大牛地氣田DP14水平井氮?dú)馀菽@井實(shí)踐與認(rèn)識(shí)

摘 要

摘要：為有效開(kāi)發(fā)大牛地氣田低孔隙度特低滲透率儲(chǔ)層，在下二疊統(tǒng)下石盒子組盒1段儲(chǔ)層段試點(diǎn)推行欠平衡鉆水平井技術(shù)。在DP14井井段(2865.20～4147.03m)實(shí)施欠平衡鉆水平井，水平段總
摘要：為有效開(kāi)發(fā)大牛地氣田低孔隙度特低滲透率儲(chǔ)層，在下二疊統(tǒng)下石盒子組盒1段儲(chǔ)層段試點(diǎn)推行欠平衡鉆水平井技術(shù)。在DP14井井段(2865.20～4147.03m)實(shí)施欠平衡鉆水平井，水平段總進(jìn)尺為1281.83m，其中氮?dú)膺M(jìn)尺為33.97m，氮?dú)馀菽M(jìn)尺為1247.88m，創(chuàng)造了目前國(guó)內(nèi)氮?dú)馀菽菲胶忏@水平井水平段進(jìn)尺最長(zhǎng)的紀(jì)錄。在控速鉆進(jìn)的情況下，水平段平均機(jī)械鉆速為5.79m/h，是該地區(qū)常規(guī)鉆水平井平均機(jī)械鉆速的2倍以上；共使用6只鉆頭，其中一只鉆頭純鉆時(shí)間為67.5h，進(jìn)尺455.36m，創(chuàng)造了大牛地氣田水平井Ø215.9mm井眼中最大單只鉆頭進(jìn)尺的紀(jì)錄。DP14井裸眼完井后在油壓為7.1MPa時(shí)，產(chǎn)氣量為1.07×104m3/d，首次在盒1段儲(chǔ)層實(shí)現(xiàn)了自然建立產(chǎn)能。DP14井欠平衡鉆水平井的成功實(shí)施，加快了盒1段儲(chǔ)層的開(kāi)發(fā)進(jìn)程，并為試點(diǎn)工程的后續(xù)實(shí)施積累了經(jīng)驗(yàn)a
關(guān)鍵詞：大牛地氣田；早二疊世；低滲透儲(chǔ)集層；氮?dú)猓坏獨(dú)馀菽?；欠平衡水平?/span>
0 引言
    DP14井位于陜西省神木縣爾林兔國(guó)有農(nóng)場(chǎng)范圍內(nèi)，是大牛地氣田在鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東北部的一口欠平衡水平井，也是在該地區(qū)試點(diǎn)推行欠平衡水平井技術(shù)的一口重點(diǎn)試驗(yàn)井。為了能有效地開(kāi)發(fā)低孔特低滲透層下二疊統(tǒng)下石盒子組盒1段儲(chǔ)層，探索欠平衡水平井技術(shù)在盒1段儲(chǔ)層的實(shí)用性，在DP14井的水平段采用了純氮?dú)夂偷獨(dú)馀菽菲胶忏@水平井技術(shù)。
1 地質(zhì)情況
1.1 井壁穩(wěn)定性分析
    為了研究欠平衡水平井的井壁穩(wěn)定性問(wèn)題，對(duì)盒1段儲(chǔ)層的4口直井橫向取心后，進(jìn)行了巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。從表1可以看出在圍壓為10MPa時(shí)，巖石的平均抗壓強(qiáng)度為116.8MPa，而通過(guò)模擬計(jì)算在氮?dú)饨橘|(zhì)下的井內(nèi)最大應(yīng)力為101.5MPa，因而不會(huì)出現(xiàn)井壁失穩(wěn)[1]。
1.2 地層出水情況
    表2給出了DP14井鄰井盒1段儲(chǔ)層的產(chǎn)水分析結(jié)果，從表2的分析結(jié)果可以看出盒1段氣層不產(chǎn)水，可以在純氮?dú)夂偷獨(dú)馀菽橘|(zhì)下實(shí)施欠平衡水平井[2]。
2 水平段鉆井難點(diǎn)與對(duì)策
2.1 地質(zhì)靶區(qū)垂深的不確定性
    大牛地氣田盒1段儲(chǔ)層為辮狀河道沉積，儲(chǔ)層非均質(zhì)性極強(qiáng)、橫向變化大[3]，很難找準(zhǔn)A靶點(diǎn)，從而給水平段的軌跡控制增加了難度。針對(duì)這種情況在DP14井實(shí)施了Ø311.2mm+Ø215.9mm的復(fù)合斜導(dǎo)眼，月頁(yè)利找到A靶點(diǎn)。
表1 盒1段儲(chǔ)層巖心強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果表
井號(hào)
井深/m
巖性
圍壓/MPa
抗壓強(qiáng)度/MPa
強(qiáng)度參數(shù)
內(nèi)聚力/MPa
內(nèi)摩擦角/(°)
D66
2668.50
石英砂巖
0～10
81.53～114.62
20.71
28.53
D61
2715.00～2726.00
0～10
58.95～123.76
20.12
41.58
D59
2627.00～2635.00
0～10
49.93～125.21
19.34
50.89
D37
2723.00～2735.00
0～10
54.60～100.80
22.45
39.23
 

