短半徑水平井鉆井技術的應用及推廣工學論文
摘要:本文主要介紹了套管開窗側鉆(短半徑)水平井鉆井配套工藝技術,到目前為止,利用該技術在勝利、塔里木等油田成功地完成了19口井的施工,短半徑水平井不但節約鉆井成本,而且更多地增大油層裸露面積,尤其是在老井二次利用、較薄油氣層、復雜斷塊和小區塊開發,提高了采收率和經濟效益,具有一定的推廣應用價值。
關鍵詞:短半徑;水平井;設計;側鉆;測量方式;推廣應用;勝利油田
一、概述
勝利油田通過套管內側鉆短半徑水平井研究,至今已在油田內外完成套管內側鉆水平井約38口,其中側鉆短半徑水平井19口。形成了具有勝利特色的套管開窗側鉆(短半徑)水平井鉆井配套工藝技術。該技術能成倍的提高原來老油井產量,減少加密井,改善井網布置。利用現成的垂直井眼和地面生產設施(如井口設施、地面集輸管線和計量儀等),合理有效的開發各類油藏,增加可開采儲量及石油采出率,在加快產能建設,降低開發成本,回避鉆探風險等方面,顯示出了巨大的經濟價值和潛力。與鉆一口新的水平井或垂直井相比,側鉆短半徑水平井能夠明顯降低相應的鉆井和完井費用,是一種投資少、見效快、經濟效益顯著的油田開發技術,是老油田穩產增產和提高最終采收率的一種有效途徑。
二、具體做法
1、推廣應用的的原理及主要技術措施
短半徑水平井應用的原理是:用二維、三維軌道設計方法設計井眼軌道,根據陀螺測量的直井段數據進行軌道設計,采用不同井眼尺寸的井下專用工具和配套的MWD無線測量系統,通過完善的工藝技術應用,完成短半徑水平井,實現各類油氣藏的最優化開發效果。
1.1短半徑水平井設計技術。1.1.1井身剖面設計 ;1.1.2避開三維井身剖面;1.1.3校準老井數據、修正剖面。
1.2短半徑水平井測量工藝技術。1.2.1測量方式;1.2.2短半徑水平井測量方式選擇。
1.3短半徑水平井井眼軌跡控制技術。1.3.1側鉆及側鉆測量方式;1.3.2增斜井段;1.3.3增斜井段鉆具組合。
1.4、井下工具的配套
確定了深井短半徑水平井開窗工具、馬達的匹配和鉆具結構選配,有效提高了施工速度,從而提高油藏開發的經濟效益。
1.4.1開窗工具
�、倌壳皣鴥扔吞锾坠荛_窗工具主要有兩種:套管割銑工具、斜向器式套管開窗工具。
②深井短半徑水平井,由于開窗位置井深(5000米左右),相應套管鋼級高,循環壓耗高、排量小,造成段銑難度增加;地層的可鉆性差,造成段銑后側鉆困難。因此,在開窗方式的選擇上一般采用斜向器開窗側鉆,它有開窗位置準確、側鉆成功率高的優點,但定向時測量儀器受磁干擾,初始定向精度較差,需要使用陀螺定向或井眼高邊定向。
�、坶_窗方式的選擇應根據具體井的井身結構(套管尺寸,尤其是非標套管、套管層次)、側鉆井深位置巖性的可鉆性、實際可達到的循環排量及儲層特點等具體選擇。T703CH井設計側鉆點井深為5581.30m,段銑5"套管開窗側鉆,靶前位移為60m,最大井斜角為84.41°,平均造斜率為86.22°/100m。庫1井、TK908DH、柯深101井均采用斜向器開窗。
1.4.2井下馬達工具的配套
短半徑水平井軌跡控制,馬達造斜率與設計曲率匹配特別關鍵。根據原來老井直井眼的地層可鉆性配套不同級數(長度)的泥漿馬達,保證正常鉆進的同時,又可以調整測量盲點的距離。根據井下溫度的高低確定使用馬達類型。根據施工井段(斜井段、水平段)的不同,選擇鉆具結構,斜井段使用長MWD無磁懸掛,保證測量精度;水平段使用短MWD無磁懸掛,縮短測量盲點距離。根據造斜率的高低選配鉆具結構,有利于軌跡控制、施工速度的提高和施工安全,從而提高綜合經濟效益。
