開窗側(cè)鉆水平井技術(shù)(共23頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 開窗側(cè)鉆水平井技術(shù)在北布扎奇油田的推廣應(yīng)用華油能源集團鉆修井工程部二一二年十一月目錄一、項目來源2009年北布扎奇公司為提高北布扎奇稠油油田的開發(fā)效益，決定對5口事故或者高含水井實施側(cè)鉆水平井改造。經(jīng)過公開招標，我公司中標承擔這5口側(cè)鉆水平井的大包工程服務(wù)（套管開窗、側(cè)鉆軌跡控制，泥漿體系服務(wù)和完井材料及施工服務(wù)）。該項目以開發(fā)侏羅系J20油藏為目的，在老井的7套管(K55 壁厚8.05mm)內(nèi)約350米處開窗側(cè)鉆，水平段目標點垂深約為420440米，設(shè)計的靶前位移為7080米，水平段長度為200米，斜深約610米650米。2010年北布扎奇油田10口井側(cè)鉆水平井鉆

2、井項目是繼2009年在當?shù)爻晒ν瓿闪?口側(cè)鉆水平井的基礎(chǔ)上, 我公司再次中標并順利完成了10口井的鉆井項目。2012年北布扎奇20口井側(cè)鉆水平井鉆井項目是我公司在該油田的延續(xù)性項目。二、油藏地質(zhì)基本情況北布扎奇油田油層埋藏淺，兩套含油層系：白堊系(平均埋深340m)、侏羅系(平均埋深420m)，侏羅系是側(cè)鉆水平井的目的層位。油藏巖性為分選較好的松散型細-粉砂巖欠壓實。原油重度 1820 API， 0.94 g/cm3，粘度：190 - 290 cp。原始條件下，各油藏均屬正常溫壓系統(tǒng)。白堊系油藏中部深度340m，油藏壓力4.3MPa，壓力梯度1.1，油藏溫度29°C；侏羅系油藏中部深

3、度420m，油藏壓力5.2MPa，壓力梯度1.1，油藏溫度31°C。油藏壓力分布情況：地層壓力情況為上大下小，壓力系數(shù)約為1.1。地質(zhì)分層垂深m層厚m地層壓力系數(shù)（RFT測試）Neo.A302/1.1Neo.B344421.32/304mNeo.C37026Neo.D41949J10C431121.24/421mJ10B472411.18/452m(RFT)地層巖性可鉆性：白堊系、侏羅系砂巖機械鉆速1m/1-5min；白堊系薄硬泥巖夾層機械鉆速1m/60-70min；侏羅系油層中泥巖夾層1m/20-40min。三、推廣技術(shù)及改進創(chuàng)新（一）套管開窗技術(shù)套管開窗是側(cè)鉆技術(shù)中的首要環(huán)節(jié)，是

4、一項操作性較強的技術(shù)，開窗成功與否直接影響到鉆井周期、成本、質(zhì)量。針對NB油田地層相對松軟的特點，原井的套管鋼級較低，壁厚較簿，適于采用斜向器銑窗的方式開窗側(cè)鉆。采用卡瓦式座封和打壓式雙保險座封的斜向器，施工便捷、可靠。1、井眼準備用套管通徑規(guī)通套管內(nèi)徑，刮壁器刮壁，清除原井眼內(nèi)原油及污物，檢查套管是否有損壞或變形，確保斜向器順利下入，防止井下事故發(fā)生。查閱井史數(shù)據(jù)，仔細分析套管紀錄，確定套管型號、鋼級、壁厚、內(nèi)外徑等參數(shù)，準確計算套管接箍及套管扶正器位置，開窗段避開套管接箍及套管外扶正器，必要時進行磁測井；建立人工井底封堵原井眼；試壓，確保套管開窗前不漏。2、開窗工具控制方式斜向器下入前,套