2.2 井眼軌跡監(jiān)測(cè)難度大
   常規(guī)的MWD不能在可壓縮流體介質(zhì)中實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸，因而不能實(shí)現(xiàn)井眼軌跡的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[4]。為了能對(duì)井眼軌跡實(shí)施監(jiān)測(cè)，以便于及時(shí)調(diào)整鉆具組合進(jìn)行增斜、穩(wěn)斜、降斜鉆井，保證水平井段在最佳砂體中穿越，該井采用了斯倫貝謝提供的電磁波隨鉆測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在氮?dú)馀菽@井作業(yè)中，隨鉆獲取地層伽馬地質(zhì)參數(shù)和井斜角、方位角、高邊工具面角等工程參數(shù)，以便現(xiàn)場(chǎng)對(duì)井眼軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整；同時(shí)對(duì)地靜壓力增加，從而致使摩擦力大大增大，導(dǎo)致上提下放鉆柱時(shí)摩阻大，轉(zhuǎn)動(dòng)鉆柱時(shí)扭矩大[5]。在水平段Ø215.9mm井眼中使用了Ø127mm鉆桿，而這種鉆桿的抗扭強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度較小，如操作不當(dāng)，易發(fā)生井下事故。為了能在欠平衡的方式下順利完成1281.83m的長(zhǎng)水平段的鉆進(jìn)，要求在整個(gè)水平段的鉆井過(guò)程中遵循復(fù)合鉆進(jìn)，滑動(dòng)定向的原則，復(fù)合鉆進(jìn)的時(shí)間不低于總鉆時(shí)的80%，每鉆進(jìn)一個(gè)立柱進(jìn)行短起鉆劃眼，保證井身質(zhì)量。
3 欠平衡水平井鉆井實(shí)踐
3.1 井身結(jié)構(gòu)
表3給出了DP14井井身結(jié)構(gòu)。該井將Ø244.5mm技術(shù)套管下至A點(diǎn)，封隔住上部地層，以便于水平段欠平衡鉆進(jìn)的順利實(shí)施。為了實(shí)現(xiàn)全過(guò)程欠平衡鉆完井，該井水平段采用先期裸眼完井。
 
