水平井技术在叙利亚ROMILAN油田的应用

水平井技术在叙利亚
ROMILAN
油田的应用
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汪旭伟,张胜杰
(1.中国石油大学(华东)石油工程学院石油与天然气工程系,山东　东营　257064;
2.胜利石油管理局钻井工程技术公司定向井公司,山东东营　257064)
摘　要:通过对叙利亚项目ROMILAN 油田SOU EDIE 和ZOURABA 两区块地质情况的了解,以及项目水平井设计的基本模式的认识,并通过多口水平井的现场施工过程,得出了该油田水平井施工轨迹控制中的难点;针对施工中遇到的新情况、新问题,并通过对这些难点的分析,得出了该油田水平井轨迹控制中的相关技术措施;通过钻井实例的分析具体说明了该油田水平井轨迹控制中的要点以及轨迹控制的过程;最后总结给出了该油田水平井轨迹控制的相关结论与建议。

关键词:水平井技术;311.2mm 井眼;造斜率;轨迹控制
中图分类号:T E243+
.1(376) 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)04—0106—03 SPC (SYRIA PETROLEUM COMPANY )水平井技术服务80%的工作量在ROMILAN 油田,ROMILAN 油田是叙利亚东北部最重要油田之一,该油田包括SOUEDIE 和ZOU RABA 两区块。

设计井深均在2000m 左右。

SOU EDIE 区块目的层位于MASSIVE,油层埋深1800m 左右;ZOURABA 区块目的层位于SHIRANISH,油层埋深1300m 左右。

两区块均属于灰岩裂缝油藏,油藏厚度大、地质构造较为复杂,易发生井漏,井涌,卡钻等复杂事故。

两区块地层岩性分布主要为上部泥页岩,下部目的层灰岩,灰岩较泥页岩可钻性好。

其中SOU EDIE 区块的开发模式为导眼法,即在选定的井位上先钻探一直井眼,通过测井确定出目的层的实际垂深,根据目的层的实际垂深设计井身剖面,然后回填井眼至造斜点以上,进行侧钻水平井的施工。

叙利亚项目水平井的井身结构见表1。

根据ROMILAN 油田SOUEDIE 和ZOU RABA 两区块施工情况分析,SOU EDIE 区块主要存在的施工难点为侧钻较为困难,地层造斜率不稳定;ZOU RABA 区块主要为地层造斜率的不稳定。

共同的施工难点为井下情况复杂,造斜工具及施工要求受限制。

和套管缩径两种情况。

对于套管缩径弯曲变形不大的,可采用整形工具如梨形整形器、辊子整形器、液压整形器进行机械整形工艺修复。

3　井筒防砂修井工艺技术
目前在小套管井、侧钻井、水平井井筒内防砂难度较大。

分析主要有两个原因造成:固井质量不好是导致防砂难度大的主要原因。

由于这类井的井眼小,套管和井眼之间的环空间隙小,导致固井质量差。

水平井无法克服重力,水泥浆不能均匀的在套管与井眼之间的环空固结。

目前小套管内推广的机械防砂,井筒内的防砂工具作为常规工具的缩小迷你版,存在工具与套管咬合力量小,工具自身锁定接触面小,工作液流动通道小等因素造成工具性能不稳定,后期处理难度大的问题。

小套管、侧钻井、水平井等类型井结合生产实际对今后防砂提出以下几点建议和措施。

针对固井质量不好的情况,在完井时可以使用套管粘砂技术,提前建立套管与井眼之间的中介物,提高固井质量。

针对孤东油田地层发育差的情况,下套管前或射孔后都可以对地层进行大剂量石英砂的骨架预充填,这在直井是一个比较成熟的防砂思路。

在机械防砂方面,防砂管柱尽量采用无接箍内扣的防砂管柱,以便在今后处理时降低解卡难度,顺利的处理井内防砂管柱。

[参考文献]
[1]　吴志义.修井工程[M].北京:石油工业出版
社106
内蒙古石油化工 2012年第4期　
X
收稿日期3
作者简介汪旭伟(),男,工程师,工学学士,从事石油与天然气工程工作。

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:2012-01-1:1982-
表1　叙利亚项目水平井井身结构数据
开数井眼尺寸套管尺寸
一开5444.5mm5339.7mm
二开5311.2mm5244.5mm
三开5215.9mm5178m m
1　施工难点
1.1　311.2mm大尺寸井眼侧钻
该油田水平井的侧钻时井眼尺寸一般为311. 2mm,侧钻工具选用可调式单弯动力钻具。

