楚18断块丛式井提速技术应用

2022-09-11

1 地质概况

楚18断块属于华北油田冀中坳陷留楚油田楚18断块, 处于饶阳凹陷留楚构造带的留楚塌陷背斜西北端, 留楚构造带南临饶南生油洼槽, 东临留楚断层, 西受大王庄东断层控制, 北接留西地堑带, 该区受留楚和大王庄两条断层的控制。楚18断块为一个宽缓的鼻状构造, 与楚28、68等断块具有相似成藏背景。

1.1 成岩环境

楚18断块东营组油藏为水上氧化或弱氧化沉积环境。

1.2 储层分布

楚18断块, 纵向上自东二三开始在东营组均匀分布, 横向上与楚12井对应性较好, 认为储层分布较广, 连通性强;通过连井统层对比, 东二Ⅳ主力油层段与楚68断块基本相当。

1.3 物性特征

主要分布在东三段和沙一上段, 以东三段为主。东三段砂地比28.7%, 砂岩在上、下部较发育, 中部主要为泥岩。碎屑成分以石英为主 (38-52%) , 次为长石 (35-49%) , 多数为粉-细粒结构, 次棱角-次圆状, 泥灰质混合胶结, 岩性疏密不均。测井解释平均有效孔隙度15.5-22.7%, 渗透率24.1-318.0×10-3μm2之间, 属中孔中渗储层。

1.4 地层可钻性分级预测表

从地层可钻性评估结果及邻井实钻资料对比可以看出:Nm段以上地层成岩性差, 可钻性较好, 使用钻头四刀翼PDC钻头较为合适;Ng段可钻性较好, 四刀翼PDC钻头穿过去的可能性较大;Ed段为中软-中硬地层, 适合四刀翼或五刀翼PDC钻头钻进。

2 楚18断块丛式井快速钻井技术

楚18断块位于河北省饶阳县合方管理区合伯村西北90m, 属于村镇人口密集地区, 由于地面条件限制, 为加快勘探开发速度, 节约钻井成本, 完善采油工艺, 便于集中开采和管理, 楚18断块井网丛式井以一拖二, 一拖三, 一拖四为主。井身结构为444.5mm一开井眼450m左右, 二开采用215.9mm井眼, 完钻井深为3500m左右, 由于馆陶组底部有杂色砾岩, 岩石胶结不稳定, 故造斜点一般均避开馆陶组。

就40508队施工的楚18-5x, 楚18-4x, 出18-3x井进行分析。最大井斜8.7-16.59°, 均为五段制施工。由于Es1下段有较大段油页岩, 自然降斜趋势明显, 固剖面以直-增-稳-降4段制和直-增-稳-降-直5段制居多。优化后的剖面类型利用了特殊层位的固有属性, 减少了钻井过程中的轨迹调整, 降低了钻井风险, 可大幅度提升钻井速度。丛式井施工过程中, 优化各项关键技术也是提升钻井速度、节约成本的重中之重。

2.1 简化钻具结构, 优化钻井参数

一开钻具组合均采用塔式钻具组合, 且同一井组采用相同的钻井参数。一开防斜打直是丛式井施工中的关键。

Φ444.5mm3A+Φ203mm双母接头+Φ172mm托盘接头+Φ165mm无磁钻铤×2根+Φ165mm螺旋钻铤×7根+Φ127mm WDP×18根+Φ127mm DP。

钻井参数:钻压50-80KN;转速55R/min;90R/min;排量50L/S;泵压8-12MPa;钻头喷嘴组合:14mm×14mm×14mm。

二开钻具采用1.25O单弯螺杆+MWD仪器组合, 简化钻具中不必要的刚性结构, 用加重钻杆代替部分螺旋钻铤, 精选钻具, 减小配合接头的使用数量, 下井前对无磁、接头等探伤, 钻杆下井前仔细检查台阶、丝扣纹、本体, 防止钻具因疲劳破坏、应力破坏后给施工带来巨大安全风险。

Φ215.9mm PDC+Φ172mm1.25O双扶单弯螺杆+Φ165mm浮阀+Φ165mm无磁钻铤+Φ165MWD悬挂短节+Φ165mm无磁钻铤+Φ165mm配合接头+Φ127mm WDP×18根+Φ127mm DP

钻井参数:钻压30-50KN;转速60+dnr/min;排量34L/S;泵压13-18MPa;钻头喷嘴组合:14mm×14mm×12mm×12mm;17.5mm×17.5mm×16mm×16mm;16mm×16mm×14mm×14mm×14mm。

定向造斜井段采用定向加复合结合方式, 较大程度地提升了斜井段机械钻速。由于楚18断块地层硬质不均, 软硬夹层较多, 双210mm扶正器降斜率为0.4-0.9°/30m, 尤其是钻穿沙一下段油页岩井段复合降斜率高;在东营组底至沙一段方位小漂, 漂移率为0.4-1.2°/30m。

