张海34-17井钻井设计与施工

28 8 石油天然 气学报 江汉 石油学院学报 2 0 1 0 年 4 月第3 2 卷第 2 期 J o u r n a l o f Oi l a n d Ga s Te c h n o l o g y J J P D Ap r 2 0 1 0 Vo 1 3 2 No 2 张海 3 4 1 7井钻 井设计与施工 孙景涛 窦 同伟 张海军 刘在桐 王立辉 王 文 大港油田分公司石油工程研究院 天津 摘要 大港 油田为 了完善 先导注采试 验井网 在 埕海一号人 工 岛井场设 计 与施 工 了张海 3 4 1 7井 针对 大位移井 的摩 阻和扭矩 大斜度 大位移井 井眼净化 相 邻井 的直井段 井眼 间距 小 磁 干扰 造斜 段地层 软 井眼轨迹控制 中的钻压传递 套管下入等 问题 以实际作业为主线 详细介绍 了张海 3 4 1 7井顺利 完 钻 的成功做法及相关关键技术 技术实用 性强 为今 后该类 井在实 际生产 中的发展 与应用提供 了宝贵 的 经验 体现 了水平井提高油 田开发效率 的重要性 关键词 钻 井设 计 施工 张海 3 4 1 7 大港 油田 中图分类号 T E 2 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 1 0 0 2 0 2 8 8 0 3 张海 3 4 一 l 7井 位 于河北省 黄 骅市埕 海二 区一 号人工 岛 钻探 目的是完 善先导 性 注采 试验 井 网 该 井 是 一 口三 开五段 制定 向井 设 计井 深 3 5 2 6 m 垂深 2 8 8 1 8 8 m 水平 位移 1 9 0 2 7 3 m 井斜 6 0 1 5 造斜 点深度 3 3 0 m 实 际井深 3 6 2 6 m 垂 深一 2 8 7 5 7 6 m 水 平位 移 1 9 8 2 6 5 m 最大 井斜 角 5 9 9 1 钻 井周 期 3 0 6 3 d 建井 周期 4 6 5 4 d 该井钻 井 中遇 到 的主 要技 术 问 题有 相 邻 井 的直 井段 井 眼 间 距小 磁 干扰 造斜 段地层 软 井 眼 轨迹控 制 中的钻压 传递 大位 移井 的摩 阻 扭 矩 大斜度 大位 移井 井 眼净化 套管 下入 完 井 下尾管 阶段 出现 了井下 复杂 等 能否 有效地 解决 这些 问题是该 地 区实现 优快 钻井 的关 键 J 1 钻井设计剖面及井身结构 张海 3 7 1 7井 钻井 剖 面设 计 见表 1 表 1 张海 3 7 1 7井钻井剖面设计表 该 井 井 身 结 构 为 4 4 4 5 mm 钻 头 x 1 0 0 2 m十 3 3 9 7 mm 套 管 x 1 0 0 0 m 十 3 1 1 1 mm 钻 头 x 3 0 3 2 m 2 4 4 5 mm 套管 3 0 2 8 m 2 1 5 9 mm 钻头 3 5 2 8 m 1 7 7 8 ram尾 管 2 9 2 8 3 5 2 6 m 2 钻井工程难点及技术措施 2 1 一开段 0 1 0 0 4 m 该 井一 开采用 海水 聚合 物钻 井液 既 节约 了钻井成 本 又提 高 了机 械钻 速 同时提高 了井 径扩 大率 在 收稿 日期 2 0 1 0一o 1一 o 4 作 者简介 孙景涛 1 9 8 2一 男 2 0 0 5年大学毕业 硕士 工程 师 现从事钻井工程设计与科研工作 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 第 3 2卷第 2 期 孙景涛等 张海 3 4 1 7 井钻井设计与 施工 2 8 9 施 工过程 中 采用 MWD 导 向马 达 的钻具 直 井段 轻压 吊打 保证 井 眼垂 直 初 始 定 向时 由于 地层 比较 软 采用 6 0 L s的排量 满 足 了携砂 要 求 和保 证 了井 眼 的轨 迹 定 向井 段 由于 井 眼 比较 大 环 空 返 速 低 为满 足携砂 采用 间 断打入 稠 塞 7 0 L s大 排量 循 环 的措 施 有效 地 解 决 了泥 浆 携 砂 的 问 题 施 工 过 程 中采 用 江汉钻 头 厂的 G J T1 1 5 L型 号钻 头 避免 了定 向时蹩压 设 计泥 浆 密度 为 1 0 5 1 1 0 g c m 为控 制 泥浆 密度及 有 害 固相 加 强 固控设 备 的使 用 采 用 1 