薄油层水平井随钻技术

油田开发后期, 开展剩余油挖潜、薄油层开发以及边际油藏开发, 成为工作重点, 利用水平井开发薄油层已成为重要上产方式。薄油层水平井的主要特点也是工程难点:目的层薄 (最薄的低于1米) ;地层倾角和走向变化大而且不明确;轨迹控制要求高, 特别是入靶要求非常精确而且调整的余地小;水平段施工时轨迹调整频繁。

为了提高油层钻遇率, 实现薄油层开发的目的, 薄油层水平井采用了以下技术:

一、井眼轨迹控制

1.针对薄油层卡层困难这个问题, 采用了导眼技术。在水平井打完直井段后先进行导眼施工。导眼的个数以及导眼靶圈所在的位置, 根据地质设计部门对油层的了解情况而定。要求导眼必须钻穿所要开发的油层, 并且保证测井资料录取。导眼资料录取完成后, 用水泥回填所钻导眼井段。设计部门根据地质和测井资料, 确定目的层垂深后, 再做水平井轨迹设计。

2.主眼采用提前落靶技术。提前落靶技术就是在水平段的入口点之前某个位置钻进至设计油层, 这个位置应该根据油层走向平移过去, 其数值要求大于测斜工具的测量盲距 (一般为14米) 。提前落靶的具体值根据设计轨迹的曲率和入口点的位移来确定。运用提前落靶技术的优点是:可以提前着陆可以预探油层。如果探到的油层垂深与设计的油层垂深一致的话, 提前段以稳斜钻进至入口点就行;如果不一致的话, 就根据实际地层情况, 利用设计的提前段来调整垂深, 采用增斜或者降斜来找到油层, 然后在入窗点时放平。提前落靶技术的主要作用就是, 落靶前实钻轨迹能有一定的调整余地, 从而保证落靶的精确度, 这样就可以消除一些不可控制的一些误差因素。

3.由于LWD类型的无线随钻测量仪器相对于MWD仪器的服务费用高, 一般采用MWD类型无线随钻测斜仪和LWD类型无线随钻测斜仪相配合的施工模式。即导眼和主眼造斜段采用MWD跟踪测量, 在进入水平段前约100米再采用LWD来跟踪测量。

为防止MWD仪器不同探管的仪器偏差, 导眼和主眼施工采用同一根MWD探管, 而且在使用前必须进行标定, 最大限度地减小仪器本身的误差, 从而保证主眼落靶时, 能精确的进入导眼所探定的油层, 保证精确落靶。

4.由于短起下钻、通井等作业会降低井底井斜, 特别是在岩性疏松的地层, 井斜下降更严重, 最大能达到2°以上。考虑到这些因素, 要求在现场施工时: (1) 实钻井斜要比设计井斜稍微偏高点, 一般要求偏高0.5°~1°左右, 具体数值要根据地层来定; (2) 下套管前的各次通井过程中, 要求不能用开转盘划眼, 特别是在井底循环时, 一定不能开转盘划眼。

二、钻具组合原则

1.螺杆的实际造斜率一般要比设计造斜率大20%-30%。多余的造斜能力, 可以通过转盘稳斜钻进消除掉。这种复合钻进方式的优点是:能保证井眼轨迹圆滑, 能破坏岩屑床的形成以及规范井壁, 还能一定程度上提高钻进速度。

2.钻铤的位置要求摆放在小井斜段 (最好不要超过20度) 或者直井段。由于钻铤的刚性比较大, 如果放在大井斜段或者是高井眼曲率段的时候, 就会增加井壁对钻具的摩擦力和侧向力, 导致定向的时候传压困难, 情况严重的话会导致下钻遇阻, 甚至会造成卡钻。

3.钻具组合根据第四强度理论, 对钻柱的抗拉强度、抗扭强度、侧向载荷、屈曲变形以及摩阻扭矩进行安全性分析。在受各种应力比较大的井段, 要采用高强度的钻具。例如, 把加重钻杆或者是一些比较新的钻杆, 摆放在应力比较集中的井段、定期倒换钻具和定期对钻具进行探伤, 预防井下安全事故, 防止断钻具事故的发生。

三、现场施工要求

1.直井段要严格控制好井斜, 采用钟摆钻具组合小钻压吊打, 要求直井段造斜点处的井斜不超过2°, 水平位移不超过造斜曲率半径的10%。严格按照操作规程进行用电子多点复测井斜方位数据。

2.导眼段钻进使用无线随钻MWD测斜仪全程跟踪测量井斜方位数据, 导眼必须穿过目的层30米以上, 以便测井。导眼井段回填必须全部填实, 以防止不同压力系统的地层间的串流。

3.主眼施工必须按照目的层垂深进行。要克服增井斜、扭方位、三维绕障 (防碰) 、精确落靶、摩阻大、岩屑床、地层压力系统不一致等诸多困难, 既要保证井眼轨迹的圆滑以及精确落靶, 又要防止井下安全事故, 保证安全顺利施工。薄油层水平井的主眼段落靶是全井的核心。采用提前落靶技术来实行软着陆, 做到精确落靶, 实现地质落靶而非理论落靶。

4.薄油层水平段施工必须使用LWD型无线随钻测斜仪, 利用LWD的实时测井功能, 全程测量地层的电阻率、伽马等曲线, 利用这些曲线可以判断油层的走向, 以便随时调整井眼轨迹, 保证油层钻遇率

5.井下安全。一是实钻轨迹曲率不能超过设计曲率的150%, 不能连续两点 (一般10米左右一点) 出现大曲率。二是保证泥浆的润滑性能, 井斜超过15°时就必须向泥浆中混入液体润滑剂 (柴油) , 超过40°时, 液体润滑剂含量需达到5%~8%, 并定期向泥浆中加入固体润滑剂 (石墨) 。

摘要：水平井开发薄油层已成为油田开发后期的重要上产方式, 克服薄油层水平井的工程难点, 提高油层钻遇率, 实现薄油层开发的目的, 一是加强井眼轨迹控制;二是优化钻具组合;三是精细施工管理。

关键词：水平井,薄油层,钻遇率,轨迹控制,无线随钻测量,螺杆