复杂剖面无溶腔对井连通技术在赵集盐矿应用.docx

1、复杂剖面无溶腔对井连通技术在赵集盐矿应用李根奎(中石化江苏石油工程有限公司，江苏扬州225000)摘要：水平连通井对接控制钻井技术广泛应用于盐硝非炷类矿藏的开发中。由于影响水平连通井目标井实钻井眼仇迹误差因素及地面布井限制条件等较多，在水平连通井对接控制钻井技术发展初期，一次对接连通成功率不高，矿藏采收率也受到影响。关键词：复杂剖面；水平连通井；对接技术；RMRS；无溶腔中图分类号:TS32文献标识码：A文章编号：1001-0335(2015)05-0019-05ApplicationofWellConnectedTechnologywithNoSolutionCavityofComplexS

2、ectioninZhaojiSaltMineLiGenkui©inepecJiangsuOilEngineeringCoJdYangzhouJiangsu225OOQAbstract：Horizontalconnectedwell(lockingcontroldrillingtechnologyiswidelyusedinthedevelopmentofsaltandnitratedeposits.Durtotheinfluenceofhorizontalconnectedwelldrillingholetrajectoryerrorandthegroundwelllimitcond

3、itions.Atthebeginningofthe(lev<*lopm<*ntofhorizontalconnectedwell,thesuccessrateisnothigh,andtherecoveryrateofmineralresourcesisalsoaffected.Keywords：complexsection,horizontalconnectedwell,dockingtechnology,RMRS,nosolutioncavity作者简介：李根奎(1962-)，男，江苏盐城人，本科，主要从事定向井水平井及非埒类矿蔽钻井技术研究工作。1 前言目前，国内外广泛采用

4、水平连通井钻井对接控制技术开采指芒硝、匚业盐等地下矿产，提高了对地下水溶性固体矿藏的开采能力，形成一种特殊钻井工艺技术，它是对水平井钻井技术的延伸和综合,是水平井、救援井、“u”型井等多项技术的结合。其主要技术特点是水平连通井进入口的层要控制好井身轨迹叫沿者主采矿层的底部穿越，实现与目标井的对接连通，从而实施对水溶性固体矿藏的溶释开采。江苏钻井引进近钻头电磁测距技术，配套RMRS仪器【：具，在赵集盐KK展夏杂剖血无溶腔对井设汁与连通控制技术研究，累计完成3()多对井施工，其中FS19单对井累计位移超过1700m次连通，从式井对井布井、眼轨迹精确控制匚之印RMRS精确定位闷技术最大化完成对矿产的

5、开采，积累了丰富施工经验。2 复杂剖面无溶腔对井布井与设计2.1地层构造及岩性特征赵集矿区位于淮安市区以南40km的赵集镇境内，展F苏北盆地洪泽凹陷的东部一赵集次凹，其构造南断北超，大致呈向北突出的扇形，地层倾向南东，倾角410。口前有多家石盐、无水芒硝企业在此勘探开发。含盐地层为下第三系阜宁组第四段，可划分为五个岩性亚段，其中，上盐亚段和下盐亚段是盐类矿层的主要富集层段，上盐亚段主要:为石盐矿层,盐层厚度大，NaCl含地较高，分布稳定;下盐亚段主要为无水芒硝矿层，分布不稳定。2.2复杂剖面无溶腔对井布井与设计(1)布井方案：赵集镇紧邻洪泽湖，村庄建设不规范，人口相对密集，农川种植以早粮为主，

6、同时施工区域内分割成多个小开发区域(多家甲方)。这给优化布井优选井场带来困难，为此引入从式井布井和复杂剖而三维绕障技术。同井场设计布多对井，如禾KK4-1、KK2-1JF场设订布"置施I：KK5、KK8、KK7、KK6等4口井，在FS19-2井场设计施工三对水平连通井，其中FS19-2与FSI9-1.FS20与KS21为同井场丛式对接井组，见图I。(2) 井身结构:新钻目标井因不下生产中心管，换川139.7mm套管可节约钢材，在对老区域高密度调整井，可考虑增加一层技术套管，安装封井器，以防施工井与邻井溶腔相串出水，水平井深表层，二开后下0178.8mm套管。无溶腔对井井身结构部分井见