5、管內(nèi)結(jié)蠟或稠油、高凝油嚴重時須進行刮管和熱洗井處理；檢查斜向器時若發(fā)現(xiàn)螺絲松動，要將其擰緊，扶正環(huán)無擋塊，最好焊一擋塊，使扶正環(huán)不落井；防止送斜器中心管進入石塊等東西，造成投球蹩壓出現(xiàn)問題；斜向器下入要均速緩慢，防止出現(xiàn)意外造成提前落、卡于井中。先將斜向器下入井內(nèi)，使用陀螺儀定方位后，開泵憋壓至20-22MPa 3-5分鐘，憋壓2-3次。泄壓后，上提懸重增加，下放遇阻，證明斜向器已坐封。順時針轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤25-30圈，上提鉆具懸重不增加，開泵泥漿出口有泥漿返出，證明中心管與斜向器本體脫離。起出斜向器送入桿；然后下復式銑錐磨銑開窗、修窗；最后下鉆頭鉆10-15米的直井段。f149.2mm鉆頭+f88

6、.9mm 加重鉆桿（29根） +f88.9mm鉆桿360.00372.93f151.2mm 復式銑錐+f88.9mm加重鉆桿（29根） +f88.9mm鉆桿開窗鉆具組合f150mm 斜向器（4m）+f35mm斜向器送入桿+f88.9mm鉆鋌（29根）+f88.9mm鉆桿斜向器送入鉆具組合鉆具組合鉆進井段井眼尺寸mm3、開窗位置的確定避開套管接箍和扶正器；避開復雜地層開窗。4、開窗技術(shù)起始段輕壓低轉(zhuǎn)速；騎套段輕中壓較高轉(zhuǎn)速，防止提前出套；出套段吊壓高轉(zhuǎn)速，防止銑錐下滑到井壁；修窗至上提下放無明顯碰掛為止；開窗中要求鉆壓均勻，保證窗口光滑。修整窗口：高轉(zhuǎn)速，較快下放，修窗至上提下放無明顯顯示后，方

7、可起鉆換鉆頭。窗口保護：斜向器固定牢固可靠，防止開窗、鉆進中斜向器轉(zhuǎn)動；鉆頭、工具等在起下鉆通過窗口時防止碰掛、損壞窗口。磁干擾消除：開窗完成后單獨下一趟試鉆鉆具組合，試鉆轉(zhuǎn)盤鉆進10-15m；保證下部下入磁性測斜儀器能夠出套管工作實現(xiàn)側(cè)鉆方向定位鉆進。井眼凈化：鉆井液密度合理，確保開窗段井壁穩(wěn)定，不塌、不漏；調(diào)整鉆井液性能，提高環(huán)空返速，保證鐵屑的良好攜帶。磁鐵放在泥漿出口處，并定時（1-2小時一次）清除磁鐵上鐵屑。必要時泥漿工加密清理高架槽內(nèi)磁鐵頻率，同時統(tǒng)計返出鐵屑質(zhì)量。 （二）井眼軌跡控制技術(shù)井眼軌跡控制的好壞，直接影響到一口井的質(zhì)量和施工安全，特別是小井眼軌跡控制難度較大。為了解決這

8、一難題，在施工前認真進行資料調(diào)研，對所鉆地層巖性、地質(zhì)傾向和傾角有了充分的認識，優(yōu)化設(shè)計井眼軌跡剖面，施工中及時掌握井斜和方位變化規(guī)律，通過采用先進的隨鉆測斜儀和合理的優(yōu)化鉆具組合，調(diào)整鉆井參數(shù)，來達到井眼軌跡控制的目的。1、井眼軌跡控制系統(tǒng)（1）MWD/LWD有線和無線隨鉆測量系統(tǒng)組成由井下儀器、信號傳輸、地面采集和計算分析設(shè)備三部分組成。（2）系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)MWD參數(shù)測量范圍誤差精度采樣頻度數(shù)據(jù)類型方位0°-360°±0.5°0.1°平均90S計算和原始傳感數(shù)據(jù)井斜0°-180°±0.05°0.1

