜三維剖面(見圖4)。用4只鉆頭鉆進(jìn)10360ft(3159m)獲得了該平臺鉆進(jìn)80/0in井段的最高鉆速。Statoil估計該系統(tǒng)與鄰井?dāng)?shù)據(jù)比較,鉆機時間節(jié)約了12天(合800000美元)。3.長側(cè)向地層鉆頭在StatfjordA平臺,使用AutoTrak系統(tǒng)鉆雙側(cè)向的分支井,目的是開發(fā)老油田的剩余小油藏。通過使用該系統(tǒng)實時導(dǎo)向完成計劃,比使用導(dǎo)向馬達(dá)井底鉆具組合的導(dǎo)向能力大的多。在第一側(cè)翼(A11-1),使用該系統(tǒng)裸眼側(cè)鉆至93°找準(zhǔn)了目的層砂巖的頂部和底部,并在該層位上側(cè)向鉆進(jìn)了2788ft(850m)。在第二側(cè)翼(A11-B),在8680ft(2647m)的長側(cè)向井段中使用該系統(tǒng)準(zhǔn)確地地質(zhì)導(dǎo)向5085ft(1550m)的薄層,井斜在86°和94°之間變化(圖5)。用這種方法,配合專門為該系統(tǒng)設(shè)計的PDC鉆頭一趟鉆鉆進(jìn)了5935ft(1809m)。Statoil估計在A11-B井節(jié)約了3天的鉆機時間,約合200000美元。更重要的是該系統(tǒng)在薄產(chǎn)層中的導(dǎo)向效率高,鉆進(jìn)過程中對不期望的地質(zhì)情況反應(yīng)很快。使用水基灌漿體系用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)快速地鉆井,通過減少花在油層上的時間提高了價值。在Statfjord和Veslefrikk油田提前一天生產(chǎn)增收67000美元,在GullfaksSatellites油田,少一天的鉆機工作天數(shù)節(jié)約成本150000美元,提前一天產(chǎn)油增收200000美元。除此之外,通過使用AutoTrak技術(shù),也可能從平臺鉆位移更大的井,相應(yīng)地減少了平臺或海底底盤的數(shù)量。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)允許更大范圍地使用水基泥漿體系,這對環(huán)境有明顯的好處。鉆柱在連續(xù)旋轉(zhuǎn)使得地面扭矩成為限制因素。因為不需要鉆柱滑動,摩阻并不重要。通常選擇油基