冀东油田高新93-1五段制剖面定向井现场实践与分析

引言

现阶段钻井过程中, 地质和完井压裂工艺方面对定向井井身轨迹控制要求越来越高, 同时一些井和井组的开发整体方案要求以0度井斜角中靶, 中靶后以0度井斜角钻进。诸如此五段制剖面定向井, 施工具有高摩阻、大扭矩、易出键槽、携砂困难等特点, 施工难度较大等特点。高新93-1井是冀东油田高尚堡地区的一口深定向井, 由于地质开发的特殊要求, 设计采用“直-增-稳-降-直”五段制井身剖面。本井在施工中克服了五段制剖面的种种复杂情况, 钻完井深3788m, 顺利中靶, 满足了开发的要求。钻井周期37天, 建井周期44天, 取得了较好的经济技术指标。

一、施工难点分析

1.井身轨迹控制难度大, 造斜率高施工难度大, 中靶半径要求高。甲方要求:以0°井斜角中靶, 中靶后以0°井斜角钻进, 中靶半径小于20m, 完钻井身轨迹与设计井身轨迹偏离不超过20m。在施工中, 直井段必须打直, 造斜段增斜要快, 降斜段要能一次降斜到位;靶区小、要求高, 中途可能需扭方位。

2.造斜点900m, 在大井眼内定向, 大井眼井径大, 产生岩屑多, 需采用大排量来解决携砂问题;而定向段螺杆钻具却有排量限制, 这就影响了该井段的安全施工。

3.软地层造斜段划眼容易划出新眼的问题。

4.降斜段为1987.17-2600m, 地层较软, 且下部钻具重量大, 极易产生键槽, 起下钻或电测期间存在键槽卡钻的危险。

5.泥浆性能要求高。本井沙河街组完井, 要求中压失水降到4ml以下, 高温高压失水控制在12ml以内, 以保持沙河街组井壁的稳定。

二、现场施工

1.直井段 (330-888.75m)

钻具结构:Ф311.1mm PDC钻头+630×630配合接头 (托盘) +203.2mm无磁钻铤*17.81m+631×4A10配合接头+158.8mm钻铤×3柱+4A11×410配合接头+Ф127.00mm加重钻杆*140.40m+Ф127.00mm钻杆;

钻进参数:钻压20-40k N, 转速50r/min, 排量40-50L/s, 泵压15-17MPa。

同其他剖面定向井一样, 直井段的控制要点也是防斜。钻至888.75m, 测得井底井斜1.6度, 上部井眼位移小, 为下部施工创造了好的条件。

2.定向增斜及复合钻进段 (854.02—1351.74m)

钻具结构:Ф311.1mm PDC钻头+Ф244mm*1.5°动力钻具+631×630回压凡尔+631×410配合接头+411×410定向接头+Ф158.8mm无磁钻铤+4A10×410配合接头+Ф127.00mm加重钻杆*140.40m+Ф127.00mm钻杆;

钻进参数:钻压30-40k N, 转速50r/min, 排量50L/s, 泵压16MPa。

定向造斜段是整个定向井井眼轨迹控制的关键一环, 如果定向造斜段的方位有偏差, 则会给以后的轨迹控制造成巨大的困难。考虑上部地层松软, 又是大井眼, 故选用1.5度单弯。定向段实现全力增斜, 符合设计的造斜要求;复合段方位稳定, 漂移量小。

3.稳斜段 (1351.74-1987.17m)

钻具结构:Ф311.1mm PDC钻头+Ф244mm*1.5°动力钻具+631×630回压凡尔+631×410配合接头+411×410定向接头+Ф158.8mm无磁钻铤+4A10×410配合接头+Ф127.00mm加重钻杆*140.40m+Ф127.00mm钻杆;

钻进参数:钻压40k N, 转速60r/min, 排量45L/s, 泵压16MPa。

本稳斜段为调整段, 根据井斜角及降斜段的设计降斜率, 确定合适的降斜点。监测数据表明, 该稳斜钻具表现为增斜效果, 需将降斜点提前。钻至1987.17m, 测得井斜19.47度, 方位314.22度, 起钻, 提前降斜。

4.降斜段 (1987.17-2600m)

