Z502C短半径开窗侧钻水平井技术.doc

Z502C短半径开窗侧钻水平井技术【摘 要】 2012年4月在哈萨克斯坦热德拜油田完成了一口168.3mm套管开窗侧钻水平井，井号为Z502C。本文重点从开窗施工工艺、直井段大负位移的待钻设计、短半径水平井轨迹控制出发，分析了该井钻井技术难点，提出了相应的对策，并阐述了井眼轨迹控制实施方案。【关键词】 热德拜油田，开窗侧钻水平井，短半径， 轨迹控制，Z502C 。1.概述哈萨克斯坦热德拜油田从地质构造上认为是热德拜乌津大地构造台阶，沉积于南曼格什拉克拗陷北缘。中曼格什拉克隆起区、南曼格什拉克拗陷和卡拉博加兹穹窿是南曼格什拉克地台主要的构造单元。热德拜构造是热德拜乌津地台巨型局部构造之一。储层岩性以砂岩、粉砂岩为主，平面和剖面非均质性较强。该井区含油饱和度高，储层物性好，储量丰度高，井距较大，剩余油富集，具有较大的挖掘潜力，同时可以扩大储量动用程度，提高采油速度，满足侧钻水平井的要求。Z502直井开钻日期：1974-07-05，完钻日期：1974-08-04。Z502C井设计工期35天。斜井段设计工期15天，实际造斜至完钻工期6.77天，与设计相比节约工期8.23天。2. 剖面设计与施工策划2.1井身剖面设计表1 设计井眼轨道数据井深m井斜方位垂深m南北位移m东西位移m狗腿度/30m视位移m备注17163.00255.2117160.000.000.000.00开窗点17503.00255.211749.95-0.45-1.720.001.781852.0384.62255.171817.51-17.04-64.372466.591905.2984.62255.171822.50-30.61-115.630.00119.621935.8289.71255.211824.01-38.40-145.105150.10A点2135.9589.71255.211825.01-89.49-338.600.00350.23B点2.2技术难点（1）井斜、方位是衡量井眼轨迹的主要指标，侧钻水平井因造斜井段短、造斜率高，井眼轨迹调整余地小，这给侧钻水平井井眼轨迹控制提出很高要求。靶窗半高仅为0.75m，半宽为5m。井眼轨迹控制精度要求高，入窗施工难度大。（2）140mm斜向器的定位定向和168.3mm套管开窗施工。（3）使用陀螺复测井口到开窗点这一井段的井眼轨迹，开窗点视位移为-59.72m，且井斜比较大，增加了轨迹控制难度。2.3相应对策（1）造斜段的造斜率应自上而下逐步变小，这样不仅轨迹容易控制、所用钻具容易通过，而且能给下部井段控制留有余地，为下部井段控制创造宽松环境。造斜钻进时，应避免单纯的扭向或增斜，要把扭向合理的分布在增斜过程中，以保持井眼的连续平滑，避免井眼轨迹的突变。实际井眼轨迹沿待钻曲线或其上方控制为宜。（2）斜向器定位定向：斜向器在上提至钻台时要平稳缓慢，防止送入管变形。下钻过程要均匀下放，不得猛刹猛放，下放速度要慢(2min/柱)且时刻注意指重表，遇阻不得超过20kN，以防在下钻中途斜向器固定锚先期工作，造成斜向器失败或过早剪断悬挂螺栓，导致不必要的打捞斜向器作业。下钻时禁止开泵，严禁顺时针转动转盘。下钻至预定井深后，用陀螺测斜仪确定斜向器方位后，投球坐封定位。套管开窗：铣锥下到距导尖0.5m时，缓慢旋转下放到导尖位置开始开窗。初始阶段，磨铣参数：钻压510kN，转速3060r/min，排量1015l/s。磨铣要求：从铣锥接触导斜器至铣锥底部与套管接触，磨铣出均匀接触面，采用轻压慢转方式磨铣。稳定阶段，磨铣参数：钻压1020kN，转速6070r/min，排量1015l/s。磨铣要求：轻压快钻，均匀磨铣。