海上密集叢式井組再加密調(diào)整井網(wǎng)鉆井技術(shù)探索與實(shí)踐

摘 要

摘要：總結(jié)了中國(guó)海洋石油總公司承擔(dān)的國(guó)家科技重大專項(xiàng)示范工程中有關(guān)海上油氣田整體調(diào)整加密技術(shù)研究進(jìn)展和應(yīng)用成效。該成果獲得了以下3個(gè)方面的重大突破性進(jìn)展：①首次在海
摘要：總結(jié)了中國(guó)海洋石油總公司承擔(dān)的國(guó)家科技重大專項(xiàng)示范工程中有關(guān)海上油氣田整體調(diào)整加密技術(shù)研究進(jìn)展和應(yīng)用成效。該成果獲得了以下3個(gè)方面的重大突破性進(jìn)展：①首次在海上油氣田實(shí)施整體調(diào)整和加密井網(wǎng)的開發(fā)技術(shù)方案和實(shí)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(diào)整加密的第二套加密井網(wǎng)，在鉆井技術(shù)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(shù)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(chǔ)層保護(hù)技術(shù)，并取得良好的生產(chǎn)效果。同時(shí)將該成果應(yīng)用于海上油氣田開采中后期提高采收率領(lǐng)域，大大提升了定向井技術(shù)的管理水平和鉆井能力，在生產(chǎn)過程中全部達(dá)到和超過了原單井的產(chǎn)量。上述技術(shù)的成功應(yīng)用，將極大推動(dòng)我國(guó)海上油氣田開發(fā)生產(chǎn)能力建設(shè)，提升了我國(guó)海上叢式井、定向井鉆井技術(shù)水平，是為今后海上油氣田提高開發(fā)速度和鉆完井技術(shù)水平進(jìn)行的一次成功嘗試和探索。
關(guān)鍵詞：海上油氣田開發(fā)；叢式井組；再加密；調(diào)整井網(wǎng)；井眼軌跡；防碰繞障；儲(chǔ)層保護(hù)
    “十一五”期間，中國(guó)海洋石油總公司開展了油氣田高效開發(fā)加密調(diào)整鉆井技術(shù)研究，并且將該項(xiàng)技術(shù)成功應(yīng)用于海上油氣田開發(fā)生產(chǎn)，取得了很好的效果。截至2010年6月底，已成功鉆成19口調(diào)整加密井，并且取得了三大技術(shù)突破：①首次成功使用防碰繞障的定向井技術(shù)，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(yīng)用油氣藏綜合調(diào)整和加密的技術(shù)，取得了很好的開發(fā)效果；③首次成功采用儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)，在高孔高滲低壓疏松砂巖油氣藏中實(shí)施鉆完井全過程的儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)。該調(diào)整加密鉆完井工程技術(shù)為渤海油氣田開發(fā)生產(chǎn)提高采收率、完善注采井網(wǎng)、推動(dòng)鉆完井工程技術(shù)進(jìn)步，都具有深刻的現(xiàn)實(shí)意義，也為今后海上油氣田生產(chǎn)提供了成功的借鑒。
1 開發(fā)生產(chǎn)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(shù)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(dòng)用程度，提高采收率，通過實(shí)施細(xì)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(shí)施排狀加密。井口間距2.0m×2.0m，每個(gè)鉆井平臺(tái)總井?dāng)?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(jìn)行調(diào)整是海上油氣田開發(fā)所面臨的新課題。該區(qū)的井身結(jié)構(gòu)如圖1所示，平臺(tái)的基本數(shù)據(jù)如表1所示。