钻具结构:Ф311.1mm PDC钻头+Ф244mm*1.5°动力钻具+631×630回压凡尔+631×410配合接头+411×410定向接头+Ф158.8mm无磁钻铤+4A10×410配合接头+Ф127.00mm加重钻杆*140.40m+Ф127.00mm钻杆

钻进参数:钻压40k N, 转速60r/min, 排量45L/s, 泵压16MPa。

采用PDC钻头, 钻压40k N, 二档高转速钻进, 机械钻速高, 平均钻速6.37m/h。钻至2600m, 测得井斜0.75度, 方位331度, 至此, 完成了降斜段的施工。

5.稳斜段 (2600-3788m)

钻具结构:Ф215.9mm PDC钻头+430×430双母接头+431×410回压凡尔+411×410定向接头+411×4A10配合接头+Ф158.8mm无磁钻铤*18.09m+4A11×410配合接头+Ф214mm稳定器+411×4A10配合接头+Ф158.8mm钻铤*46.01m+4A11×410配合接头+Ф127.00mm加重钻杆*102.68m+Ф127.00mm钻杆

钻进参数:钻压40k N, 转速60r/min, 排量32L/s, 泵压17MPa。

本井下稳斜段为直井段, 主要技术要求为防斜。采用PDC钻头, 使用较小钻压, 可以很好地进行防斜。通过将钻压控制在40k N以下, 井斜维持在3度左右, 钻至井深3625.63m, 垂深3527.91m中靶, 靶心距14.3m, 并继续稳斜保持到完钻 (3788m) 。

6.钻井液体系

一开采用配浆开钻, 配置150m3膨润土钻井液, 预水化24h以上。二开采用钾盐聚合物钻井液体系, 基本配方:2-3%膨润土浆+0.3~0.5%絮凝剂+2-3%封堵防塌剂+2~3%新型复合盐+2-3%抗温抗盐降滤失剂+2-5%润滑剂+0.5-1%非渗透油层保护剂+加重剂, 调整p H值至9-10。开钻钻井液性能:钻井液密度1.14g/cm3, 漏斗粘度40s, FLAPI=6m L, FLHTHP=13m L, p H值9, 完钻钻井液性能:钻井液密度1.17g/cm3, 漏斗粘度50s, FLAPI=4m L, FLHTHP=11m L, p H值9, MBT值40g/L, 固含10%。

现场施工表明该井钻井液体系润滑防塌能力良好、抑制性强、携砂能力好、抗高温能力强, 抗盐抗钙效果好, 能很好的保护油气层, 满足了现场施工要求, 为优质高效地完成定向井的施工提供了有效的保证措施。

三、认识和建议

1.五段制剖面降斜点的确定十分重要, 利用降斜钻具降斜比采用动力钻具降斜, 可减少井眼的不平滑性, 降低施工难度。

2.采用PDC钻头钻降斜段与下直井段, 可以获得较好的降斜与防斜效果, 还可获得较高的机械钻速。

3.施工前必须与井队结合好, 优化好井身轨迹, 确保降斜段的降斜率与钻具结构在相应的地层降斜能够吻合, 同时在钻进稳斜段时要使稳斜段能打直, 以确保中靶。

4.五段制定向井因其特殊的井身轨迹需要防止粘卡和键槽卡钻, 在起至狗腿度大的井段时要注意防止键槽卡钻。

5.本类型的井钻井液要使用好固控设备, 加足絮凝剂, 同时控制高温高压失水, 使其形成好的泥饼, 这样可以防止扭矩摩阻过大, 防止粘卡。

摘要：井眼轨迹控制是定向钻井技术的基本内容, 其中五段制剖面定向井施工难度较大, 本文结合实际, 主要介绍了冀东油田高新93-1井的井眼轨迹控制、相关定向钻井技术, 并对施工中可选取的增斜降斜钻具组合进行了分析, 总结了一些经验, 对五段制剖面类型定向井施工具有一定的参考价值。

关键词：定向井,五段制剖面,钻具组合,井眼轨迹控制,冀东油田

参考文献

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[3] 王清江, 毛建华等, 定向井井眼轨迹预测与控制技术钻采工艺2008年7月.