7、表lo图1FS19-1、19-2、20、21丛式井组水平示意图井组号井号一升/(mmxin)二开/(mmxin)三开/(mmxm)钻头套管钻头套管钻头中心管FS19-2FS19-1311.1x3S2244.5x38。215.9x2223139.7x2210无对接井组FS19-2311.1x400244.5x398215.9x2188177.8x2186152.4x2512无FS21FS20311.1x382244.5x380215.9x1976.53139.7X1974无对接井组FS21311.1x4(X)244.5x398215.9x1965177.8xi960152.4x2270.6无表1

8、FS19井组井身结构设计表(3) 井身剖面设计：fI标井井身剖面设计,由于受地面条件限制，目标井均为定向井的，采用RMRS近钻头电磁测距技术，应选用五段制剖而，一般为增稳降尚五段制剖面，目标井在靶前位移允许的情况下，尽量减小最终井斜，如不能挂直应控制井斜小于10。,尽可能使RMRS仪器出套管鞋在垂直井段,避免仪器挂套管鞋,保证安全施I：；水平连通井一般为由增稳增水平丘段制剂面，直井段平行段较长在必於时吁以号虐提前定向,拉大在井段两井间距,减少磁性F扰,提高轨迹描述精度。当靶前位移较小情况下，水平井采用为宜增稳降(扭)增水平多段制三维复杂剖血，水平连通井剖面设计结合区域地质资料、.程资料确保造斜

9、率在可控范围内，尽可能不超30°/100m,对于帐钩型三维剖面设计造斜率不超24°/100m；表2为部分对接井剖面设计表。表2部分对接井剖面设计表井组号井号剖血类型水平位移仙备注QF21-1丛QF21式对接井蛆QF21-1FS19-2丛式FS19-1对接井组FS19-2FS2I丛式对FS20接井组FS21QF10-4丛QF10-3式对接井组QF10-4QF21-1丛QF21式对接井蛆QF21-1FS19-2丛式FS19-1对接井组FS19-2FS2I丛式对FS20接井组FS21QF10-4丛QF10-3式对接井组QF10-4宜-增-稳-降IL-增-稳-扭-增-水平直-增-稳

10、-扭-增-水平谷-增-稳-降苴-增-稳-扭-增-水平£增-稳-降585.29925.06直-增-稳-降886.47831.96401.4406.98287.57直-增-稳-扭-增-水平520.44图2丛式无溶腔水平连通井垂直投影图3复杂剖面水平连通井轨迹精确控制技术通过多年研究和现场实践，其影响实钻井眼轨迹误差因素较多,如对井眼轨迹基准参数取值、测址仪器自身误差、计算测仙数据取值精度、数据计算处理方法及相应的因素误差修正等。国内石油院校对特殊井井眼轨迹控制进行理论研究和探索，发表r若干有关井眼轨迹设计与计算的论文或著作;针对江苏淮阴赵集水平连通井、口标井岌杂性，主要:开展了目标井轨迹

11、和连通井轨迹的高粘度控制研究；结合油气lh开发对井眼轨迹参数取值、参数修正技术研究，如于2005年完成的江苏油区地磁偏角测1止研究匚作，开展的对实钻井身轨迹误差因素分析网匚作等，开发盐或无水芒硝矿层目的层水平连通井对接控制是一项综合钻井技术的有机结合和科学应川。3.1轨迹精确描述技术目前影响实钻井眼轨迹误差主要因素是测111:仪器误差、方位角化、测lit数据现场取值粘度等o轨迹测仙精度控制现场主要是加强仪器校验、消除磁干扰、修正:磁参数等优选测量:仪器及加强仪溶的校驶。为提高测杭仪器的精度，在盐井的施匚中,使用的电子单多点、MWD均选用高粘度石英片式的传感器，对所用的测斜仪均定期标校，要求每口

12、井1：井面均变进彳j标校。3.1.2消除磁干扰。使用磁性合格的IE磁钻铤，无磁钻铤是否合格可通过磁化检测来确定，合格的无磁钻铤导磁率为1.003,现场避免用短无磁钻铤；保持传感器在非磁钻铤中处于合适位殂。3.1.3 修正：参数,保证轨迹描述粘度。在盐硝矿无溶腔对井施匚中，严格控制口标井、水平连通井测ht间距，直井段测距小于30m；斜井段测距小于10m,防碰井段加密测量，曲率半径法计算。同时准确进行对方位角归化，引入了午线收敛角等修正参数，按照标淮SY/T5435-2OO3定向井轨道设汁与轨迹计算轨迹计算部分中，第8.1条规定：方位角应进行磁偏角及了午线收敛角校正叫我们完成井眼轨迹归化及参数的取

