海上密集叢式井組再加密調整井網(wǎng)鉆井技術探索與實踐

摘 要

摘要：總結了中國海洋石油總公司承擔的國家科技重大專項示范工程中有關海上油氣田整體調整加密技術研究進展和應用成效。該成果獲得了以下3個方面的重大突破性進展：①首次在海
摘要：總結了中國海洋石油總公司承擔的國家科技重大專項示范工程中有關海上油氣田整體調整加密技術研究進展和應用成效。該成果獲得了以下3個方面的重大突破性進展：①首次在海上油氣田實施整體調整和加密井網(wǎng)的開發(fā)技術方案和實踐，為海上油氣田今后有效提高采收率和開發(fā)效果提供了成功的借鑒；②首次在海上密集的叢式井網(wǎng)中，再鉆調整加密的第二套加密井網(wǎng)，在鉆井技術上取得成功和突破，特別是在定向井井眼軌跡和防碰繞障等方面技術水平大大提高；③首次在高孔高滲低壓的疏松砂巖油氣藏中成功采用了一整套儲層保護技術，并取得良好的生產效果。同時將該成果應用于海上油氣田開采中后期提高采收率領域，大大提升了定向井技術的管理水平和鉆井能力，在生產過程中全部達到和超過了原單井的產量。上述技術的成功應用，將極大推動我國海上油氣田開發(fā)生產能力建設，提升了我國海上叢式井、定向井鉆井技術水平，是為今后海上油氣田提高開發(fā)速度和鉆完井技術水平進行的一次成功嘗試和探索。
關鍵詞：海上油氣田開發(fā)；叢式井組；再加密；調整井網(wǎng)；井眼軌跡；防碰繞障；儲層保護
    “十一五”期間，中國海洋石油總公司開展了油氣田高效開發(fā)加密調整鉆井技術研究，并且將該項技術成功應用于海上油氣田開發(fā)生產，取得了很好的效果。截至2010年6月底，已成功鉆成19口調整加密井，并且取得了三大技術突破：①首次成功使用防碰繞障的定向井技術，安全、順利地在渤海油氣田鉆出了第一批加密井；②首次在海上油氣田開發(fā)中成功應用油氣藏綜合調整和加密的技術，取得了很好的開發(fā)效果；③首次成功采用儲層保護技術，在高孔高滲低壓疏松砂巖油氣藏中實施鉆完井全過程的儲層保護技術。該調整加密鉆完井工程技術為渤海油氣田開發(fā)生產提高采收率、完善注采井網(wǎng)、推動鉆完井工程技術進步，都具有深刻的現(xiàn)實意義，也為今后海上油氣田生產提供了成功的借鑒。
1 開發(fā)生產概況
   BH36油氣田經(jīng)過10多年的開發(fā)[1]，已經(jīng)形成了一套海上叢式井鉆井技術體系[2～3]且逐漸步入開發(fā)的中后期，為有效提高剩余油氣的動用程度，提高采收率，通過實施細致的油氣藏工程分析，決定在原來350m×350m的開發(fā)井網(wǎng)中實施排狀加密。井口間距2.0m×2.0m，每個鉆井平臺總井數(shù)為16口，控制含油氣面積大約2km2，該油氣田垂深平均為1600m，平均井深在2000m左右。不難看出，在原井網(wǎng)中鉆再加密井網(wǎng)進行調整是海上油氣田開發(fā)所面臨的新課題。該區(qū)的井身結構如圖1所示，平臺的基本數(shù)據(jù)如表1所示。

2 挑戰(zhàn)和技術難點
    1) 新鉆井眼與原井眼之間的防碰問題是第一個挑戰(zhàn)：即在原本已十分密集的叢式井組中還要再度加密鉆出加密井網(wǎng)，這兩張網(wǎng)在空間不能碰撞，在定向井技術上是一個巨大的挑戰(zhàn)!因為在海上的叢式井足以平臺為中心點向四周發(fā)散的軌跡平臺分布[4]，而加密井網(wǎng)就要在原來平臺旁邊30～40m的位置再布置一個井口平臺，另鉆一組再加密的井網(wǎng)，同樣是向周邊發(fā)散，但又不能與原井網(wǎng)相碰撞。這在技術上和操作上難度非常之大[5]，也是中海油在海上二油氣田首次實施這樣的作業(yè)。