2 0目振 动筛 保 证 2台离心 机正 常运 转 在 下套 管过 程 中 合 理 的安放 套管 扶正 器 按要 求灌 满 泥浆 减少 套管 掏空 加 强井 控 坐 岗 保 证套 管顺 利 下人 在 施工 过程 中 在泥 浆返 砂好 的情 况 下 减 少 接 立 柱划 眼 在 携 砂 不 好 的情 况 下 增 加 划 眼 循 环 时 间 确保 井下 安全 2 2二 开段 1 0 0 4 3 0 3 8 m 二开采用 江汉高效 P D C钻头 T 5 4 6 5 S D U 导 向马达 MWD钻 具组合 在裸 眼井段 特 别注 意控制 起 钻速度 避免造成过大的抽吸压力 且坚持往井内连续灌满钻井液 遇卡不硬提 及时上下活动钻具或接 方钻杆循 环 下钻 时 注意 控制 下 放速 度 避免 造成 井 内过 大 的激动 压 力 有 效 地 防止 了井 漏 起 完 钻 后 为 了保 证能顺利地 下人套 管 进行 了通 井作业 针对 明化镇 组软 泥岩 容易缩 径地 层 可用海 水加 KC 1 盐水钻 明化镇组上部地 层 抑制 性泥浆打 明化镇组下 部地层 通过倒 划起钻 情况 可 以看 出 用 海水 加盐 水 钻此段地层 非常成功 起钻正 常 下钻 畅通 无缩径 现象 值 得在 以后 的钻井过程 中推广应 用 2 3 三 开井段 3 0 3 8 3 6 2 6 m 三开 曾两次 下 入旋转 导 向仪 器 第 一 趟 在 钻水 泥 塞 3 0 1 0 3 0 3 4 8 8 m 钻塞 时 间长 达 1 4 h 向下 钻 进有严 重 的阻 卡 现 象 怀 疑 旋 转 导 向 出现 异 常 起 出后 支 点扶 正器 2 1 6 mm 短 节 上 有 胶 皮 出现 第二趟钻还是此钻具组合 仍有严重的阻卡现象 钻进到新地层 3 0 4 1 m 后还是有严重的阻卡现象 怀 疑水 泥环 出现 了异 常 为 了减 低 风险 起 出该 钻具 组合 后 下入 常规 钻具 通井 多次划 眼均 无 效 经研 究决定将旋转导 向钻进更换为钻头 马达复合钻进 该钻具组合下入后发现机械钻速极低 认为钻具在 井 内发 生 曲曲变形 钻 压 没有 真正 加到 钻头 上 于 是起 钻 在 下 部加 一 柱 钻 挺来 给钻 头 加 压并 将 钻 具 尽量 拉直 下 入后 钻 时 由原来 的 6 0 mi n m 变为 3 5 mi n m 起 到 了 明显 的作 用 3 技术难点 与对策 1 相 邻 井的 直井段 井 眼 间距 小 埕海二 区一号 人工 岛设 计井 口纵 横 间距均 为 2 5 m 直 井段 打直 防 碰 是整 个井 组 顺 利 施 工 的 关 键 设 计 采 用 塔 式 钟 摆 钻 具 组 合 轻 压 吊 打 等 技 术 措 施 控 制 井 斜 不 大 于 0 5 2 磁 干扰 由于相 邻井 的直井段 问距 小 于 2 m 造 斜 点 处 测 量仪 器 就 会 受 到 已完 成 井套 管 的磁 干 扰 在施 工过 程 中 除仪 器 工具 必须 可靠 外 还要 采用 合理 的井 眼轨 迹控 制技 术 以确 保 井身 质量 和 工作效率 在钻具组合 中加装短无磁钻铤及无磁钻杆 从而有效地避开 已完成井套管的磁干扰 保证了 定 向精度 3 造斜段 地 层软 造 斜段 所钻 地层 均为 砂 泥岩 互 层 施工 井 由于 目的层 埋 深 浅 位 移 大 造 斜 点 浅 地层 不稳 定 容 易发 生井 眼垮 塌 使 造 斜率低 甚至 不起 井斜 同时 造斜 井段 长 岩 屑容易 在下 井壁 沉积 造 成卡 钻等 复 杂情况 也将影 响 定 向造斜 对 于这 一 问题 总结 出 了可行 的施 工工 艺 主要 是 优选钻头类型和参数 保证侧 向造斜能力 优选马达 优化马达稳定器 传动轴 弯点支撑等 结构 增强造斜能力 在考虑传压简化钻具组合的同时 保证马达上部钻具具有一定的刚性 严格 现场施 工 工艺 保 证工 具 面稳定 钻 进平 稳 优 化 随钻仪 器 及 时测 斜跟 踪调 整 4 井眼轨迹控制 中的钻压传递 问题施工中滑动钻进时如何有效地将钻压传递到钻头是主要问题 在施工 中采取 了如 下做 法 合 理选 配导 向钻 具组 合 并根 据 测斜数 据 及时 调整 钻井 参数 使 整套 钻具 在满 足井 眼轨迹 控 制要 求 的前提 下增 大旋 转钻 进 的 比例 井 眼轨迹 控 制平 滑 井斜 方 位基 本控 制在 