13、值，对方位角等参数归化。根据计算淮阴盐硝矿子午线收敛角1.21度，保证轨迹的粘度。3.2轨迹精确控制技术提高轨迹精度。赵集盐矿对井剖而夏杂，目标井以丘段制剖面为主，水平连通井剖面大多为三维帐钩型剖面，对井累计位移大，累计位移大均在1000m左彳亍，其实钻轨迹累积误差大。连通井的测量误差主要来源为电子多点测斜仪和无线随钻测斜仪，目标井的数据主要来源电子单多点测斜仪或电测井斜仪叫存在着人为误差和系统误差。在实际施工中控制误差措施:一是控制好直井段质量并加密测距;二是选用高精度MWD跟踪监测，对所用仪器进行室内校核,造斜井段钻完进行电子多点复核;井号项目井深/m垂深/mE分量/mS分量/m位移/m闭

14、合方位/。设计2562.51980.29-537.68-106.54548.14258.79QF21-1实钻2529.51980.16-541.91-106.47552.27258.88差值0.13-4.230.07-4.13-0.04设计2512.381906832.13-102.71832.1397.09reino实钻24951905.16827.22-119.14835.7698.20差值0.84-1.45-16.63-3.63-1.11设计2366.22033.07297.5433.23299.8283.63QF10-4实钻2395203L71303.4328.63304.7884.6

15、1差值+1.365.8944.60-4.96-0.98设计25481947.40-781.31-0.18781.31269.99KK8-1实钻25391946.78-776.960.83776.96270.06差值0.724-4.351.014.350.07表3施工井连通点设计与实钻数据表4重杂剖面无溶腔对井连通技术两井连通过程中所采用的技术为近钻头电磁测距法,国外通常称为RotatingMagnetRangingService,英文缩写为RMRSORMRS技术应用时,需要一组测量位置数据，包括传感器位置数据，目标井中的靶位数据，钻头在正钻井眼中的投影位置数据。其处理软件可以对偏差进行修正，讨

16、尊出较准确的结果。当接近连通点时，讨尊结果累计指示出实际目标的位置。在数据处理中,投影蜘g中的误差会在新的目标数据中出现，测量数据质量是决定预算结果精确度,当钻头与传感器之间的径向距离大于80m的时候数据是不可靠的。4.1RMRS仪器及测量RMRS连通仪器配套改进。RMRS连通仪器主要由地面接口箱、软件、软件狗、井下探管、加重杆、通讯装置.RMRS磁接头（4$外径，3夫正规扣）组成。原进口RMRS仪器组装后全长为2.5m,按标准测量要求，探管传感器必须离套管鞋3m以上，这样RMRS仪器探管杆件及电缆头必出套管鞋，由于目标井以定向井为主，在测量完起仪器时容易出现套管鞋挂电缆头现象而导致仪器落井。

17、对仪器进行改进配套，配套加长筒、电缆头、电缆帽、扶正器、底部减震装置，配套后的仪器串总长7.3m,完全达到测量要求并确保测量仪器安全。RMRS现场测量施工，首先在目标井中下入探管；其次在连通井距设计连通点80m时要下入RMRS仪器测量钻具组合，连通测量组合在钻头处三是对轨迹方位角归化，并进行轨迹修正;四是现场通过相关磁参数对其测量精度进行控制，提高目标井、连通井轨迹实钻精度。通过对目标井、连通井轨迹数据进行校核和误差分析，实钻轨迹结果经RMRS仪器证实连通井轨迹实钻精度很高，表3为部分对井设计与实钻连通点对比数据分析。连接一个强磁短节。测量时对RMRS测量基本数据详细收集，对测量仪器入井位置确

18、认，要求仪器探管传感器放置在产层位置最佳点，即设计的连通点。通过仪器测量信号反馈、分析，并与电缆测量深度比对，确认仪器传感器位置不受套管磁干扰影响,并与设定的连通点为同一位置。4.2 测量信号数据处理。信息收集输入重点是必须将目标井的测量数据转换成正钻井的坐标系统,转换过程是通过计算两口井地表位置参数（垂深,北、东）差值。进行数据分析前,必须输入探管和靶位的测量位置数据,提供这两个位置参数是因为传感器放置的理想位置是高于或低于目标靶位至少3米，这是因为带有旋转磁性接头的钻头和传感器之间的角度变化可以改善数据质量。4.3 轨迹预测、目标点纠偏。预测是指现场工程技术人员及时准确推算出井底轨迹数据，