由于施工井段大部分为石灰岩地层,岩石可钻性较差,加之井眼尺寸较大,采用单弯动力钻具侧钻的方式侧向力不如弯接头加直螺杆大,侧钻时难度较大。

1.2　311.2mm大尺寸井眼狗腿度设计高
311.2mm大尺寸井眼设计狗腿度高,对所使用工具以及MWD仪器影响大,对底部钻具的抗扭能力要求较高,对MWD随钻仪器信号稳定性影响较大。

在ZOURABA区块ZA-51-H井中,311.2mm 井眼设计狗腿度达到3.764°/10m,在施工过程中,最高狗腿度甚至到了4.797°/10m,对安全施工来说是一个全新的挑战。

1.3　地层造斜率的不稳定性
从施工的水平井来看,即使施工井段岩性都为石灰岩,造斜率的变化依然很大。

在施工的开始阶段时,造斜率一般偏低,但是井斜达到一定度数后造斜率明显增高。

在井眼尺寸为311.2mm的井段,采用1.5°可调式动力钻具初始的造斜率一般低于2°/ 10m,但是随着井斜的增长,当井斜达到20°之后,造斜率开始明显增长,造斜率开始高于4°/10m。

1.4　井下情况复杂
主要施工井段油层岩性为石灰岩,属于裂缝性油藏,在油层施工中经常出现井漏,卡钻等复杂情况。

而且由于石灰岩硬度较大,井眼扩大率小,后期复合钻进时扭矩较大,对井下钻具特别是螺杆钻具的损害较大。

在施工中,也出现因钻具震动过大影响了仪器信号的传输的问题。

1.5　造斜工具及施工要求的限制
目前在该项目水平井施工中,由于石灰岩岩性较硬,井眼扩大率较小,单弯动力钻具在复合钻进时容易出现事故,因此在施工中要求1.5°及以上度数的动力钻具禁止复合钻进。

但是S对起钻次数又有限制,施工中又存在造斜率的不稳定的问题,这样就出现了造斜工具的选择及使用方式的困难。

　主要施工技术措施
针对施工中面临的新情况、新问题,采取了一些新措施去应对。

不断地在总结施工经验,提高施工技术措施的成熟度。

2.1　选择合适侧钻位置
在侧钻点的选择上,首先要尽量避开页岩井段,因为页岩岩性较脆,侧钻时不易形成台阶,侧钻困难;然后根据电测图选择井眼扩大率小井段,井壁稳定的井段进行侧钻,在侧钻时采用2.6°或3°可调单弯动力钻具,来保证侧钻的成功率和速度。

2.2　井身剖面设计[1]
造斜点、靶点是确定井身剖面的基础,应根据造斜点的位置、地层造斜规律、工具的造斜能力、井下安全确定造斜段的造斜率,另外根据叙利亚项目中水平井施工中对起钻次数的限制,通过分析及实践得出设计造斜率一般在3°/10m左右,分两段设计。

2.3　钻具结构的选择
针对在施工中螺杆钻具出现的问题,经过与厂家分析研究更换了螺杆钻具的旁通阀,提高强度。

另外为减少钻进过程中扭矩过大的问题,对螺杆扶正器的尺寸做了调整,将311.2mm井眼扶正器尺寸由原先的307mm减小为305mm。

2.4　施工措施的选择
由于受到起钻次数及1.5°及以上单弯动力钻具禁止复合钻进的限制,在后期造斜率偏高之后,采取了工具面偏离定向钻进的方式进行施工,即施工中工具面摆在调整方位增井斜的位置,来降低造斜率。

