丛式井低成本批量钻井技术_韩烈祥

收稿日期：2011－10－27；修回日期：2012－03－08

基金项目：中国石油天然气集团公司重大钻井技术集成配套与现场试验项目之“页岩气丛式水平井开发钻完井配套技术”课题成果，项目编号：2011D －4403。

作者简介：韩烈祥（1963－），教授级高级工程师，1986年7月毕业于华东石油学院钻井工程专业，现任川庆钻探工程公司钻采工程技术研究院副院长，《钻采工艺》杂志主编。地址：（618300）四川广汉市中山大道南二段88号，电话：0838－5151302，

E －mail ：hlxiang@vip．sina．com 钻井工艺

丛式井低成本批量钻井技术

韩烈祥1，向兴华1

，鄢

荣1

，杜

威2，熊寿辉3，杜济明

1

（1川庆钻探公司钻采工程技术研究院2中国海洋石油湛江分公司3川庆钻探公司生产运行处）

韩烈祥等．丛式井低成本批量钻井技术．钻采工艺，2012，35（2）：5－8，11摘

要：在油气资源日益紧张，移动式钻机作业费用不断上涨的今天，丛式井批量钻井技术的合理运用对于

降低钻井成本，开发页岩气、致密气、致密油等低效油气田具有重要意义。批量钻井通过充分利用离线设备，大大降低了钻机非进尺占用时间。使用可纵横两向自由移动覆盖全井场的移动模块钻机，

以方便快速搬安，实现高效钻加密丛式井网。同时，批量钻井由于井眼间距较小，在钻井及固井工艺都有一系列特殊工艺技术。

关键词：批量钻井；离线；学习曲线；移动钻机；模块化钻机；丛式井；低成本；页岩气

中图分类号：TE 243

文献标识码：A

DOI ：10．3969/J．ISSN．1006－768X．2012．02．02

为了增加利润空间，在上世纪80年代末、

90年代初批量钻井技术在石油工业用得越来越多，大小投资商都希望通过成批地进行钻井和完井作业，降低油气田的开发成本。

丛式井批量钻井技术就是采用移动钻机依次钻多口不同井的相似层段，固井后，再顺次钻下一层

段［1］

。通过重复作业的学习曲线管理提高作业效率，通过类似作业提高钻具组合利用率、钻井液利用率，通过批量专业工程技术服务节约动复原费、实现

工厂化作业，通过大量的不占用井口操作（离线作业）及无钻机测固井方式实现交叉作业、提高钻机进尺工作时效，由于要满足多口井重复使用，地面基础设施建设质量高、废弃物排放减少。实践证明，配套的技术和管理使丛式井水平井的建井周期可以缩短一半左右。

批量钻井技术起源于海洋钻井，因海洋平台钻井成本较高，加之受钻井平台场地限制，故海上油气开发大量采用批量钻井技术，以达到降低开发成本、提高经济效益的目的。

一、国外批量钻井技术

国外拉纳克油田采用批量钻井技术进行开发，

节约了开发时间，提高了经济效益，该油田开发井主

要采用三开完井的钻井模式［2］

。首先 406．4mm

井眼被钻至目的井深，然后下 339．7mm 套管固

井，然后井架滑移至下一个槽口，重复钻 406．4mm 井眼及该层井段固井作业，当批量钻完所有 406.4mm 井眼后，井架重新滑移至第一个槽口，开始第二阶段的批量钻井作业，钻 311mm 井眼，固 244mm 套管，批量钻完、固完 311mm 井眼后，按照同样的方式进行最后一开钻 216mm 水平井眼的批量钻井作业，最后一开水平井段采用裸眼完钻。

纵观以上三个阶段的批量钻井作业，一开批量钻井作业效果最明显，提高作业效率最多，如图1所示

。

图1

表层井眼总体作业时间与非生产作业时间对比图

BP 公司在美国亚特兰提斯岛（ATLANTIS ）9712.46m 2范围的24个水下井口，用91d 时间进行批量钻井作业，没有可记录的事故发生，整体操作

效率达到89%以上［4］

，

加快了作业效率，明显提高·

5·第35卷

第2期

Vol.35

No.2

钻采工艺

DRILLING ＆PRODUCTION TECHNOLOGY

了经济效益。

国外批量钻井作业提高作业效率主要体现在以下几个方面［5 6］。

（1）采用的钻机具有多向运移特性，大大加快了钻机搬迁、恢复钻井的进度。

（2）采用离线作业提高了工程作业效率。当钻机在执行钻进作业时，辅助小井架在另一口井起下内插管管柱、下套管等作业，可减少钻机占用时间。附增第3个鼠洞在执行连接和卸开钻柱立柱、预备测试管柱、甩钻具和悬挂立柱等作业。常规鼠洞用来优先暂存钻柱单根，而附属鼠洞由于没有深度限制，甚至可以悬挂或离线下入管柱到海底。