9、76;平均90S同上溫度0°-200°±1.0°0.1°V10版可選 V9版固定同上磁場強度0°-100mT±0.075mT0.01mT每測時同上重力工具面（3位數(shù)）0°-360°±0.5°0.1°平均30S 快速更新時平均8S 節(jié)能模式時平均60S僅計算重力工具面（2位數(shù)）0°-360°±1.0°0.1°同上同上磁性工具面0°-360°±1.0°0.1°平均30S 快速更新時

10、平均8S 節(jié)能模式時平均60S同上方位工具面（3°斜度以下）0°-360°±1.0°0.1°同上同上2、井眼軌跡控制技術(shù)（1）增斜段采用鉆具組合：152.4mm牙輪鉆頭120mm螺桿定向接頭3-1/2無磁鉆桿3-1/2斜坡加重鉆桿30根3 1/2斜坡加重鉆桿方鉆桿。該井段使用有線隨鉆儀器，滑動鉆進，鉆壓5-8噸。排量1618 l/s。主要使用2.75°、3°的螺桿，平均造斜率分別約為23°/30m、27°/30m。泥漿性能提高潤滑性為主，防止高狗腿度下滑動鉆進時產(chǎn)生托壓。增斜段是水平井的重點和難

11、點。由于井淺地層松軟，軟硬夾層較多，造斜率不穩(wěn)定給井身軌跡控制帶來很大的難度。需要在地面不斷的轉(zhuǎn)動鉆具，來調(diào)整和控制工具面的擺放。由于造斜率要求及動力鉆具彎度較大，只能采用滑動鉆進，造斜率的變化只能通過消耗或起鉆更換鉆具的辦法來進行調(diào)整。（2）水平段采用鉆具組合：152.4mm牙輪鉆頭120mm、1.5°螺桿定向接頭3-1/2無磁鉆桿3-1/2斜坡加重鉆桿15根3-1/2斜坡加重鉆桿30根3-1/2斜坡加重鉆桿方鉆桿。使用MWD無線隨鉆儀器，滑動和復合鉆進相結(jié)合控制軌跡，鉆壓2-8噸。排量1618 l/s。（三）鉆井液技術(shù)采用“低固相聚合物泥漿體系”，該體系具備較好的流變性和絮凝性，

12、可滿足安全鉆進及保護油氣層等目的；同時加強固控設(shè)備的使用，做好泥漿體系的維護，并堅持座崗制度，根據(jù)現(xiàn)場實際情況及時調(diào)整泥漿性能，避免井下復雜情況的發(fā)生。1、鉆井液配方及維護膨潤土粉5-8%+純堿0.3-0.5%+繞堿0.2-0.3%+大分子聚合物0.4-0.8%+小分子聚合物降失0.5-1%+防塌劑0.8-1.5%+銨鹽0.5-1.5%+潤滑劑3-5%+暫堵劑3-5% 。（1）處理添加劑NH4HPAN、液體潤滑劑等QS-2、GMP-3、GLA、KPAN、CaCO3 、RH-4等；（2）膠液配方井場水+0.1-0.2% NaOH +0.3-0.5% KPAM+ 0.5-1.0% NH4HPAN；

13、（3）定向水平段視情況可加入6.0-8.0液體潤滑劑；（4）油層段嚴格控制鉆井液API失水和固相含量，做好油層保護。2、鉆井液維護技術(shù)要求 (1)本井段鉆井液體系設(shè)計為聚合物暫堵防塌鉆井完井液體系，鉆井液密度設(shè)計為1.20 g/cm3-1.28 g/cm3 。在實鉆中鉆井液密度1.20 g/cm3-1.35g/cm3，根據(jù)鉆井實際情況調(diào)整，防止井漏,溢流的發(fā)生；(2)側(cè)鉆鉆進過程中使用聚合物(KPAM.NH4PAN,CMC,GLA)混合處理劑配成等比例聚合物膠液，以細水長流的方式加入泥漿中，保持泥漿性能穩(wěn)定,盡量避免鉆井液性能波動過大；(3)大斜度段及水平段控制好流變性，確保井眼清潔，使用紊流