    2) BH36油氣田的產層屬于高孔高滲的疏松砂巖儲層，加之開發(fā)10多年以后，地層孔隙壓力系數(shù)下降到不足水柱壓力。同時，由于儲層膠結性差，全部需要固井完井，并且還要采用管內礫石充填完井方法，才能保證開發(fā)質量。因此，在鉆井、固井和完井過程中，疏松砂巖的儲層保護技術是一個很大的難題和挑戰(zhàn)[7～8]。如果儲層保護不好，造成鉆完井的傷害，就會大大影響調整效果，甚至影響到開發(fā)調整決策。
    3) 在海上作業(yè)成本高，井網(wǎng)密集、安全控制風險高的條件下，如何實施這套整體加密綜合調整的技術方案，這在過去海上油氣田開發(fā)中是不曾采用過的，缺少這方面可以直接借鑒的經(jīng)驗[9～10]。這對我們來講。在海上油氣田開發(fā)模式上又是一個大挑戰(zhàn)。
3 關鍵工程技術及其應用成果
3.1 密集叢式井組調整再加密井網(wǎng)的防碰分析技術
    首先針對加密井平臺(L平臺)周邊已鉆井的井眼軌跡情況進行分析。BH36油氣田中與L平臺相關的有原來的A、B和J這3個井口平臺，其中8平臺與新鉆調整L平臺、井口中心距僅為45m。因此要對相鄰井和有可能干擾井的情況進行綜合分析。
    對有可能井眼要發(fā)生干擾的井，全部采用陀螺復測井眼軌跡，并且全部要進行井眼鄰井程度分析和防碰掃描分析計算。通過對海上原平臺上的已鉆生產井的軌跡測量，了解和掌握了原井眼的準確位置，同時對于已鉆井和待鉆井的軌跡鄰近程度進行了分析。通過防碰掃描分析，可以看出：對相鄰的8平臺而言，在500～900m范圍內井眼中心距在18～20m不等，而這一井段還是原平臺在200～550m造斜井段的井眼和方位變化最大的井段，要引起全面重視。圖2是原B平臺叢式井組與先加密現(xiàn)加密L平臺叢式井組示意圖(兩個平臺中心距45m)，圖3則是兩個平臺水平投影示意圖。
 

3.2 采用合理鉆井工程技術措施，保證井眼軌跡安全
   1) 對于一般情況下的直井段，則盡可能注意在表層段把井打直。在這里采用的是Φ444.5mm井眼里的大直徑鐘擺鉆具組合：
    Φ444.5mm Bit+F/V+Φ228.6 mm NDC1+Φ228.6mm DC+Φ434.975mm STAB+Φ203.2mm DC4+Φ196.85mm F/J+JARS+Φ149.225mm HWDP14+Φ149.225mm DP
   此時鉆井參數(shù)選擇為低壓吊打，盡可能把井打直。通常情況下：WOB介于0.5～2t，泵排量介于2200～3000L/min，轉速為60r/min。
   2) 井距很密，就要考慮表層預斜的方案。因此，在表層就要開始造斜，確保后面鉆井作業(yè)的安全，此時采用鉆具組合一定要注意：①一定要使用牙輪鉆頭；②要采用彎接頭馬達和陀螺的組合；③要確保造斜率，使預造斜在淺層就要成功。所采用的鉆具組合為：
   Φ444.5 mm Bit+Φ244.5mm MUD MOTOR(AK01.5°)+Φ425.45mm STB+Φ203.2mm F/V+Φ203.2mm NDC+Φ203.2mm MWD+SNDC+Φ196.85mm F/J+JARS+Φ149.225mm HWDP14+Φ149.225mm DP
    鉆井參數(shù)為：WOB介于1～5t，泵排量介于2200～3100L/min，通常情況下表層預斜要求井眼軌跡的控制比較嚴格。同時由于上部地層疏松，造斜率較低，通常井斜達到8°～10°即可以考慮下Φ331.15mm套管了。
3.3 密集叢式井組再加密井網(wǎng)安全鉆井及井眼軌跡控制措施
    1) 精心的前期研究和防碰設計卜分重要。由于海上油氣田原本生產井所用叢式井組，井距就很密集，上部井段防碰的問題和矛盾十分突出。因此，對于防碰和繞障問題，要在項目前期工作中預先研究和落實。對于防碰繞障要從設計階段開始，從繞障設計到鉆井施工設計，從井眼軌跡優(yōu)化到施工過程的落實，在防碰措施上要有保證。
    2) 在做繞障設計前，對老井要復測陀螺，并且要進行嚴格的待鉆井眼和老井軌跡的防碰掃描分析，防碰掃描的點不能太少，至少要保持在10m/點左右。