2 挑戰(zhàn)和技術(shù)難點(diǎn)
    1) 新鉆井眼與原井眼之間的防碰問題是第一個(gè)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(shù)上是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)!因?yàn)樵诤Ｉ系膮彩骄阋云脚_(tái)為中心點(diǎn)向四周發(fā)散的軌跡平臺(tái)分布[4]，而加密井網(wǎng)就要在原來平臺(tái)旁邊30～40m的位置再布置一個(gè)井口平臺(tái)，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(shù)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(shí)施這樣的作業(yè)。
    2) BH36油氣田的產(chǎn)層屬于高孔高滲的疏松砂巖儲(chǔ)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(shí)，由于儲(chǔ)層膠結(jié)性差，全部需要固井完井，并且還要采用管內(nèi)礫石充填完井方法，才能保證開發(fā)質(zhì)量。因此，在鉆井、固井和完井過程中，疏松砂巖的儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)是一個(gè)很大的難題和挑戰(zhàn)[7～8]。如果儲(chǔ)層保護(hù)不好，造成鉆完井的傷害，就會(huì)大大影響調(diào)整效果，甚至影響到開發(fā)調(diào)整決策。
    3) 在海上作業(yè)成本高，井網(wǎng)密集、安全控制風(fēng)險(xiǎn)高的條件下，如何實(shí)施這套整體加密綜合調(diào)整的技術(shù)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(yàn)[9～10]。這對(duì)我們來講。在海上油氣田開發(fā)模式上又是一個(gè)大挑戰(zhàn)。
3 關(guān)鍵工程技術(shù)及其應(yīng)用成果
3.1 密集叢式井組調(diào)整再加密井網(wǎng)的防碰分析技術(shù)
    首先針對(duì)加密井平臺(tái)(L平臺(tái))周邊已鉆井的井眼軌跡情況進(jìn)行分析。BH36油氣田中與L平臺(tái)相關(guān)的有原來的A、B和J這3個(gè)井口平臺(tái)，其中8平臺(tái)與新鉆調(diào)整L平臺(tái)、井口中心距僅為45m。因此要對(duì)相鄰井和有可能干擾井的情況進(jìn)行綜合分析。
    對(duì)有可能井眼要發(fā)生干擾的井，全部采用陀螺復(fù)測(cè)井眼軌跡，并且全部要進(jìn)行井眼鄰井程度分析和防碰掃描分析計(jì)算。通過對(duì)海上原平臺(tái)上的已鉆生產(chǎn)井的軌跡測(cè)量，了解和掌握了原井眼的準(zhǔn)確位置，同時(shí)對(duì)于已鉆井和待鉆井的軌跡鄰近程度進(jìn)行了分析。通過防碰掃描分析，可以看出：對(duì)相鄰的8平臺(tái)而言，在500～900m范圍內(nèi)井眼中心距在18～20m不等，而這一井段還是原平臺(tái)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(tái)叢式井組與先加密現(xiàn)加密L平臺(tái)叢式井組示意圖(兩個(gè)平臺(tái)中心距45m)，圖3則是兩個(gè)平臺(tái)水平投影示意圖。
 