14、洗井帶砂,造斜后應(yīng)全面實施減阻防卡綜合措施,加入潤滑劑(RH-3)防卡,降低起下鉆摩阻；(4)鉆井中要求振動篩（篩布使用80-120目）開動率100%，除砂器（篩布使用140目）使用率100%，除泥器（篩布使用140目）使用率80%，離心機使用率50% ；(5)每口井重新配制新的泥漿也有利于保持了泥漿的清潔和施工安全。3、鉆井液性能參數(shù)井段m常規(guī)性能流變參數(shù)總固含量%膨潤土含量%密度g/cm3漏斗粘度sAPI失水ml泥餅mmPH值含砂%摩阻系數(shù)靜切力Pa塑性粘度mPa.s動切力Pan值K值初切終切350.0-634.11.20-1.3040-70非油層80.59-100.50.12-56-15

15、15-305-150.80.2185-6（四）完井和固井技術(shù)1、早期完井方式早期從經(jīng)濟角度和技術(shù)可行性角度考慮，采用尾管懸掛+管外封隔器+4-1/2復合篩管方式完井，沒有固井。為封閉造斜井段的水層,對水平段以上井段采用液力座封式管外封隔器封閉。為確保側(cè)鉆水平井既能有效的防砂，又能發(fā)揮油井生產(chǎn)潛力，篩管采用優(yōu)質(zhì)復合防砂篩管。 2、改進后的完井和固井早期完井方案由于受到井眼及工具尺寸的限制，泵的下入深度制約了產(chǎn)液量，考慮后期生產(chǎn)壓差，出砂沖蝕及泵效等因素的綜合影響，為保證大直徑螺桿泵的下入深度，為擴大通徑，2010年在通過對國內(nèi)外完井技術(shù)和完井工具進行調(diào)研的基礎(chǔ)上，對早期完井方案進行了大膽改進和創(chuàng)

16、新，采用膨脹懸掛器替代常規(guī)懸掛方式，將139.7mm套管懸掛到177.8mm套管上，螺桿泵可下入139.7mm套管內(nèi)，實現(xiàn)下泵深度最大化。由于裸眼段井眼不規(guī)則，管外封隔器坐封后可能密封不好，而且此井段又沒有固井，導致上部高壓水層竄至油層，造成油井生產(chǎn)水淹，因此改進后的完井和固井方案利用半程固井有效隔離產(chǎn)層與水層；再加上兩端的膨脹式懸掛器和管外封隔器的有效封隔；確保有效封堵390m左右水層。3、主要完井和固井工具（1）、7×5 ½ 可膨脹式尾管懸掛器主要參數(shù)規(guī)格 7× 5 1/2(177.8mm × 139.7mm)本體最大外徑153mm內(nèi)徑/膨脹后內(nèi)徑4

17、2mm/136mm額定負荷：50t壓力級別35MPa溫度級別120 坐封壓力28MPa尾管膠塞剪斷壓力6 MPa適用套管類型7 23# 壁厚（8.1mm）上部扣型310鉆桿扣下部扣型5 1/2LTC Pin工作原理依靠液壓或機械驅(qū)動力迫使膨脹錐運動，將膨脹管脹大并緊密貼合在上層套管內(nèi)壁上，形成可靠密封，同時承受尾管懸重。技術(shù)特點和優(yōu)勢技術(shù)優(yōu)點a、與普通卡瓦式懸掛器相比通徑大，9-5/8 懸掛器懸掛后的內(nèi)通徑達到192mm；可在7 套管內(nèi)懸掛5-1/2 尾管；可在9-5/8 懸掛套管內(nèi)懸掛7-5/8 尾管；采油泵可通過懸掛器下入到尾管串中，泵下深不受懸掛器內(nèi)徑的影響。b、使用金屬密封，與上層套管