    3) 鉆井施工過程中防碰井段要加密測點，及時對此鄰井距離根據(jù)MWD的G Total、B Total以及Dip的變化，及時掌握井下磁力場的變化，保證井眼安全。
    4) 對于采用陀螺定向的井，要采用牙輪鉆頭，測準井眼方位和工具的位置，注意保持較高的造斜率，及時將井眼按照安全的方向鉆出去。
3.4 使用一套流變性能好、儲層保護效果良好的水基鉆完井液體系[11]，滿足了開發(fā)的需求
    1) 首先針對儲層的物性，開展了高孔高滲疏松砂巖儲層污染的主要原因及影響因素的評價，通過在該地區(qū)的鉆完井工作實踐以及室內污染評價，并且從目前開發(fā)的實際情況獲知該區(qū)的孔隙壓力系數(shù)不N0.7，另外同時還有高孔高滲的特點，極易在鉆完井過程中受到污染和傷害。因此，堵塞孔喉成為污染和傷害最主要的影響因素。找到了關鍵岡素，那么鉆完井液在打開儲層時的封堵，就成為了關鍵因素之一。同時，還要考慮到孔隙壓力要低于鉆完井液的液柱壓力。因此還要有水壓能力的封堵，才能用于現(xiàn)場實際作業(yè)。應用情況表明，在以往射孔開始至完井結束，完井液要漏失600～800m3/d·井，而現(xiàn)在止常情況下，僅僅漏失300m3/d·井左右，比原米減少50%～60%。
    2) 鉆井液同時也具備很好的流動性能和抑制性能，在一般的定向井鉆井工程中，屈服值YP一般維持在8～10。水平井如L11h井，YP可達到13左右。同時3轉/6轉的讀數(shù)比值控制在4～6左右，水平井段控制在11～13，滿足了井眼深化和攜砂的要求。同時也大大提高了鉆井效率。鉆井速度最快的L1井，鉆井周期僅3～4d/井，取得了很好的效果。
    3) 同時，為了避免在固井過程中注水泥對儲層造成的傷害和影響，在水泥中采取了纖維堵漏技術，使得每口井的固井水泥漿密度順利達到1.90cm3/g以上，對有效封固儲層起到很好的作用。
    由于綜合采取了以上儲層保護綜合措施，L平臺的油氣井投產以后，平均單井產量達到ODP鉆后配產的1.3～1.5倍，這充分說明了儲層保護技術在該油氣田取得了好的效果。
4 結論和認識
    1) 針對目前我國海上油氣開發(fā)的技術特點，對其關鍵技術開展了一系列的技術攻關，并且將攻關的研究成果迅速在工程實踐中加以應用，取得了產、學、研、用的良好效果。
    2) 海上叢式生產井組的整體再加密鉆井技術的關鍵技術之一在于對定向井井眼軌跡的控制，特別是對于上部井段的防碰和繞障，這是整體加密工程是否能夠實現(xiàn)的關鍵和核心技術。通過技術研究，在研究區(qū)的調整加密鉆井工程實踐中逐步形成了一整套完善的防碰掃描、繞障防碰、鉆完井儲層保護技術系列，并且在工程實踐中取得了很好的開發(fā)效果。
    3) 目前對井眼防碰雖然已經(jīng)研究并開始應用防碰預警監(jiān)測系統(tǒng)，但是應用的井數(shù)還不夠多，還需要進一步擴大應用范圍，完善技術性能以進一步提高其精度，增加實用性，更好地服務于現(xiàn)場實踐。
    4) 在叢式井繞障和防碰工作中，最重要的是避開磁干擾準確定向，目前需要加強對陀螺定向工具的研究和應用。在干擾條件下連續(xù)測量出準確定向的方法，也是今后長期需要加強研究的目標。
    5) 盡管取得了上述成效，但還要加大研究力度，擴大實驗和示范的規(guī)模，在井眼防碰、疏松砂巖保護以及精確定位井下工具等技術的研究和應用方而，還要進一步加大研究和應用的力度，并且在此基礎上，盡快形成海上油氣田高效開發(fā)鉆完井技術體系。
    6) 從目前開發(fā)政策和技術上發(fā)展來看，今后在很多海上油氣田都將要采用這種整體調整加密的方式，提高采出程度，提高油氣田開發(fā)效益。因此，需要繼續(xù)攻關鉆完井關鍵技術，進一步提高鉆完井技術水平和對定向井、三維繞障井的設計和施工水平。
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(本文作者：姜偉 中國海洋石油總公司)