小井眼钻井技术推广应用
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小井眼钻井技术推广应用
摘要:随着钻井科学技术的飞速发展,传统的井身结构已不能满足人们对钻井提速提质的迫切要求,小井眼技术在国际上已经有50多年的发展历史,小井眼技术可降低勘探风险以及勘探成本;对于进入开发中期油田,进行老井加深或侧钻,不仅可以降低钻井费用,还可以发现一些新的储量,有助于老油田稳产增产,提高最终采收率。80年代以后小井眼钻井的迅速兴起主要出于以下几个目的:小井眼钻井的初期投资较小,包括使用较小的钻机、较小的井场、较细的管材、较少的水泥及钻井液和燃料、较少的搬运费、较少的劳动费用。减少钻机钻柱重量就是减少钻机租用费,而减少井眼容积就是减少泥浆、水泥及套管费用。用小井眼钻井技术在普通井眼里加深钻井,可大大节约成本;小井眼的修井成本较低,射孔、暂时性与永久性堵塞、提捞、抽吸、固井及套管泄露修理都可用钢丝电缆起下工具;小井眼完井不论是单层完井还是多层完井都是平行完井,故可防止邻近井的泄露;小井眼开发较便宜。
关键词:小井眼钻井技术研究推广应用
一、前言
胜利油田号称“地质大观园”,断层纵横,构造复杂,老油田、老区块已进入开发中后期,为了进一步提高采收率、降低钻井成本,在同一区块儿,多打井、打小井眼井,一方面可以加大开发的力度、进一步提高产量,另一面可以大大节约钻井成本,并减小对资源的浪费和对环境的污染,其经济效益、社会效益不可估价。
2002年在具有“低压、低渗、低产”特点的苏里格气田应用了小井眼钻井技术,钻进井段500-3450m。胜利油田一直没有停止对小井眼钻井技术研究的步伐,最近几年在垦东、孤东、陈庄、沾35
区块,已陆续完成10多口φ152.4mm尺寸井眼的气井钻探工作。
通过学习国内的小井眼钻井技术专题,研究和分析近几年来施工的小井眼钻井技术,根据井身结构、套管层序、钻头类型和钻杆尺寸来研究钻井参数和水利参数,并通过一两口井的实验,得出合理的参数设计。借助钻柱力学理论模型和常规井眼的钻具结构,研究适合所钻尺寸的小井眼的增斜、稳斜、降斜钻具结构,并制定相关的技术参数。根据小井眼的井眼尺寸、环空容积、钻具尺寸及钢级,研究小井眼常见事故的处理方法和相关工具。
二、小井眼钻井技术
通过研究和分析近几年来施工的小井眼井情况,根据井身结构、套管层序选择钻头类型和合适的井下专用工具。借助钻柱力学理论模型和常规井眼的钻具结构,研究适合小井眼井各井段钻具结构,并制定出相关的技术参数。最终形成了小井眼井优快钻井技术模式。项目实施以来共施工各类小井眼井13口,其中桩606区块集中实施8口井,全部达到了优质高效的目的。
1.二开设备配套
选用zj30l 钻机。为机械统一驱动钻机,采用液力传动、链条并车方案。两台c12v190zlp 柴油机与y0zj750- 2 偶合正车减速箱组成的动力机组,由万向轴驱动一台sl3nb-1300 泥浆泵及绞车。
钻台高6 m底座空间满足小井眼井井控装置配套要求,绞车布置于后台底座上,钻机井架为k 型井架,井架采用低位安装、整体起升方式。灵活方便占地面积小,较适合小井眼井施工。另又配套了20型网电钻机。
2.井身结构确定
针对桩606区块地质特征,同裸眼井段存有多套压力系数相差大的地层,为有效解决钻井中可能出现的复杂情况,加快钻井速度、节约钻井投资,能够保证安全钻井井控的前提下,对表层套管进行优化采用φ339.7mm 表层套管,二开采用φ311.2mm钻头下入φ244.5mm 技套,下深封过馆陶组,改为二开采用φ241.3mm钻头下入φ193.7mm 技套,下深封过沙三下以上的断层;既保证安全钻井的需要,又能满足后期采油作业的要求,同时降低了钻井综合成本,达到高效开发的目的,有效解决井漏、井涌并存的难题,并使完井套管管柱变形率大大降低。