18、重疊段只需要0.7m；可靠的環(huán)空密封，環(huán)空密封壓力35MPa，徹底解決卡瓦式懸掛器尾管重疊段環(huán)空密封不嚴的問題；尤其適合高溫井。c、可在0°-90°井斜中任意位置座封，不受井斜位置限制。d、現(xiàn)場可操控性強：下鉆過程可上提、下放、旋轉(zhuǎn)和循環(huán)，保證尾管串順利下放到底。（2）5 無接箍套管主要參數(shù)套管尺寸 5 “無接箍套管下入井段379-415.2m（垂深378-410.7m）鋼級N80磅級18# 壁厚（9.19mm)抗拉190T抗外擠10490 Psi技術(shù)優(yōu)點縮小了完井管柱外徑，消除了由于接箍臺肩增加的起下鉆阻力，避免了由于裸眼井段井徑不規(guī)則造成的遇阻和卡鉆現(xiàn)象，提高了完井固井

19、的成功率。（3）5分級箍主要參數(shù)規(guī)格5-1/2×5復合套管膠塞關(guān)閉式分級箍本體最大外徑146 mm內(nèi)徑108mm壓力級別35MPa打開壓力16.5-18.5MPa關(guān)閉壓力6.0MPa關(guān)閉方式膠塞復合關(guān)閉注水泥流通孔徑620 mm溫度級別140 扣型518 # LTC box×pin工作原理利用液壓能量開啟循環(huán)通道，向套管和井眼之間的環(huán)空注入水泥漿進行固井，然后投入關(guān)閉膠塞，頂替膠塞憋壓關(guān)閉循環(huán)通道。技術(shù)特點與管外封隔器和盲板配合使用，有效解決了水平段以上的固井問題。（4）5管外封隔器主要參數(shù)規(guī)格 5泥漿充填式管外封隔器本體最大外徑146mm內(nèi)徑108mm扣型518 # LT

20、C box×pin壓力級別35MPa溫度級別120 開啟壓力10MPa關(guān)閉壓力8.0-9.0MPa鉆桿膠塞本體外徑38mm膠筒長度1m工作原理施工過程中，憋壓膨脹介質(zhì)經(jīng)閥接頭的進液孔進入鎖緊閥，當壓力達到設(shè)定值時，鎖緊閥銷釘被剪斷，鎖緊閥打開，同時單向閥也打開，液體經(jīng)限壓閥進入到中心管與膠筒間的膨脹腔內(nèi)，在壓力作用下，封隔器膠筒膨脹變形與井壁緊緊接觸形成密封。當內(nèi)外壓差達到預定壓力時，限壓閥剪切銷釘剪斷，限壓閥關(guān)閉，進液孔內(nèi)的液體不再繼續(xù)流入到膠筒中。井口放壓為零，鎖緊閥也自動鎖緊，膠筒與井壁之間密封，實現(xiàn)了封隔器的座封，以后的井下作業(yè)不會影響封隔器座封狀態(tài)。技術(shù)特點和優(yōu)勢a、與液壓

21、分級箍配合使用，可以完成水平段以上的固井，實現(xiàn)了選擇性固井目的。b、施工操作簡單，適應(yīng)能力強，可用于各種不同條件的油、氣、水井。c、閥系統(tǒng)可以有效地保護和準確控制工具安全座封；d、膠筒擴張系數(shù)大，可封隔大直徑井眼；e、耐溫等級高、承壓差大、殘余變形小；f、與其它固井工具可以聯(lián)合使用，實現(xiàn)不同井況的固井，有效解決高壓、低壓、漏水、返水、塌陷等復雜油、氣井的固井難題。（5）4盲板主要參數(shù)規(guī)格4下入深度419.9m（垂深414.3m）鋼級N80磅級9.5# 壁厚：5.7mm抗拉97t抗外擠6590 Psi扣型NU盲板材質(zhì)鋁制（6）4尾管主要參數(shù)尾管尺寸4下入井段420.9-484.1m（垂深414.