（3）使用长导管（25m），减少导管连接时间，加快下钻速度，同时配备导管割刀以便随时切割。

（4）对于某些复杂地层，可采用带地质参数的MWD/LWD提供决策参考，使用可充电的LWD电池，减少起钻次数，提高作业效率。

（5）低速、高扭矩马达与减震齿PDC钻头配合使用钻开下部坚硬地层。

二、国内批量钻井技术

国内海上油气田批量钻井技术以渤海油气田开发最具代表性［7］，陆上油气田批量钻井技术以大港油田庄海4ˑ1人工井场丛式井开发为最早［8］。从20世纪90年代初期开始，在学习国外先进技术经验的基础上，结合渤海油田的具体情况，开始实施批量钻井技术，钻井速度得到了大幅度的提高，产生的直接效果就是带动了一大批渤海边际油田的开发，使得一批探明的地下储量变成了可以投入开发、产生效益的油田。从渤海QK18－1项目开始［9］，批量钻井技术大量运用于国内海上油气田开发。渤海QK18－1实验项目平均井深3561m，从1995年8月开始，原来的平均建井周期为57d，实施批量钻井技术以后，平均建井周期为18．82d，钻井效率比原来提高了3．03倍。大港油田庄海4ˑ1人工井场丛式井场采用一个平台集中打表层，4口大位移井表层实现平行作业（批量钻井），平均井深1218．29 m，平均机械钻速40．25m/h，平均钻井周期6．14d。形成了以模块钻机+井口槽+快装井口装置+批钻井+无侯凝固井的批钻生产模式，改变了传统的钻井程序，提高了生产效率。冀东南堡油田地处滩海，其开发方式主要为钻井平台和人工岛，在南堡1—5海上导管架共部署了南堡1—5区的6口开发井，该井组位于河北省唐山市南堡开发区南堡乡偏西约9．5km的滩海，是冀东油田利用简易导管架平台实施的第一个海上丛式井组，其井口间距平均为2．05 m，除南堡105ˑ3井为已完钻井外，对剩余5口井尝试实施了批量钻井技术。5口井自2008年3月19日第一口井导管施工至7月19日最后一口井完井交井，仅用时121d，共完成进尺15343m，平均完钻井深3068m，平均建井周期24．2d，平均机械钻速21．23m/h，钻机月速3740．29m/台月，生产时效95．91%，纯钻时效24．47%。5口井钻进、测井、复杂情况处理时间与南堡105X3相比，稍有一些增加，而固井和完井过程实现了部分脱离钻机，平均固井完井用时减少了275．44h，仅为南堡105X3井的28．64%。

批量钻井技术可以从钻井工艺及钻井装备两大方面进行表述。从钻井工艺上来说，主要有以下技术特点。

1．钻机装备快速移动技术

根据开发和生产的需求，设计出可以满足修井、钻调整井作业的需要，满足可以实现纵横两个方向的移动，覆盖整个井口区域的海上模块钻修机。在钻机价格日益增高又同时面临钻机大规模需求的条件下，模块化、移动式钻机的使用可大大降低钻井费用。国内宝鸡石油机械厂、宏华等钻机制造厂商都有相应的轮式、步进式产品。大港油田则采用钻机整体拖动方式完成钻机快速移动。

2．井口防碰技术

集中快速钻固表层保证了井眼轨迹安全控制，表层特别强调垂直钻井，并且每口井表层还要测井斜，对间距小的井要用陀螺仪测斜和定向，保证了后期作业的安全。

表1井口间距“预放大”关键参数

井号

预造

斜点深

/m

预造

斜方位

/（ʎ）

造斜率

/（ʎ）·30m－1

预造斜

终点斜深

/m

NP1－5X1060173250.00 1.25293.00 NP1－5X1070223225.000.75423.00 NP1－5X1072133154.31 2.10432.57 NP1－5X109015360.00 2.08282.81 NP1－5X111442450.00 1.80574.02

但由于井口间距小，最小井口间距仅1．74m，最大井口间距2．58m，井间存在套管磁干扰，防碰问题突出，在井眼轨道设计时采用井口“预放大”设计，即直井段采用定向预造斜的方式对井口间距进

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2012年3月

March2012