2.2 丛式井防碰技术

楚18断块丛式井施工整托距离一半均5m左右, 二开即采用单弯螺杆加MWD严格监控。由于楚18断块丛式井防碰施工中上直段并行井段较长, 为使防碰距离始终处在可控范围, 楚18-3x井和楚18-4x井的造斜点分别在700米和600米, 从二开就带MWD仪器进行轨迹跟踪, 在造斜点前将井斜调至1-2°, 使正施工井眼与防碰井眼分离, 分离方位避开老井眼和其他待打井。楚18-5x井为同台井的第一口井, 造斜点在2000米, 因此第一口井的上直段尤为重要, 上直段采用的是大钟摆防斜钻具组合:

Φ215.9mm PDC+Φ172mm直螺杆+Φ165mm浮阀+Φ165mm无磁钻铤+Φ213mm扶正器+Φ165mm无磁钻铤+Φ165mm配合接头+Φ127mm WDP×18根+Φ127mm DP

钻井参数:钻压30-50KN;转速60+dnr/min;排量35L/S;泵压10-18MPa;钻头喷嘴组合:14mm×14mm×12mm×12mm。

3 钻井液技术措施

楚18断块钻井液为聚磺-聚合物钻井液, 针对该断块地层特点, 东营段造浆、馆陶底砾岩及沙河街组油页岩易漏、易垮塌、掉块等特点, 明化镇馆陶组上部地层钻井液的密度保持低密度低粘。二开钻井液处理:一开固井后, 将一开钻井液进行预处理, 加入适量Na2CO3、并将二开钻完水泥浆被污染的钻井液排放掉, 适当补充清水, 然后加入PAC141、NPAN对二开钻井液进行处理, 使用离心机地面循环清除有害固相, 地面调整好钻井液性能, 性能稳定后二开。

二开钻井液维护处理;采用聚合物、聚磺钻井液体系, 二开地层为新生界地层。以泥岩为主, 明化镇、馆陶组、东营组, 易造成钻井液中固相含量升高, 密度自然上升, 为此现场钻井液的维护和处理以此为重点, 在明化镇上部井段, 实际操作是采用替换法不断混入清水, 并加强固控设备的管理与使用, 及时清理三角罐, 使钻井液保持低密度, 最大限度的控制般土及固相含量, 使钻井液密度控制在设计范围内, 减少有害固相, 有效的提高了机械钻速。在钻进时开始不断补充NPAN和PAC141, 进入馆陶组, 及时加入WFT103, 使钻进至馆陶组时钻井液中有足够的抑制造浆的能力和较好的防塌能力, 钻井液的性能可以保证钻进中充分沉淀钻屑和抑制粘土水化分散。其中楚18-4x井574.00米开始造斜, 地层可钻性好, 定向比较顺利.东营组, 钻井液的处理维护主要以加入NPAN、WFT103、SN。使钻井液具有良好的流变性和较低的粘切, 抑制造浆的能力强, 并严格控制滤失量、密度、含砂量、摩阻系数, 本井基本上有效控制了因地层造浆而给钻井液性能带来得危害, 钻进至2700米后, 加入5吨RT9051.加大泥浆的处理量, 使固相含量和般土含量达到设计范围内。2500米后加入SMP-1、SF、DLF-50、SN树脂, 严格控制高温高压滤失量, 有效的避免了因钻井液性能给钻井生产可能带来的隐患。有力的保障了钻井生产的安全进行。在钻进至3584米时顺利钻完井深, 充分循环调整钻井液, 岩屑携带干净, 电测一次到底, 电测顺利, 井壁取芯在第三枪下到底, 取芯至3251米处取芯枪卡死, 分析是由于多处取芯造成井壁坍塌, 掉块把枪卡死, 后采取穿心打捞, 一次成功。损失26小时, 后期下套管固井顺利。

本井组在进入油气层前, 井深2700米左右, 充分调整好钻井液性能, 加入细目钙、单向压力封闭剂、WFT-103, 形成屏蔽暂堵, 并严格控制好钻井液的HTHP滤失量, 减少滤液、有害固相对储层的污染。

楚18-4x井3000米以后坍塌掉块较多, 邻井电测多次遇阻, 所以在3000米以后钻井液密度一直走上线。增加钻井液处理剂加量, 是钻井液滤失量维持较低。

4 轨迹控制方面的技术心得

合理的设计五段制井的施工轨迹可以减小定向作业的难度。

楚18-5x井中轨迹的设计如下:20

本井为五段制施工井, 造斜点在2000米, 设计井斜11.36度, 在2328.26-2707.27米降斜。

4.1 造斜点深, 定向是容易造成拖压等施工的难点, 采取的措施是

穿完馆陶后泥浆的失水控制在5以内, 在直井段时, 调整好钻井液的各项性能, 定向开始后投入1吨的液体润滑剂;工程手段:上直段钻进保证35L/S的排量将井内的岩屑携带干净, 开始定向后, 定一根划一根, 携带井壁上面的贴砂。使用好固控设备, 及时清楚有害固相。

4.2 扣井斜难度大

本井设计的第四段超过2300米, 地层的压实作用, 造成了地层的可钻性没有上部好, 对定向使用造成难度。采取的措施:

4.2.1 设计好轨迹, 设计中靶为中近靶10左右;

4.2.2 穿完馆陶后, 提前走位移, 在2000米前将井斜挑到2°左右, 在进入造斜段以前提前走出10米左右的位移;

4.2.3 将造斜点适当往上20米左右, 这样有利于提前扣井斜;

采取了以上措施后, 第四段可以在2370米左右进行施工, 施工难度减小了, 在2550米左右扣完井斜, 而且比设计的狗腿度0.9°/30m提高到1.96°/30m, 提前160米完成扣井斜的工作。

5 提速心得

在楚18断块提速上, 楚18-3x井的建井周期和钻机月速刷新该区块记录, 时效如下:钻井周期:11.00d;建井周期:16.81d;钻机月:0.51台月;钻机月速:7100.00米/台月;平均机械钻速:25.44m/h。

5.1 优化施工工艺, 缩短钻井周期

钻进施工阶段, 钻具组合、钻头选型、工艺参数、泥浆性能等是制约机械钻速的关键因素, 对此我们给予了重点关注。

根据不同的地层和井身质量要求, 选用不同的钻具组合, 确保井眼轨迹。优选PDC钻头, 对刀翼的长度和复合片的数量及大小进行优选并制定不同的技术方案。针对留楚区块上部地层松软的特点, 我们采用大排量、高泵压、小钻压技术参数, 快速穿过明化镇组及馆陶组上部, 用好固控设备, 确保携砂性能。针对馆陶组下部的砾岩层, 采用低排量、小钻压、PDC钻头均成功穿过砾岩, 缩短了钻井周期。泥浆性能决定钻井速度, 事关井下安全。我们根据地层变化情况, 及时维护, 调整性能, 控制泥浆含砂, 保持良好粘切, 增强协砂能力, 确保每次下钻一次到底, 有效避免了划眼、垮塌、井漏等复杂情况的发生, 为钻井提速奠定了基础。加强与相关技术服务单位的协调配合, 确保定向一次成功, 有效避免了扭方位、抠井斜等复杂情况的发生。保持设备的良好状态是钻井提速的根本保证

5.2 精细关键工序, 确保顺利完井

电测是完井作业非常重要的一个环节, 一是结果很难预测, 再就是等电测、等解释数据, 还有老区块加测新项目等都是影响完井时间不可知的因素。但通过我们的主观努力是可以减少或避免此类情况发生的。我们的经验是对每个事关完井电测的环节, 要提前想、想周全。完井电测前, 泥浆要充分循环, 保持良好性能;起钻要坚持短起下, 保持井眼畅通, 确保一次到底。准确预测电测小队到井时间, 及时通知有关部门, 以免等停, 延误时间。电测期间, 认真做好设备检修保养工作, 为下步施工创造条件。电测完毕及时通井, 并做好下套管的一切准备工作。下套管作业是高风险施工工序, 为此, 队干部深入各生产班组, 盯关键, 查细节, 严防死守, 密切各岗位之间以及与下套管作业专业队伍之间的协调配合, 确保人身安全, 加快作业进度。

6 结语

6.1 根据楚18断块地层特点优化井身结构, 简化钻具组合, 优化钻井参数。根据地层硬质不均、钻具组合自然降斜和漂移等特点调整最大井斜和初始闭合方位, 减小稳斜段或下部地层调正次数, 为快速钻井奠定基础。

6.2 钻井液在明化镇、馆陶组采用低粘切, 东营组控制造浆和膨润土含量;馆陶底砾岩及沙河街组油页岩井段, 加入足够的防塌剂、降失水剂, 改善滤饼质量, 降低高温高压失水;定向段和扣井斜段及时补充润滑剂, 降低摩阻, 防定向拖压, 为打快钻提供良好的环境。

6.3 轨迹控制方面的成败决定了一口井的提速多少, 从一口井开始提前设计好轨迹, 根据地层的特性, 顺应地层物理特点, 能够使定向钻井事半功倍。

6.4 丛式井的开发中, 做好防碰工作也是提速的关井, 如何在上直段打快打直, 如何在防碰段选择合适的方位, 都是提速的关键。

摘要：在华北油田开发后期, 很多的老区块采取的是滚动扩边的办法来提高产量。丛式井钻井技术在国内各大油田也得到了广泛的应用, 华北油田近年来丛式井也越来越多, 对于丛式井的提速也是大家一直在追求的。丛式井的开发需要获得几个重要的技术支持, 如何快速的进行丛式井的钻井施工, 如何在丛式井施工时既能做好防碰工作, 又能安全高效的完成任务, 都是提速需要考虑的问题。楚18断块采用了五段制井眼轨迹设计剖面, 该区块布井多, 井网密, 整托距离5m, 上直段并行井段长, 井间碰撞因素较多, 钻井施工过程中绕障难度大, 对井眼轨迹控制和监测技术要求高。施工过程中, 全局考虑丛式井的井眼布局, 优化剖面设计、优化钻井参数、简化钻具结构、严格控制轨迹、优化钻井液体系等技术措施实现了安全快速钻井。