22、8-437m）484.1-634m（水平段，垂深437m，同割縫管間隔下井）鋼級N80磅級9.5# 壁厚：5.7mm抗拉97t抗外擠6590 Psi扣型NU（7）4割縫篩管主要參數(shù)規(guī)格 4本體最大外徑114mm內(nèi)徑87mm扣型 4NU box X pin割縫類型 梯形縫縫寬 外1.15mm 內(nèi) 1.12m縫長 80mm縫密155縫/m4、固井水泥漿性能（1）前置液的配制,其特性必須對鉆井液及水泥漿具有良好的相容性，并能控制濾失量，不腐蝕套管，不影響水泥環(huán)的膠結(jié)強度。 （2）前導漿密度：1.501.60g/cm3,注量： 2m3；領(lǐng)漿密度：1.801.87g/cm3,尾漿密度：1.881.95g

23、/cm3。 （3）水泥漿配方為：G級水泥+降失水劑+分散劑+消泡劑+晶格膨脹劑+石英砂+配漿水（現(xiàn)場施工前根據(jù)實際情況調(diào)整水泥漿配方，并做復核試驗）。5、完井和固井施工程序（1）測井取得地層和井徑資料數(shù)據(jù)；（2）套管刮壁、通徑，定徑刮屑；（3）模擬通井 鉆具結(jié)構(gòu)（自下而上）：6"鉆頭 +146mm x 1.2m螺旋扶正器1只 + 3 1/2"斜坡鉆桿+3 1/2”加重鉆桿模擬通井至井底。配合短起下鉆達到上提下放無明顯掛卡現(xiàn)象；（4）下完井管柱 按設(shè)計管柱結(jié)構(gòu)順序組接工具入井；（5）打壓坐封管外封隔器；（6）重新憋壓至9Mpa 穩(wěn)壓10分鐘，以后每漲1Mpa穩(wěn)壓3分鐘，直至出

24、口返出泥漿，打開分級箍。 如果分級箍18Mpa無法打開，最高打壓不能超過22Mpa；大排量循環(huán)泥漿12周，按設(shè)計量固井注水泥漿。（7） 投鉆桿膠塞，替壓塞液，碰塞。憋壓6Mpa,剪斷尾塞銷釘，膠塞復合。頂替水泥漿使復合膠塞下行到分級箍位置，憋壓后緩慢打壓至9 MPa，關(guān)閉分級箍。繼續(xù)打壓至28Mpa，穩(wěn)壓，坐封可膨脹式尾管懸掛器。（8） 送入工具脫手：當穩(wěn)壓28MPa過程中，壓力突降，證明送入工具已經(jīng)脫手，上提鉆柱，驗證是否脫手。（9）上提5-6m，大排量循環(huán)一周以上，循環(huán)出多余的水泥漿。井筒試壓10MPa，驗證尾管掛是否坐封。（10） 提出上部管柱，候凝。（11） 鉆盲板：下入鉆盲板管串。鉆盲板接頭時應(yīng)輕壓慢鉆、不得猛壓強轉(zhuǎn)。鉆通盲板，完成完井。起出鉆盲板管串。（12）根據(jù)甲方要求,進行下步排液投產(chǎn)作業(yè)。四、現(xiàn)場實施情況2009年開窗側(cè)鉆水平井技術(shù)在北布扎奇油田現(xiàn)場實施5口井，中靶率100%，工藝成功率100%，無工程事故和安全事故。2010年開窗側(cè)鉆水平井技術(shù)在北布扎奇油田現(xiàn)場實施10口井，中靶率100%，工藝成功率100%，無工程事故和安全事故。2012年截至11月10日，開窗側(cè)鉆水平井技術(shù)在北布扎奇油田現(xiàn)場實施2口井，中靶率100%，工藝成功100%。五、經(jīng)濟和企業(yè)效益（一）直接經(jīng)濟效益1、2009年完成5口井，實現(xiàn)產(chǎn)值274萬美元，實現(xiàn)稅前毛利潤83萬美元。2、2010