焦页12-4HF页岩气三维水平井LWD轨迹控制技术

2022-09-10

焦页12-4HF页岩气三维水平井位于川东高陡褶皱带包鸾-焦石坝背斜带焦石坝构造, 地表出露下三叠统嘉陵江组, 地层倾角3.40-5.43°, 主产层为志留系龙马溪组, 厚度36m。焦页12-4HF井是焦页12号平台四口井之一, 完钻井深4720m, 设计为三维水平井, 水平段长2130.00m, A靶点垂深2388m;B靶点垂深2416m;水平段长2095.06m (AC段1713.87m, CB段381.19m) , 定向增斜的同时, 还需进行方位调整, 轨迹控制工艺复杂。

一、轨迹控制难点分析

1. 地层因素

上部地层可钻性好, 易斜, 尤其是1500m之后软硬交错的地层极易增大井斜。龙马溪组上部约40m厚的灰黑色粉砂岩、泥质粉砂岩钻时极慢, 钻头磨损严重。受周边压裂井的影响, 龙马溪组下部钻至页岩层位后易涌、易漏、压力不稳, 且岩性复杂、压力差异悬殊。

2. 仪器因素

(1) 目的层温度超过100℃, 高温环境下, 仪器脉冲发生器、探管精确度受到较大影响。

(2) 水平段设计为柴油基的油基钻井液。仪器胶囊长时间被柴油浸泡, 易发生硬脆性变化, 影响LWD仪器。

(3) 2130m的长水平段内, 无线随钻仪器脉冲强度减弱, 信号衰减严重, 给测斜、gamma数据传输带来很大困难。

3. 轨迹控制因素

(1) 二开井段浊积砂层厚度不确定, 最厚达30-40m, 薄位仅有10m。设计要求钻穿浊积砂15米完钻, 完钻井斜55°, 中完井斜控制带来难度。三维水平井既要调整井斜达到设计要求, 还要控制方位变化, 定向难度成倍增加。

(2) 龙马溪组与五峰组两个产层交叉穿行, 地质层位对比、倾角的确定都有一定难度;不同层位增斜、降斜趋势不同, 尤其是在交界面处井斜变化尤为明显, 不可避免将进行频繁的轨迹调整, 造成水平井段轨迹上下起伏。

二、轨迹控制技术应用

1. 轨迹控制要点.

本井在1920.00m下入LWD跟踪测斜, 直井段测斜不超过50m, 造斜井段不超过20m, 掌握井眼井斜、方位及造斜率的变化, 并及时进行调整, 确保实钻与设计轨迹的吻合性。地层交界面及井斜变化较大的井段加密测点, 加强预测;及时分析gamma数值的变化情况, 并结合地质设计分析岩性, 掌握地层变化情况, 提前调整井眼轨迹。

(1) 直井段。直井段防斜打直是影响钻进效率和定向轨迹质量的重要因素。针对直井段夹层多的特点, 采用合理控制钻压进行吊打。井深1920.00m下入LWD进行井斜监控。根据钻井情况, 提前对方位进行调整, 有效控制侧向位移的持续增长, 为下部增斜段施工创造条件。

(2) 定向段

造斜点1990m, 由于直井段侧向位移较大 (30m) , 给定向增斜段带来一定的影响, 增加了定向工作量。造斜井段施工时, 造斜初期要尽快的确定入井钻具的造斜能力, 确定滑动钻进的段长及双驱钻进的段长, 保证既能满足造斜率的要求, 又能做到轨迹平滑, 全角变化率不超标, 为水平段的顺利施工奠定基础。

2. 轨迹控制仪器应用。

LWD是轨迹控制的重要手段, 尤其是水平段的监控。实钻监控中主要解决三个方面的难点。

(1) 井温。随着井深的增加, 井底温度也越来越高。采用分段循环来降低井底温度, 防止因仪器一次到底超过仪器的最高承温能力, 造成探管损坏。

(2) 油泡。LWD仪器使用期间, 一直在柴油基钻井液中浸泡, 仪器橡胶件易发生硬脆, 导致密封失效, 仪器漏油。通过与仪器厂家沟通, 全部应用耐油材料。

(3) 仪器信号衰减。更换泥浆泵活塞及密封胶圈, 清理泥浆泵上水口滤清器, 确保上水良好, 减少因泥浆泵上水不好引起的泵压波动;仪器方面, 优选脉冲器蘑菇头及限流环配比, 增强信号强度, 将限流环更换为1.725mm, 增强脉冲器信号强度, 补偿信号衰减量;定向工艺方面, 准确计算反扭角大小, 摆工具面一次到位, 减少上提下放次数, 将钻具波动影响降到最低。

三、几点认识

1. 实钻中, LWD仪器工作稳定, 测斜数据准确, gamma数据提供及时, 为地质录井方卡准地层提供了有力保障。

2. 通过轨迹控制, 使LWD仪器在油基钻井液中使用的各项指标由定性分析转变为定量分析, 有利于科学指导LWD仪器在油基钻井液中的应用。

3. 进一步验证螺杆欠尺寸扶正器在水平段的应用效果, 进一步探索不同尺寸扶正器配合不同的钻井参数对井斜数据的影响。

摘要：三维水平井是页岩气焦石坝背斜带焦石坝构造上部署的主要井型, 焦页12-4HF是焦页12号平台四口井之一, 完钻井深4720m, 水平段长2095.06m, 轨迹控制方面主要存在温度、油基、水平井段轨迹设计上下起伏等带来的仪器、工艺方面的难题, 通过现场实践, 应用LWD仪器、定向段与水平段工艺技术等, 解决了上述难题, 取得良好效果。

关键词：轨迹控制,LWD,水平井,三维,页岩气,焦石坝