设计值 1 以内 而且调整井斜 方位分段进行 避免出现大的狗腿 选用正脉冲随钻测量仪器 施 工 中合 理设 置仪 器 工作状 态 缩 短 测 量 时 间 和停 开泵 次 数 避 免 因测 斜 时 间过 长 导 致 卡 钻 等复 杂 情 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 0 年 4 月 况 坚持钻完每柱划眼 循环 特别是机械钻速高 井眼尺寸大 岩屑产生量多的井段 钻完每个立 柱 必须 反复 划眼 大排 量循 环 保证 携砂 要求及 接立 柱 的安 全 优 质稳 定 的钻 井液 体 系 保 证井壁 稳 定 井 眼清 洁和 良好 的润 滑性 托 压严 重影 响时效 时及 时补充 润滑 剂 5 大位 移 井的摩 阻 扭矩 问题大斜 度稳 斜段 的摩 阻 扭 矩是 该 井施 工 中的 另一 个 主要 问题 摩 阻和扭 矩是制 约 大位移 井施 工 的关键 因素 施工 中采 取如下 几点 措施 大功 率新 型电动 钻机及 顶部 驱 动装置是硬件支撑 高性能的固控设备保证 了钻井液的 固相控制 1 3 9 7 ram钻杆可保证高抗扭 抗 拉 的能 力 根 据摩 阻 扭 矩 和钻具 组合 的受力 分析 确定 合理 的钻 具组合 结构 和钻 进参 数 保 证全 井 钻 具平 顺无 弯 曲变形 同时有利 于钻 具 随钻设 备 的合理使 用 有利 于钻 压 的合理储 备 优 质钻井 液 保 证井 眼 的润滑 性能 润 滑剂含 量保 持在 4 以上 使 摩 阻 降至 最低 二开 采 用 P E M 体 系 该体 系 具 有 以下特点 较强的泥岩抑制性和井眼稳定性 较低的结块和泥包趋势 较好的润滑性和易维护性 6 大斜度 大位 移 井井眼 净化 问题在 大位 移及 复杂 井施 工 中 井 眼净 化 问题 是 实现 安 全 快速 钻 进 的基本 保证 解 决方法 有 选 用 1 3 9 7 mm钻杆 减 小 压 力 损耗 尽量 提 高 钻 进 排量 提 高钻 井 液 在环 空 中的返速 采用 优质钻 井 液保证 泥浆性 能 的稳定 控 制适 当 的粘 切 提高泥 浆携 砂能 力 保 证 固控 设备 的使 用率 严格 做 好 四级 净化 严格 循 环 划 眼 短 起 下钻 等 措 施 减 少 钻 具 的静 止 时 间 通 过钻 具 的高速 旋转 形成 的旋 流来提 高携砂 能 力 有 效 地消 除岩屑 床l 2 7 套管下入问题大位移井 通常稳斜段 的技术套 管下人深度 大 为了减少套管下人 的摩阻力 保 证技 术套 管顺 利下 入 施工 中采 取如下 技术措 施 保证 井 眼轨迹 与设计 轨迹 相符 合 施工 中减少 过 大的狗腿角形成 下套管前采用倒划眼方式起钻 确保井眼不阻不卡 消除岩屑床 保证下套管前 的钻井 液有 良好 的防塌性 及最 理想 的润滑 性 4 结 论 1 由于该 井 区井型 的 限制 井 眼净 化工 作 比较 困难 采 用 中海油 服 的 高效 能 泥浆 通 过 合理 运 用 倒划 眼等 技术措 施顺 利解 决 了这一 难题 2 该 井 泥岩段 长 遇水 膨胀 易缩颈 通 过倒划 眼使 井 壁修 整 和岩 屑 床 清除 有 效 地 防止 了井 下 复 杂 的发生 通 过生 产实践 验证 了钻 具高 速 旋 转 能够 有 效 地 携带 岩 屑 同时 提高 钻 井 液 3转 及 6转 的读 数 保证泥浆的携砂能力 3 简化钻 具组 合 严格 控制 钻具 在井 内静止 时 间不 大于 3 mi n 钻具 以大 幅度活 动 为主 活 动距 离 大 于 4 m 以 防止 卡 钻 4 在钻 进过 程 中 通过 随 时注意 观察扭 矩 泵压 的变化 发现 问题 及 时 分析 解 决 变 换 钻压 来 调 整钻 具受力 情况 坚 持钻 完每柱 的划 眼 循环 特别 是机 械钻速 高 井眼尺 寸大 岩 屑产生 量多 的井 段 钻 完每个 立柱 必须 多次 划 眼 大排 量循 环 保 证携 砂要 求及接 立柱 的安全 控 制钻 井时 的机械 钻速 在 5 0 m h左右 保证 井 眼 内岩 屑 的有效 携带 5 优 良泥浆 性能 是顺 利完井 的关 键 加强净 化设 备 的使 用 严 格控 制 泥 浆含 砂 量 和 固相 含量 加 强钻井 液性 能维 护 提高携 岩能 力 充分清 洁井 眼 防止沉 砂 提高 润滑性 6 针 对该井