19、井底轨迹数据的准确精度决定了靶点分析计算结果精度，预测精度越高指导性越强；而靶点纠偏则建立在准确推算出井底轨迹数据基础上，通过软件对所测电磁曲线分析计算，得出相对目标点的距离、偏角、垂深及分量。一般测60m井段进行测量分析目标点纠偏指导。RMRS测量数据是否能作为下步轨迹调整依据,还要看数据误差不可信度。当分析数据集时，这种数值会在弹出的窗口中显示出来，这是一个衡量模型是否能够适应数据。表4是KK5-1井的RMRS测量分析表,RMRS测量距离小于30m数据误差不可信度小于2-5%,数据是准确的。表4KK5-1RMRS测量精度分析表序号测址井深/tn点距/mRMH而深/m【S测算N分量/mE分知

20、m夹角/°误差率/%12481.7672.4991978.18-132.35-698.3-0.951522487.567.341976.86-130.38-699.3().551232490.9563.781976.59-130.63-699.10.1742500.0654.171976.03-129.37-698.71.463.952509.5644.291976.56-130.75-698.20.864.762518.9234.541976.54-130.74-697.7-12.772528.325.151978.16-130.83-697.8-0.351.482537.7514

21、.331977.K4-130.47-696.5-0.811.2925448.291977.87-130.41-696.7-0.251.8102546.775.2571977.94-130.61-696.4-0.931.35复杂剖面无溶腔对接连通技术现场应用QF2I对井目的层为说硝。QF21-1井为一口大，维帐钩型水平连通井，设汁造斜点1248m,最大井斜角88.7°,水平位移为548.14m,水平段长355m。同时由F受地面因索限制，QF21-1井、QF21井设计在同-井场，同井场邻井还有QF20、QF8、QF18_2A、QF21等井,邻井最近距离为22.14mo目标井QF21井为一

22、定向井且位移545m,两井累计总位移1100多米,其轨迹误差难以控制，目标井实钻最大井斜25.87度,将影响了RMRS仪器测量粘度及仪器入井安全应川无溶腔对接连通技术，是建立对接井井口各测hI：位置参数取值精度确认及两井轨迹精度的分析基础匕且排除磁测信号F扰。具体步骤(1)测hM义器位置确认。要求仪器放置在产层位置最佳点，设计连通点，QF21目标点垂深选择在硝底I：I米1980.4m处，通过仪器测仙信号反馈、分析，并与电缆测址深度比对，确认仪器传感器位咒为了1980m左右(2)卜入连通钻具组合。QF21-1井水平段钻至2445m,距设计连通点85m提前卜入连通钻具组合对轨迹指导控制，其钻具组合

23、为：4152.4mmPDC钻头+C120mm强磁接头+4)120111m单弯螺杆(1。30)+089mm无磁承压钻杆xl根+MWD短节+<I>89mm无磁承压钻杆xl根+089mm加重钻杆x1根+C89n】m上下震击器+<P89mm加重钻杆x2根+<P89mm斜台肩钻杆;(3)预测、目标点纠偏ORMRS仪器在距设计I标点近7()m处测到磁信号，但.因F扰信号多而无法确认其信号准确性；在距设计点60m处，及从井深2472m测址到较可信的信号，经册除斐扰信号、分析计算,初步结果距实际口标点58.1Irn,偏角为-5.5度，东西位移偏4m多.建议左扭方位6度左右。图3为247

24、2.9m至2473.9m所截取的曲线,仍有外磁F扰;轨迹i周卷。无溶腔水平连通井对接技术不仪决定于电磁仙线分析i卜算,重要的是淮确对短距离轨迹进行微调整，施时可选用带稳定器1.5。单弯螺杆来进行纠偏,确保造斜率。在井深2510.96m,测量分析计算其结果距实际口标点I9.5m,偏角为2.26度，东西位移偏0.75mo建议右扭方位，其井斜保持稳可以了；在井深2523.7m测kt分析计算.偏角为1.63度.因距实际目标点5.63m,东西分量位移偏0.14mo建议右扭方位增斜至连通点,当钻至2530m两井连通，与实测结果相符，表5为QF21-I井RMRS测算点相关分析数据。5结论与建议序号测试井段R