3.2 鉆具組合
   鉆具組合：Ø215.9mmPDC鉆頭+KQ9LZ172×7.0馬達(dá)(1.25°)+接頭+浮閥+EMWD+無(wú)磁鉆鋌+Ø127mm加重鉆桿+Ø127mm鉆桿+旋塞+止回閥+Ø127mm鉆桿+Ø127mm加重鉆桿+Ø127mm鉆桿串。
3.3 欠平衡專(zhuān)用設(shè)備
   Sullair1150XH空壓機(jī)6臺(tái)，總供氣能力為195m3/min，額定壓力為2.4MPa；60m3/min膜制氮機(jī)2臺(tái)；20m3/min車(chē)載式膜制氮機(jī)1套；E3400型增壓機(jī)2臺(tái)，最大工作壓力為15MPa；Williams7100旋轉(zhuǎn)控制頭1套；Ø244.5mm井下套管閥1只；電磁波隨鉆測(cè)量系統(tǒng)1套；霧泵1臺(tái)，最大供液能力為8L/s；排砂管匯1套；地面供氣管匯1套。
3.4 欠平衡水平段鉆進(jìn)情況
    用鉆水泥塞鉆具組合掃完水泥塞，起鉆后更換光鉆桿分3次進(jìn)行氣舉，注氣量由20m3/min逐漸增加到80m3/min，氣舉完成后起換鉆具組合進(jìn)行欠平衡水平段鉆進(jìn)(見(jiàn)表4)。
    表4給出了DP14井水平段欠平衡鉆井鉆頭使用情況與鉆井參數(shù)，DP14井最開(kāi)始設(shè)計(jì)使用氮?dú)膺M(jìn)行水平段鉆進(jìn)，從表4可以看出純氮?dú)忏@井共進(jìn)行4趟鉆，總進(jìn)尺為33.95m，第1趟鉆平均機(jī)械鉆速為13.3m/h，充分體現(xiàn)出了氣體鉆井的優(yōu)勢(shì)，并創(chuàng)造了該地區(qū)水平井水平段機(jī)械鉆速之最。由于在純氮?dú)饨橘|(zhì)中，斯倫貝謝提供的電磁波隨鉆測(cè)量系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行信號(hào)傳輸，因而將其轉(zhuǎn)化為氮?dú)馀菽?，氮?dú)馀菽策M(jìn)行6趟起下鉆，平均機(jī)械鉆速為6.75m/h，總進(jìn)尺為1247.88m。
3.5 應(yīng)用效果
    1) 在控速鉆進(jìn)的情況下，水平段平均機(jī)械鉆速為5.79m/h，是該地區(qū)常規(guī)水平井水平段平均機(jī)械鉆速(2.71m/h)的2.14倍，大幅度地提高了機(jī)械鉆速。
    2) 在氮?dú)馀菽@井中，單只鉆頭進(jìn)尺為455.36m，平均機(jī)械鉆速為6.75m/h，創(chuàng)該地區(qū)單鉆頭水平段進(jìn)尺的紀(jì)錄。
    3) 單日最大進(jìn)尺為130.5m，平均機(jī)械鉆速為9.32m/h，創(chuàng)該地區(qū)之最。
    4) 在水平段欠平衡鉆井過(guò)程中采用EMWD，實(shí)現(xiàn)了水平段軌跡隨鉆測(cè)量和實(shí)時(shí)調(diào)整，圖1給出了DP14井欠平衡水平段實(shí)鉆軌跡。
    5) 該井采用先期裸眼完井后，在油壓為7.1MPa時(shí)，獲天然氣產(chǎn)量為1.07×104m3/d，首次在盒1段儲(chǔ)層實(shí)現(xiàn)了自然建立產(chǎn)能。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)
    1) DP14井是大牛地氣田第1口氮?dú)夂偷獨(dú)馀菽菲胶忏@水平井，DP14井在該地區(qū)創(chuàng)造了多項(xiàng)紀(jì)錄，為后續(xù)欠平衡水平井的實(shí)施積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。
    2) 欠平衡鉆水平井技術(shù)能有效地保護(hù)油氣層，該井第1次在低孔特低滲透層的盒1段儲(chǔ)層實(shí)現(xiàn)了自然建立產(chǎn)能，為該類(lèi)儲(chǔ)層的開(kāi)發(fā)找到了一條有效途徑。
參考文獻(xiàn)
[1] 丁振龍，劉繪新.有限元法在油氣井井壁穩(wěn)定計(jì)算中的應(yīng)用[J].鉆采工藝，2006，29(2)：23-24/27.
[2] 趙業(yè)榮，孟英峰.氣體鉆井理論與實(shí)踐[M].北京：石油工業(yè)出版社，2007：146.
[3] 唐明安，孫寶玲.大牛地氣田下石盒子組基準(zhǔn)面旋回與儲(chǔ)層流動(dòng)單元的層次性[J].沉積學(xué)報(bào)，2007，25(1)：39-47.
[4] 李田軍，焉泰靈.電磁波隨鉆測(cè)量與欠平衡鉆井[J].西部探礦工程，2006，119(3)：198-199.
[5] 孫海芳，譙抗逆，胡超，等.廣安002-H8井氣體鉆水平井實(shí)踐[J].天然氣工業(yè)，2008，28(4)：61-63.
 
(本文作者：湯明1 何世明2 邢景寶2 鄭鋒輝2 鄧紅琳2 曹樹(shù)生2 周懷光3 1.西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院；2.中國(guó)石化華北分公司；3.中國(guó)石油塔里木油田公司)