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涪陵页岩气田二期水平井钻井防碰绕障技术

李亚南 于占淼

李亚南, 于占淼. 涪陵页岩气田二期水平井钻井防碰绕障技术[J]. 石油钻采工艺, 2017, 39(3): 303-306. doi: 10.13639/j.odpt.2017.03.009
引用本文: 李亚南, 于占淼. 涪陵页岩气田二期水平井钻井防碰绕障技术[J]. 石油钻采工艺, 2017, 39(3): 303-306. doi: 10.13639/j.odpt.2017.03.009
LI Ya' nan, YU Zhanmiao. Collision avoidance and obstacle bypass technology for horizontal wells in the second phase of Fuling shale gas field[J]. Oil Drilling & Production Technology, 2017, 39(3): 303-306. doi: 10.13639/j.odpt.2017.03.009
Citation: LI Ya' nan, YU Zhanmiao. Collision avoidance and obstacle bypass technology for horizontal wells in the second phase of Fuling shale gas field[J]. Oil Drilling & Production Technology, 2017, 39(3): 303-306. doi: 10.13639/j.odpt.2017.03.009

涪陵页岩气田二期水平井钻井防碰绕障技术

doi: 10.13639/j.odpt.2017.03.009
详细信息
    作者简介:

    李亚南(1987-),2010年毕业于东北石油大学石油工程专业,现主要从事定向井及钻井工艺研究。通讯地址:(457001)河南省濮阳市华龙区中原东路钻井工程技术研究院。E-mail:liyanan19870506@163.com

  • 中图分类号: TE243

Collision avoidance and obstacle bypass technology for horizontal wells in the second phase of Fuling shale gas field

图(4) / 表 (1)
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出版历程
  • 修回日期:  2017-02-08
  • 刊出日期:  2017-05-20

涪陵页岩气田二期水平井钻井防碰绕障技术

doi: 10.13639/j.odpt.2017.03.009
    作者简介:

    李亚南(1987-),2010年毕业于东北石油大学石油工程专业,现主要从事定向井及钻井工艺研究。通讯地址:(457001)河南省濮阳市华龙区中原东路钻井工程技术研究院。E-mail:liyanan19870506@163.com

  • 中图分类号: TE243

摘要: 涪陵页岩气田二期处于油藏边缘地带,地层倾角大、断层多。由于储层埋藏深,设计直井段长,防斜打直问题突出;为提高采收率并降低钻探成本,二期工程继续采用井工厂模式开发,但与一期相比,平台布井数量增加,井口距离小,防碰绕障难题亟待解决。以焦页81-1HF井为例,撰写了现场水平井防碰施工注意事项;结合同平台井组井史资料,优化设计了焦页81-1HF井身剖面;模拟邻井防碰数据,确定了防碰重点井位、井段,制定了防碰技术方案及定向施工措施,优选钻头、钻具组合,避免邻井防碰,降低作业风险。现场应用表明,同平台7口水平井防碰绕障成功,井眼轨迹光滑,准确中靶,为下套管及固井施工奠定了基础,为涪陵二期丛式水平井防碰绕障施工提供了借鉴。

English Abstract

李亚南, 于占淼. 涪陵页岩气田二期水平井钻井防碰绕障技术[J]. 石油钻采工艺, 2017, 39(3): 303-306. doi: 10.13639/j.odpt.2017.03.009
引用本文: 李亚南, 于占淼. 涪陵页岩气田二期水平井钻井防碰绕障技术[J]. 石油钻采工艺, 2017, 39(3): 303-306. doi: 10.13639/j.odpt.2017.03.009
LI Ya' nan, YU Zhanmiao. Collision avoidance and obstacle bypass technology for horizontal wells in the second phase of Fuling shale gas field[J]. Oil Drilling & Production Technology, 2017, 39(3): 303-306. doi: 10.13639/j.odpt.2017.03.009
Citation: LI Ya' nan, YU Zhanmiao. Collision avoidance and obstacle bypass technology for horizontal wells in the second phase of Fuling shale gas field[J]. Oil Drilling & Production Technology, 2017, 39(3): 303-306. doi: 10.13639/j.odpt.2017.03.009
  • 涪陵页岩气田二期产建区划分为江东、平桥、白涛等5个开发区块, 其中江东、平桥区块试气效果最好, 作为重点开发区。但与一期产建区相比, 二期地处油藏边缘带、地层高陡、断层发育、储层埋藏加深、单块有利气藏面积小, 地质情况复杂, 因此为提高钻井效率, 降低施工成本, 采用井工厂丛式水平井开发模式, 单平台布井密度高, 井口间距小, 导致同平台井组及相邻平台井井间防碰问题异常突出, 属于多井防碰绕障, 一旦施工设计方案及防碰技术不合理, 易造成邻井相碰事故[1]。文中以焦页81-1HF井为例, 分析了涪陵页岩气田二期丛式水平井现场施工技术难点, 制定了井眼轨迹控制及防碰技术方案和施工措施, 保证井眼轨迹质量, 实现井间高效防碰, 为涪陵二期丛式水平井多井防碰绕障提供借鉴。