3.2 采用合理鉆井工程技術(shù)措施，保證井眼軌跡安全
   1) 對(duì)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(shí)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(zhuǎn)速為60r/min。
   2) 井距很密，就要考慮表層預(yù)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(shí)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(dá)和陀螺的組合；③要確保造斜率，使預(yù)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(yù)斜要求井眼軌跡的控制比較嚴(yán)格。同時(shí)由于上部地層疏松，造斜率較低，通常井斜達(dá)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(shè)計(jì)卜分重要。由于海上油氣田原本生產(chǎn)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(duì)于防碰和繞障問題，要在項(xiàng)目前期工作中預(yù)先研究和落實(shí)。對(duì)于防碰繞障要從設(shè)計(jì)階段開始，從繞障設(shè)計(jì)到鉆井施工設(shè)計(jì)，從井眼軌跡優(yōu)化到施工過程的落實(shí)，在防碰措施上要有保證。
    2) 在做繞障設(shè)計(jì)前，對(duì)老井要復(fù)測(cè)陀螺，并且要進(jìn)行嚴(yán)格的待鉆井眼和老井軌跡的防碰掃描分析，防碰掃描的點(diǎn)不能太少，至少要保持在10m/點(diǎn)左右。
    3) 鉆井施工過程中防碰井段要加密測(cè)點(diǎn)，及時(shí)對(duì)此鄰井距離根據(jù)MWD的G Total、B Total以及Dip的變化，及時(shí)掌握井下磁力場(chǎng)的變化，保證井眼安全。
    4) 對(duì)于采用陀螺定向的井，要采用牙輪鉆頭，測(cè)準(zhǔn)井眼方位和工具的位置，注意保持較高的造斜率，及時(shí)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(chǔ)層保護(hù)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(duì)儲(chǔ)層的物性，開展了高孔高滲疏松砂巖儲(chǔ)層污染的主要原因及影響因素的評(píng)價(jià)，通過在該地區(qū)的鉆完井工作實(shí)踐以及室內(nèi)污染評(píng)價(jià)，并且從目前開發(fā)的實(shí)際情況獲知該區(qū)的孔隙壓力系數(shù)不N0.7，另外同時(shí)還有高孔高滲的特點(diǎn)，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(guān)鍵岡素，那么鉆完井液在打開儲(chǔ)層時(shí)的封堵，就成為了關(guān)鍵因素之一。同時(shí)，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(chǎng)實(shí)際作業(yè)。應(yīng)用情況表明，在以往射孔開始至完井結(jié)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(shí)也具備很好的流動(dòng)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(dá)到13左右。同時(shí)3轉(zhuǎn)/6轉(zhuǎn)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(shí)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(shí)，為了避免在固井過程中注水泥對(duì)儲(chǔ)層造成的傷害和影響，在水泥中采取了纖維堵漏技術(shù)，使得每口井的固井水泥漿密度順利達(dá)到1.90cm3/g以上，對(duì)有效封固儲(chǔ)層起到很好的作用。
    由于綜合采取了以上儲(chǔ)層保護(hù)綜合措施，L平臺(tái)的油氣井投產(chǎn)以后，平均單井產(chǎn)量達(dá)到ODP鉆后配產(chǎn)的1.3～1.5倍，這充分說明了儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)在該油氣田取得了好的效果。
4 結(jié)論和認(rèn)識(shí)
    1) 針對(duì)目前我國(guó)海上油氣開發(fā)的技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)開展了一系列的技術(shù)攻關(guān)，并且將攻關(guān)的研究成果迅速在工程實(shí)踐中加以應(yīng)用，取得了產(chǎn)、學(xué)、研、用的良好效果。
    2) 海上叢式生產(chǎn)井組的整體再加密鉆井技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一在于對(duì)定向井井眼軌跡的控制，特別是對(duì)于上部井段的防碰和繞障，這是整體加密工程是否能夠?qū)崿F(xiàn)的關(guān)鍵和核心技術(shù)。通過技術(shù)研究，在研究區(qū)的調(diào)整加密鉆井工程實(shí)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(chǔ)層保護(hù)技術(shù)系列，并且在工程實(shí)踐中取得了很好的開發(fā)效果。
    3) 目前對(duì)井眼防碰雖然已經(jīng)研究并開始應(yīng)用防碰預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，但是應(yīng)用的井?dāng)?shù)還不夠多，還需要進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，完善技術(shù)性能以進(jìn)一步提高其精度，增加實(shí)用性，更好地服務(wù)于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(zhǔn)確定向，目前需要加強(qiáng)對(duì)陀螺定向工具的研究和應(yīng)用。在干擾條件下連續(xù)測(cè)量出準(zhǔn)確定向的方法，也是今后長(zhǎng)期需要加強(qiáng)研究的目標(biāo)。
    5) 盡管取得了上述成效，但還要加大研究力度，擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)和示范的規(guī)模，在井眼防碰、疏松砂巖保護(hù)以及精確定位井下工具等技術(shù)的研究和應(yīng)用方而，還要進(jìn)一步加大研究和應(yīng)用的力度，并且在此基礎(chǔ)上，盡快形成海上油氣田高效開發(fā)鉆完井技術(shù)體系。
    6) 從目前開發(fā)政策和技術(shù)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(diào)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(guān)鉆完井關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)一步提高鉆完井技術(shù)水平和對(duì)定向井、三維繞障井的設(shè)計(jì)和施工水平。
參考文獻(xiàn)
[1] 姜偉.遼東灣綏中36-1油田實(shí)驗(yàn)區(qū)叢式井鉆井技術(shù)回顧與展望[J].中國(guó)海上油氣，1996，8(1)：47-52.
[2] JIANG Wet.The application of modern high quality and high speed drilling technology in SZ36-1 Oil Field development of phase II in Bohai [C]∥paper SPE 646、5-MS presented at the International Oil and Gas Conference and Exhibition，7-10 November 2000，Betiing，China.New York：SPE，2000.DOI：10.2118/64615-MS.
[3] 姜偉.遼東灣SZ36-1油田高難度叢式鉆井[J].天然氣工業(yè)，1991，11(5)：53-57.
[4] JIANG Wet.Technique for close cluster well head concentrated high quality and high speed drilling and cementing surface interval in SZ36-1D of Liaodong Bay[C]∥paper SPE 62776 MS presented at the IADC/SPE Asia Pacific Drilling Technology.11-13 September 2000，Kuala Lumpur，Malaysia.New York：SPE，2000.
[5] JIANG Wei.Modern technique，complete sets，high quality and high speed drilling applied in Bohai[C]∥paper 50881 MS presented at the SPE International Oil and Gas Conference and Exhibition，26 November 1998，Beijing，China.New York：SPE，1998.
[6] 姜偉.渤海三維雙靶高難度定向井鉆井工藝[J].天然氣工業(yè)，1998，18(3)：48-51.
[7] 姜偉.儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)在渤海油田開發(fā)中的應(yīng)用[J].中國(guó)海上油氣：地質(zhì)，2002，16(6)：394-399.
[8] 姜偉.渤海QK17-2油田大位移水平井完井液體系研究[J].中國(guó)海上油氣：地質(zhì)，2003，17(2)：112-117.
[9] JIANG Wet，ZHOU Shouwei，LIU Liangyue，et al.Application and prospective of sand management with multilateral wells by means of drilling and completion technology for EOR in Bohai bay[C]∥paper 104431 MS presented at the International Oil＆ Gas Conference and Exhibition，57 December 2006，Beijing，China.New York：SPE，2006.
[10] 姜偉.渤海綏中36-1D區(qū)叢式井密集井口優(yōu)質(zhì)快速集中鉆固表層技術(shù)[J].中國(guó)海上油氣，2001，13(6)：24-26.
[11] JIANG Wei，DENG Jianmin，Zhang Xiaocheng，et al.Pay zone protection during drilling in offshore oilfield producing with high porosity，high permeability and low pore pressure[C]∥paper SPE 136733 MS presented at the International Oil and Gas Conference and Exhibiiion，8-10 June 2010，Beijing，China.New York：SPE，2010.
 
(本文作者：姜偉 中國(guó)海洋石油總公司)