1.4.3風險回避
在小井眼鉆井中,有以下特點:環空間隙小;環空壓差大,易發生井漏;泵壓高,設備要求高;起下鉆壓力激動大,易井漏,溢流;排量受限,攜砂困難;發生事故難處理;鉆具尺寸小,柔性大,抗拉抗拉強度小;掉落物易硬卡;井控要求高,發生溢流上竄速度快;對鉆井液質量要求高;因此,現場人員可以根據實際情況,分析發生風險的可能性,提前采取措施,控制風險的發生或減少損失。
2、技術路線
依據現有儀器的適應能力及現有工具的造斜能力,進一步優化短半徑水平井設計,采用無線隨鉆測量儀器,提高鉆井速度,進一步提高井眼軌跡的控制精度,保證水平段實鉆軌跡處于儲層的最佳位置,通過在勝利油田及其它油田的推廣應用,實現了復雜斷塊和小區塊、薄油藏、邊底水油藏的有效開發,達到提高采收率的最優開發效果,促進短半徑水平井鉆井工藝技術的發展和提高。
三、推廣過程
1、前期研究形成的推廣應用能力
勝利油田在“九五”重點科研攻關項目《139.7mm套管內側鉆短半徑水平井》研究形成了具有勝利特色的套管開窗側鉆(短半徑)水平井鉆井、工具系統。完成套管內側鉆水平井約38余口,其中側鉆短半徑水平井19口。
2、推廣應用措施
經過多年的攻關研究與應用,形成人才、技術、裝備的完整配套,鍛煉出一批掌握短半徑水平井技術的現場施工技術人員,具備推廣應用能力。
四、推廣范圍
該項目技術推廣應用以來,采用先內部后外部推廣方式,先后在勝利、塔里木、中石化西北分公司塔河油田,中石化西指塔中油田,累計應用19口短半徑水平井,推廣范圍廣,規模大,圓滿完成了計劃的預定目標。新疆13口井;勝利油田6口井,取得了巨大的經濟效益。形成了一整套深井短半徑水平井鉆井技術,收到了良好的推廣應用價值,提升了短半徑水平井施工能力和市場競爭實力,取得了良好的社會經濟效益。提高了技術應用水平,應用油藏類型更加廣泛,技術得到推廣和提高,設備更加完善,配套更加齊全,達到了較好的推廣應用效果。
五、推廣應用取得的技術成果
1、通過19口井的推廣應用,形成了從設計、側鉆、施工、軌跡控制和測量的一系列配套工藝技術。
2、提高了深井開窗側鉆成功率,完善了開窗側鉆的施工方法、步驟。
3、測量技術的改進和提高
4、設計的進一步優化完善
5、井下工具的配套
六、結論
1、設計工藝技術的進一步優化完善,在國內首次將(準)懸鏈線設計引入短半徑水平井的設計,在實際施工中取得良好的效果,大大提高施工速度,縮短了鉆井周期,經濟效益非常可觀。
2、形成了配套的深井開窗側鉆工藝技術,完善了開窗側鉆的施工方法、步驟。
3. 測量儀器的改造和配套,在國內首次在深井中使用無線隨鉆測量代替有線隨鉆測量,并進一步形成并完善了在深井中無線測量工藝技術。
4、 井下工具的配套,確定了深井短半徑水平井馬達的匹配和鉆具結構選配,有效的提高了施工速度和軌跡控制。
5、通過技術的推廣完善了深井(套管開窗)側鉆短半徑水平井鉆井工藝技術、工具配套和無線測量工藝技術。
6、通過19口井的推廣應用,取得可觀的經濟效益,并在老油田增儲上產中具有廣泛的應用前景。
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