短半径水平井钻井技术的应用及推广工学论文
摘要:本文主要介绍了套管开窗侧钻(短半径)水平井钻井配套工艺技术,到目前为止,利用该技术在胜利、塔里木等油田成功地完成了19口井的施工,短半径水平井不但节约钻井成本,而且更多地增大油层裸露面积,尤其是在老井二次利用、较薄油气层、复杂断块和小区块开发,提高了采收率和经济效益,具有一定的推广应用价值。
关键词:短半径;水平井;设计;侧钻;测量方式;推广应用;胜利油田
一、概述
胜利油田通过套管内侧钻短半径水平井研究,至今已在油田内外完成套管内侧钻水平井约38口,其中侧钻短半径水平井19口。形成了具有胜利特色的套管开窗侧钻(短半径)水平井钻井配套工艺技术。该技术能成倍的提高原来老油井产量,减少加密井,改善井网布置。利用现成的垂直井眼和地面生产设施(如井口设施、地面集输管线和计量仪等),合理有效的开发各类油藏,增加可开采储量及石油采出率,在加快产能建设,降低开发成本,回避钻探风险等方面,显示出了巨大的经济价值和潜力。与钻一口新的水平井或垂直井相比,侧钻短半径水平井能够明显降低相应的钻井和完井费用,是一种投资少、见效快、经济效益显著的油田开发技术,是老油田稳产增产和提高最终采收率的一种有效途径。
二、具体做法
1、推广应用的的原理及主要技术措施
短半径水平井应用的原理是:用二维、三维轨道设计方法设计井眼轨道,根据陀螺测量的直井段数据进行轨道设计,采用不同井眼尺寸的井下专用工具和配套的MWD无线测量系统,通过完善的工艺技术应用,完成短半径水平井,实现各类油气藏的最优化开发效果。
1.1短半径水平井设计技术。1.1.1井身剖面设计 ;1.1.2避开三维井身剖面;1.1.3校准老井数据、修正剖面。
1.2短半径水平井测量工艺技术。1.2.1测量方式;1.2.2短半径水平井测量方式选择。
1.3短半径水平井井眼轨迹控制技术。1.3.1侧钻及侧钻测量方式;1.3.2增斜井段;1.3.3增斜井段钻具组合。
1.4、井下工具的配套
确定了深井短半径水平井开窗工具、马达的匹配和钻具结构选配,有效提高了施工速度,从而提高油藏开发的经济效益。
1.4.1开窗工具
①目前国内油田套管开窗工具主要有两种:套管割铣工具、斜向器式套管开窗工具。
②深井短半径水平井,由于开窗位置井深(5000米左右),相应套管钢级高,循环压耗高、排量小,造成段铣难度增加;地层的可钻性差,造成段铣后侧钻困难。因此,在开窗方式的选择上一般采用斜向器开窗侧钻,它有开窗位置准确、侧钻成功率高的优点,但定向时测量仪器受磁干扰,初始定向精度较差,需要使用陀螺定向或井眼高边定向。
③开窗方式的选择应根据具体井的井身结构(套管尺寸,尤其是非标套管、套管层次)、侧钻井深位置岩性的可钻性、实际可达到的循环排量及储层特点等具体选择。T703CH井设计侧钻点井深为5581.30m,段铣5"套管开窗侧钻,靶前位移为60m,最大井斜角为84.41°,平均造斜率为86.22°/100m。库1井、TK908DH、柯深101井均采用斜向器开窗。
1.4.2井下马达工具的配套
短半径水平井轨迹控制,马达造斜率与设计曲率匹配特别关键。根据原来老井直井眼的地层可钻性配套不同级数(长度)的泥浆马达,保证正常钻进的'同时,又可以调整测量盲点的距离。根据井下温度的高低确定使用马达类型。根据施工井段(斜井段、水平段)的不同,选择钻具结构,斜井段使用长MWD无磁悬挂,保证测量精度;水平段使用短MWD无磁悬挂,缩短测量盲点距离。根据造斜率的高低选配钻具结构,有利于轨迹控制、施工速度的提高和施工安全,从而提高综合经济效益。
1.4.3风险回避
在小井眼钻井中,有以下特点:环空间隙小;环空压差大,易发生井漏;泵压高,设备要求高;起下钻压力激动大,易井漏,溢流;排量受限,携砂困难;发生事故难处理;钻具尺寸小,柔性大,抗拉抗拉强度小;掉落物易硬卡;井控要求高,发生溢流上窜速度快;对钻井液质量要求高;因此,现场人员可以根据实际情况,分析发生风险的可能性,提前采取措施,控制风险的发生或减少损失。
2、技术路线
依据现有仪器的适应能力及现有工具的造斜能力,进一步优化短半径水平井设计,采用无线随钻测量仪器,提高钻井速度,进一步提高井眼轨迹的控制精度,保证水平段实钻轨迹处于储层的最佳位置,通过在胜利油田及其它油田的推广应用,实现了复杂断块和小区块、薄油藏、边底水油藏的有效开发,达到提高采收率的最优开发效果,促进短半径水平井钻井工艺技术的发展和提高。
三、推广过程
1、前期研究形成的推广应用能力
胜利油田在“九五”重点科研攻关项目《139.7mm套管内侧钻短半径水平井》研究形成了具有胜利特色的套管开窗侧钻(短半径)水平井钻井、工具系统。完成套管内侧钻水平井约38余口,其中侧钻短半径水平井19口。
2、推广应用措施
经过多年的攻关研究与应用,形成人才、技术、装备的完整配套,锻炼出一批掌握短半径水平井技术的现场施工技术人员,具备推广应用能力。
四、推广范围
该项目技术推广应用以来,采用先内部后外部推广方式,先后在胜利、塔里木、中石化西北分公司塔河油田,中石化西指塔中油田,累计应用19口短半径水平井,推广范围广,规模大,圆满完成了计划的预定目标。新疆13口井;胜利油田6口井,取得了巨大的经济效益。形成了一整套深井短半径水平井钻井技术,收到了良好的推广应用价值,提升了短半径水平井施工能力和市场竞争实力,取得了良好的社会经济效益。提高了技术应用水平,应用油藏类型更加广泛,技术得到推广和提高,设备更加完善,配套更加齐全,达到了较好的推广应用效果。
五、推广应用取得的技术成果
1、通过19口井的推广应用,形成了从设计、侧钻、施工、轨迹控制和测量的一系列配套工艺技术。
2、提高了深井开窗侧钻成功率,完善了开窗侧钻的施工方法、步骤。
3、测量技术的改进和提高
4、设计的进一步优化完善
5、井下工具的配套
六、结论
1、设计工艺技术的进一步优化完善,在国内首次将(准)悬链线设计引入短半径水平井的设计,在实际施工中取得良好的效果,大大提高施工速度,缩短了钻井周期,经济效益非常可观。
2、形成了配套的深井开窗侧钻工艺技术,完善了开窗侧钻的施工方法、步骤。
3. 测量仪器的改造和配套,在国内首次在深井中使用无线随钻测量代替有线随钻测量,并进一步形成并完善了在深井中无线测量工艺技术。
4、 井下工具的配套,确定了深井短半径水平井马达的匹配和钻具结构选配,有效的提高了施工速度和轨迹控制。
5、通过技术的推广完善了深井(套管开窗)侧钻短半径水平井钻井工艺技术、工具配套和无线测量工艺技术。
6、通过19口井的推广应用,取得可观的经济效益,并在老油田增储上产中具有广泛的应用前景。
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