对于三开深井,把二开井眼由311.2mm减小为241.3mm,技套由244.5mm减小为193.7mm,三开井眼由215.9mm减小为165.1mm,完井套管由139.7mm减小为127mm,以达到减少投资,节约成本的目的。
3.优选钻头及钻具配套
3.1在定向段选用ф165. 1mm 三牙轮钻头,定向工具及仪器的工作相对稳定,有利于定向段的轨迹控制。在增斜后期或稳斜段选用pdc 钻头,钻穿多层系地层以提高机械钻速,达到经济钻井的目的。
选用了适用于小井眼钻井的p4222mjd -165. 1mm 型专用pdc 钻头、该钻头适合于小钻压、高转速、软到中硬地层,提高机械钻速和钻头寿命,2000 m 左右的井可以一趟钻完成进尺。
针对浅井的地层特点选用了专用的牙轮钻头,型号为ф165mm hj437g,该种钻头适合于低抗压强度、高可钻性软地层及有较硬夹层的中软地层。
3.2选用了ф130mm 5lz130s7y-6 型大扭矩的动力钻具,比原来的ф120mm 动力钻具长度增加20%,扭矩增大40%,使用寿命长。
3.3开发了与钻铤、单弯螺杆钻具配套的不同尺寸的扶正器,适合ф165.1mm 的井眼尺寸,直井段用ф158mm 扶正器,稳斜段用ф143mm 扶正器。
3.4采用ф101.6mm钻杆,减小了钻具内压耗,提高环空返速,在相同泵压的情况下提高钻头压降91%以上,大大提高了水力利用率,提高机械钻速。
4.小井眼井优快钻井模式
4.1直井段钻井为提高钻速采用pdc钻头加双驱复合钻进技术。
4.2定向段、稳斜段采用四合一钻具结构一趟钻完成:
φ165. 1mmpdc 钻头+φ130mm 单弯动力钻具× 1. 25° +φ143mm 扶正器+φ120mm 无磁钻铤+ mwd 短节+φ88. 9mm 加重钻杆×24 根+φ101.6mm 钻杆。
施工钻进参数:钻压20~40 kn,泵压18~20 mpa,排量14~16 l /s。
5.小井眼钻井液技术
5.1一开阶段
钻井液配方为预水化膨润土浆+ 清水+ 0. 5% na2co3 +0. 1% hv - cmc。
钻井液维护处理要点:完钻前使用hv - cmc 将钻井液黏度提至40 s 以上,然后大排量洗井,循环充分后起钻,确保表层套管顺利下入井底,固井时水泥返至地面。
5.2二开直井段
钻井液配方:一开钻井液基础上+ 0.3%~0.5%pam + 0.5% 铵盐。添加剂为烧碱、降失水剂、防塌剂、双膜承压处理剂、重晶石等。钻井液维护处理要点:明化镇井段钻井液的失水适当放开,保持较低的固相含量(密度1.05~1.08),聚合物含量充足,提高钻井液的抑制性,使上部井眼具有一定的扩大率,保证不出现糊井眼、起下钻困难现象。根据现场设备的配套情况,二开开始使用双路循环钻进。钻至定向造斜点之前200~300m 改小循环钻进。
5.3斜井段
此段钻进维持钻井液中大、中小型聚合物的合理搭配,强化润滑防塌措施。采用聚合物润滑钻井液体系,配合沥青质类封堵防塌剂对易坍塌地层进行有效的封堵。定向井段保持原油含量在8%-10%,满足钻井液的润滑性。
钻井液配方:上部井段钻井液+0. 5% naoh + 0. 3%~0.5% pam + 0. 5% 铵盐+0.5%-1%聚合物降失水剂+2%~ 3% 褐煤防塌降失水