25、MRS测算下步措施起点井深/m终点井深/m点距/m垂深/mN分量/mE分量/m夹角z°12472.92474581980.09-110.21541.74-5.8左扭4米22479.3224803251.91979.98-109.42-542.68-3.332471.472482.3249.91979.78-109.06-543.22-2.442486.822487.8243.51979.81-108.45-542.69-0.152488.222489.22421980.02-108.3-542.61().3562494.822495.8234.61980.67-108.29-541.

26、561.59右扭增斜72500.212501.2129.1198037-108.51-541.310.47复合5米82504.312505.31251980.17-107.88-541.81.68全力右扭92509.962510.9619.51980.23-107.8-542.012.26全力右扭102514.962515.9613.21980.09106.93-541.090.85右扭增斜112519.72520.79.31980.02-107.08-542.050.56复合122522.72523.75.631980.06-106.35-541.781.63右扭增斜表5QF21-1井RMR

27、S测算点相关分析数据(下转第26页)5.1 无溶腔对接连通技术实现其杂剖面水平连通对井100%连通，解决赵集盐KK采中布井困难、矿藏水资源浪费环境污染、采收率低等问题，实现盐硝矿藏全面的开发，提高采收率。在倡炷类矿藏开多种活性材料成分，通过颗粒级配而形成的一种矿物粉末,掺入水泥浆中，使水泥浆具有极好的悬浮稳定性和密实性，并能显著提高水泥浆的抗压强度、失水等性能，使其满足封固目的层性能要求。JSS降失水剂是通过多元共聚反应制得的一种水溶性多元共聚物。JSS在含盐条件下一方面能形成均匀稳定的水泥悬浮体系，起到良好的失水控制作用;另一方面,降失水剂具有较强的活性结构,其控制官能团在水泥体系中尽管有较

28、强的吸附作用(一CONH),但不会对水泥颗粒的水化进程和水化速度产生较强的抑制作用，这样能够保证水泥浆在短时间内形成较高的结构强度和骨架结构，即使在较低的温度环境下,水泥浆也能具有较好的强度发展。3.3提高顶替效率的措施固井的主要目的就是要对套管外环空进行永久性封固,为满足这一要求，就必须彻底驱替环空内的钻井液,使环空充满水泥浆。如果驱替钻井液不彻底，就会在封固的产层间形成连续的窜槽，从而使层与层之间窜通，影响封固质量。(1) 适用于平顶山盐田采卤井固井施工的冲洗液及隔离液1)冲洗液选择的原则冲洗液功能上侧重于稀释钻井液，冲洗净井壁和套管壁,提高对钻井液的顶替效率和水泥界面的胶结质量,其性能特

29、点主要有以下几点： 具有较低的密度,密度为1.05g/cm3左右。 有很低的粘度，基浆流型接近牛顿型,在井下循环温度下，有很低的紊流临界返速，一般为0.30.5m/s，用于紊流顶替。 能明显降低钻井液的粘度和切力，对环空滞留的静止钻井液有一定的渗透力，降低粘土间的连接力,使钻井液或泥饼的结构松驰、拆散，易于顶替。(2)合理使用套管扶正器，提高套管的居中度自由套管柱在井筒内受重力作用始终靠向铅直方向，因此任何一口井都存在套管不居中的问题。加扶正器不仅可以提高套管的居中度，保持环空中的流速分布均匀，改善因环形空间间隙不均匀所造成的环空互窜现象，同样也可以减少水泥环厚薄不均的情况，并且可以降低替浆时的阻力，防止替浆时环空中钻井液的窜槽现象,实际施工中，扶正器按加入方式为：井底以上50m井段每根套管加一只扶正器，浮鞋以上50200m井段每2根套管加一只，200m以上井段每34根套管加一只，在“大肚子”井段加入旋流扶正器，切实保证套管在井内有较高的居中度。4结论优选稳定性较好的水泥浆体系，做好固井施工前的水泥浆性能的复核化验，以及合适的顶替排量可以有效的提高固井质量；4.1 盐水水泥浆对盐层的冲蚀小，浆体的整体性能好，水泥浆配方易于调节，可以较好