出窗阶段，磨铣参数：钻压510kN，转速6070r/min，排量1015l/s。磨铣要求：磨铣中要注意井内返出物，反复划眼磨铣，修整窗口直至上提、下放无明显挂卡为止。（3）井眼轨迹计算模式：动力钻具钻进时，井斜变化率Ki、方位变化率Ki与工具造斜率K之间的关系：Ki=KcosiKi=K(sini/sini) dLi采用模拟法设计待钻井眼：计算待钻井眼设计剖面终点相对于地质设计靶点的纵向和横向偏差，造斜段始终以A靶点为目标点，水平段则以纵向和横向偏差最小为目标，若不满足设计要求，重新选定造斜率或工具面角，重复计算，直到满足设计要求为止。做出待钻设计如下：这样该井A点井深增加63.64m，B点井深增加63.66m。裸眼钻进25m至井深1741m，既消除磁干扰又达到提前造斜，追回负位移的目的，设计造斜率25/30m与2.75螺杆实际造斜能力一致，提高了实钻与设计的相符度。3.井眼轨迹控制技术3.1直井段施工：开修窗井段自井深1716m至井深1719.5m，后下常规钻具稳斜钻进到井深1741m。3.2造斜段施工：下入F105mm2.75螺杆开始定向，按待钻设计定向钻进到井深1845m，平均造斜率为23.06/30m，预测井底井斜、方位符合要求，提钻换F120mm1.25螺杆进入微增斜段施工，钻至井深1995.29m，垂深1823.85m，视位移150.10m，控制井眼轨迹准确进入A点上靶窗，完成造斜段施工。3.3水平段施工：开始水平段钻进，钻至井深2018m时，钻遇泥岩层，上调轨迹寻找油层，不受靶窗限制，控制井斜在93以内，需尽快把垂深自当前的1824.5m上提至1823.5m以上，根据当前F120mm1.25螺杆能力，为尽可能减少水平段损失，提钻换F120mm1.5螺杆进行后续施工，按要求B点垂深上调至垂深1823m以上，钻至井深2200m完钻，垂深1821.31m符合地质要求。3.4优化钻具组合：选用合适的钻具，进行合理的钻柱配置设计，进行钻具倒装，确保加重钻杆位于窗口以上。造斜段钻具组合：F140mm牙轮钻头+F105mm螺杆+F120mm定向接头+F89 mm无磁承压钻杆（1根） +F89mm钻杆（20根）+F89mm加重钻杆（24根）+F120mm随钻震击器+F89mm加重钻杆（6根）+F89mm钻杆水平段钻具组合：F140mm牙轮钻头+F120mm螺杆+F120mm定向接头+F89mm无磁承压钻杆（1根）+F89mm钻杆（52根）+F89mm加重钻杆（24根）+F120mm随钻震击器+F89mm加重钻杆（6根）+F89mm钻杆3.5优选钻井参数：综合考虑F140mm牙轮钻头的额定钻压及现场机械钻速、造斜率与钻压的关系，需要造斜率大时，加大钻压、减小排量；反之，采用降低钻压、加大排量、多划眼等措施，螺杆弯度小还可复合钻进。造斜段钻井参数：钻压4060KN，排量1216L/S水平段钻井参数：钻压3050KN，排量1216L/S，转速30r/min3.6不同侧钻施工阶段对钻井液的要求（1）套管开窗段：此阶段的主要问题是铁屑的悬浮携带问题，要求钻井液有足够的胶凝强度，以保证悬浮铁屑，并能有效地将铁屑带到地面，防止沉降堆积，造成憋泵、卡钻等现象。（2）造斜段：要求钻井液必须具有良好的润滑性和携岩能力。（3）水平段：要求钻井液性能除满足润滑防卡、携岩能力、稳定井壁的要求外，还要求具有保护油层的功能。4.认识与建议（1）每次提下钻通过套管窗口时要谨慎操作，防止在套管窗口处挂卡或遇阻。（2）做好轨迹的监测和预测，控制好狗腿度，如果实际造斜率达不到所需造斜率，应尽早起钻更换造斜工具。水平段与配合方加强沟通，以油层穿行为关键，不可拘泥于设计靶窗。（3）优良的钻井液性能是成功的保障。（4）侧钻井的显著经济效益：利用老井部分进尺，