每次定向钻进完,进行复合钻进前要充分活动钻具,使扭矩充分释放后将钻头提离井底再开启转盘。

为减少井下扭矩及复杂情况,每钻进完一个单根划眼2-3遍,划眼时控制下放速度,达到扩大井眼尺寸的目的。

在滑动钻进时严格要求施工参数,确保工具面稳定,来保证造斜效果的稳定,通过滑动钻进和旋转钻进的合理配合,避免大段滑动钻进,以保证井眼轨迹[2]的平滑性。

3　钻井实例分析
ZA-51-H井是位于ZOU RABA区块的一口水平井。

3.1　基本数据
该井目的层位于S IR NIS,设计3
井眼钻进至油层顶部下套管,5井眼完成油层段的施工。

上部井眼设计狗腿达到36°,油层增斜段设计狗腿366°。

设计剖面如下
107
　2012年第4期 汪旭伟等　水平井技术在叙利亚ROMILAN油田的应用
PC 2
H A H11.2mm
21.9mm
.74/10m .2/10m:
表2　设计剖面数据
剖面参数
井深m 井斜
de g
方位
de g
垂深
m
南北
m
东西
m
位移
m
狗腿度
deg/10m
靶点
0.000.00218.000.000.000.000.000.000
1150.000.00218.001150.000.000.000.000.000
1313.8661.68218.001284.00-63.04-49.2580.00 3.764A
1399.5189.65218.001305.00-127.78-99.83162.16 3.266
1517.3590.35218.001305.00-220.64-172.39280.000.060B
3.2　施工过程
3.2.1　311.2mm井眼斜井段(1150～1321.50m)
在钻进至井深1204.68m时,测斜并用landmark软件计算发现造斜率不满足设计要求,位移以及井斜均落后于设计,预计钻进至A靶点需要造斜率4.400°/10m,循环起钻,在井口将动力钻具弯度调至2.23°,继续施工。

钻进至井深1287.80m时,上提钻具,发生卡钻事故,此时钻具总悬重40T,循环处理泥浆,上提钻具至80T,震击器工作产生震击解卡,多次上下大幅度活动钻具,使井壁平滑,直至没有遇阻现象,继续钻进。

钻进至井深1321.50m时,地质工程师通知捞沙显示已进入油层,顺利达到中完下套管位置,中完前增斜段井身轨迹数据如下:
表3　中完前部分井身轨迹数据
井深m 井斜
deg
方位
deg
垂深
m
南北
m
东西
m
位移
m
狗腿度
deg/10m
1206.918.1212.71205.99-7.67- 4.288.68 3.609 1216.1322213.61214.66-10.32- 6.0111.83 4.238 1225.3726.1215.21223.1-13.43-8.1415.59 4.493 1234.630.3216.21231.23-16.97-10.6819.95 4.579 1243.8434.7217.21239.02-20.95-13.6524.91 4.797 1253.0938.92191246.43-25.31-17.0730.45 4.687 1262.3243220.91253.4-29.94-20.9536.49 4.642 1271.5547.1220.51259.92-34.89-25.2143.02 4.453 1280.7850.8219.51265.98-40.22-29.6849.97 4.091 1289.9855.12201271.52-45.87-34.3857.31 4.694 1299.2158218.61276.61-51.83-39.2565.01 3.387 1305.2560.1217.41279.71-55.91-42.4470.19 3.872 3.2.2　油层段(1321.50～1520.00m)
油层段设计分两部分,增斜段部分和稳斜段部分。

增斜段部分垂深向下20m,之后水平钻进。

下钻到底增斜钻进过程中,出现脱压现象,需要不断活动钻具才能继续钻进,复合钻进过程中出现憋转盘的现象,上下大幅度活动钻具,保持井眼通畅逐渐增加转盘转速复合钻进,安全钻进至B靶点。

该井实钻井身轨迹与设计对比如图所示
:
4　结论及建议
叙利亚项目动力钻具的使用。

加强可调式动力钻具的应用研究,在311.2mm井眼施工中,选用可调式的动力钻具,将扶正器尺寸由原来的U308mm 更换为U305mm,施工效率明显提高。

在215.9mm井眼中使用的固定弯度动力钻具在复合钻进过程中旁通阀容易断裂,建议改进动力钻具以方便施工;
在311.2mm井眼中,设计狗腿比较高,选用合适的动力钻具,对剖面设计进行优化,同时优化下部钻具组合,施工中密切注意井下安全;
加强地质导向技术的应用研究,目前ROMILAN油田进行地质导向钻井技术在指导现场施工上还不能较好发挥起作用,应该加强地质导向技术在该油田的应用研究,使之能真正发挥其导向作用,对轨迹控制提供支持;
目前采用的工具面偏离降低造斜率的施工方式能够满足施工的要求,但是形成的狗腿度较大,对井下安全有一定的影响。

建议对311.2mm井眼施工中所使用的动力钻具进行改进以达到复合钻要求。

[参考文献]
[]　韩志勇定向井设计与计算北京石油工业出版社,
[]　苏义脑水平井井眼轨道控制[M]北京石油工业出版社,
108内蒙古石油化工 2012年第4期　
1..:
1990.
2..:
2000.。