    • 焦页81平台位于川东南涪陵区中部涪陵页岩气田二期江东区块, 地处重庆市涪陵区罗云乡。地层构造位置川东高陡褶皱带万县复向斜天台场断鼻, 目的层上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组下部页岩气层段。平台上部署了焦页81-2HF等7口大位移水平井, 采用井工厂开发模式, 但布井方式由一期常规型布井方式转为鱼钩型布井。其中焦页81-IHF井是该平台上最后施工的一口井, 设计井深5060 m, 最大井斜65.52°, 方位0°, 水平段长1648.18 m, 靶前距567.36 m, 入靶垂深3 166 m, 靶区窗口上下5 m、左右10 m, 面临着6口同平台井防碰绕障问题, 施工难度大。该平台井组水平投影见图 1

      图  1  焦页81平台井组水平投影图

      Figure 1.  Horizontal projection of well group on Jiaoye 81 flat

    • (1) 地层倾角大、岩性复杂。焦页81平台位于万县复向斜天台场断鼻, 属于油藏边界带, 地层倾角大(20°~30°)、变化多; 龙潭组地层含硅质灰岩夹泥岩, 易蹩跳钻, 钻速时快时慢, 定向工具面不稳, 井斜控制困难, 钻进过程中定向频繁[2]

      (2) 邻井多、间距小。焦页81号平台共有7口大位移水平井, 南北平台内井口间距等间距排列, 井口间距10 m, 其中焦页81-2、7、6、5HF 4口井成“L”型排列, 位于南半平台; 焦页81-1、3、4HF 3口井成一字排列, 位于北半平台, 焦页81-4HF井与焦页81-1HF井井口间距最近。焦页81平台井位布局见图 2

      图  2  焦页81平台井位布局

      Figure 2.  Well location arrangement of Jiaoye 81 pad

      (3) 按照钻机整拖方向开展钻井施工。焦页81平台南北平台由两支钻井队承钻, 均采用钻机整拖方式施行导轨平移井架, 由于现场施工中钻机整拖方向的钻井井序问题, 导致没有优先钻水平位移大、造斜点浅的井, 增加了井间防碰施工难度[3]

      (4) 直井段长。涪陵页岩气田二期储层埋藏垂深3 200~3 800 m, 井身剖面直井段长1 800~2 400 m, 设计要求直井段1 000 m内全角变化率小于1(°)/30 m, 1 000 m至造斜点全角变化率控制在1.25(°)/30 m, 防斜打直难度大。

      (5) 随钻测量仪器误差。仪器测量误差及测量数据滞后直接影响井眼轨迹控制, 焦页81平台使用随钻测斜仪器, 误差范围方位角±1.5°, 井斜角±0.1°, 磁性工具面角±1.5°, 重力工具面角±1.5°。

    • (1) 明确井场地理位置, 确定周边邻井数量, 明确防碰井位。根据防碰井实钻井眼轨迹数据, 确认防碰井井口坐标、磁偏角、电测连斜和多点数据, 保证电测数据与随钻数据的一致性, 统一方位数据、统一地磁模型[4], 确保防碰设计准确指导现场施工。

      (2) 优选井眼轨迹防碰扫描方法。防碰扫描方法主要有最小距离扫描法、水平面扫描法、法面扫描法3种方法, 其中最小距离法可计算井眼轨迹空间最小距离, 反映邻井三维空间距离、井斜关系。

      (3) 模拟计算邻井空间防碰最近距离, 确定防碰绕障重点、难点井位及井段, 优选防碰绕障技术, 制定绕障施工方案。

      (4) 施工中严密监测井斜数据变化。应用的随钻仪器, 测点距钻头位置距离16~19 m, 测斜数据有延迟, 在防碰重点井段施工时, 依据已钻井眼变化规律预测井底数据, 实时分析防碰数据。考虑测斜仪误差, 修正防碰模拟数据, 指导现场施工。

      (5) 邻井防碰间距缩小时, 及时采取加密测量, 勤模拟多分析, 发现问题及时定向调整; 测量井斜数据时, 认真观察磁场强度数据变化情况, 辨识、判断有无邻井套管磁场干扰。

    • 3.2.1一开直井段  一开采用“减震+扶正”技术, 确保直井段防斜打直, 提高机械钻速。工程设计要求一开直井段位移≤5 m, 全角变化率1(°)/30 m。

      3.2.2二开井段  针对焦页81-1HF井井斜控制难、防碰井数多、施工难度大的问题, 优化造斜点位置, 采取前期造侧负向位移方法绕障, 减少同一防碰扫描区域内防碰井数量, 降低防碰风险。

      焦页81-1HF井与6口邻井进行防碰, 模拟防碰扫描数据, 焦页81-3、4HF井是重点防碰井位, 其中焦页81-4HF井防碰最小中心距离4.23 m、最近椭圆距离仅0.95 m, 分离系数1.291, 井眼相碰风险高, 详细数据见表 1, 防碰分离系数见图 3

      表 1  二开防碰模拟数据

      Table 1.  Anti-collision simulation data of the second spudding

      图  3  防碰扫描分离系数

      Figure 3.  Anti-collision scanning separation coefficient

      为降低防碰风险, 并保证储层钻遇率, 二开重点防碰段井眼轨迹剖面优化设计为“微增-增斜扭方位-稳斜”, 造斜点上移至750 m。750~800 m以全角变化率3(°)/100 m进行定向施工, 井斜增至1.5°, 扭方位到130°; 800~1 600 m以全角变化率1(°)/100 m钻进, 增斜稳方位, 井斜增至10°, 方位130°。以方位130°造侧负向位移, 减少同一区域段内防碰井数量, 降低防碰风险; 1 600~1 950 m, 增斜扭方位, 井斜增至24.32°, 方位由130°扭到268.81°; 1950 m稳斜稳方位至二开中完。

    • (1) 钻具组合:Ø406.4 mm牙轮钻头+ Ø244mm单弯螺杆(0.5°, Ø398 mm扶正器)×1根+Ø390 mm扶正器×1根+Ø228.6 mm钻铤×1根+Ø203 mm无磁钻铤+Ø203 mm钻铤×4根+Ø229 mm减震器+Ø 139.7 mm加重钻杆×20根+Ø139.7 mm钻杆。

      (2) 一开70~711 m直井段复合钻进, 每百米吊测一次, 若井斜超过设计要求, 采用小钻压吊打钻进。一开完钻, 使用多点测斜仪器测量井斜方位数据。

    • 4.2.1微增段  微增段主要与焦页81-3HF、焦页81-4HF井防碰, 要求全角变化率较小, 采用“小弯角螺杆+扶正器”技术。

      (1) 钻具组合:Ø311.2 mm PDC钻头+ Ø216 mm单弯螺杆(1°, Ø305 mm扶正器)×1根+ Ø300 mm扶正器×1根+浮阀+ Ø203 mm无磁钻铤×1根+Ø203 mm无磁悬挂×1根+ Ø203 mm钻铤×3根+Ø139.7 mm加重钻杆×20根+ Ø139.7 mm钻杆。

      (2) 复合钻进与滑动钻进相结合, 滑动钻进控制井斜微增, 全角变化率控制为1~2(°)/100 m, 方位120~140°, 滑动钻进走侧负方向位移, 此段防碰井数量由6口减到2口, 减少防碰绕障的同时保证井眼光滑。

      4.2.2增斜扭方位段  (1)钻具组合:Ø311.2 mm PDC钻头+ Ø216 mm单弯螺杆(1.25°, Ø305 mm扶正器)×1根+浮阀+ Ø203mm无磁钻铤×1根+Ø203 mm无磁悬挂×1根+ Ø203 mm钻铤×3根+ Ø139.7 mm加重钻杆×20根+ Ø139.7 mm钻杆。(2)井深1 600~1 950 m以全角变化率15(°)/100 m开始增斜扭方位, 井斜增至24.32°, 扭方位增至286.81°, 在井深1 770 m与焦页81-5HF井距离最近, 采取定向增斜、扭方位, 1 794 m后井段逐渐远离, 与此井再无防碰风险。

      4.2.3稳斜段  (1)钻具组合:Ø311.2 mm PDC钻头+Ø216 mm单弯螺杆(1°, Ø305 mm扶正器)×1根+Ø285 mm扶正器×1根+浮阀+ Ø203 mm无磁钻铤×1根+Ø203 mm无磁悬挂×1根+ Ø203mm钻铤×3根+Ø139.7 mm加重钻杆×20根+ Ø139.7 mm钻杆。(2)由于模拟焦页81-1HF井稳斜段与邻井焦页81-2、6、7HF井防碰, 井深2 040 m, 距离焦页81-6HF井最近, 分离系数4.791;井深2 070 m, 距离焦页81-2井最近, 分离系数7.827;井深2 077.94 m, 距离焦页81-7井最近, 分离系数3.356, 因此施工风险高, 密切监视与邻井的防碰距离变化, 分析已钻井眼井斜微增、方位微降的规律基础上, 提前定向施工, 避免了井间碰撞可能。在井深2 180 m, 井斜23.9°, 方位286.82°, 与最近焦页81-7HF井, 中心距离55.5 m, 椭圆距离47 m, 分离系数提升至6.228, 消除了井间碰撞风险, 全井防碰施工结束, 防碰绕障成功。

    • 焦页81-1HF井通过应用防碰绕障控制技术, 与6口邻井防碰成功, 重点防碰井位井间距离和相对方位变化见图 4

      图  4  井间距离和相对方位变化

      Figure 4.  Change of interwell distance and relative azimuth

      焦页81-1HF井一开井段全角变化率小于1(°)/30 m, 符合设计要求; 二开采用“小弯角螺杆+扶正器”技术, 降低了滑动钻进比例, 提高机械效率的同时保证了轨迹的平滑, 缓解了后续施工难度。

    • (1) 涪陵页岩气田二期产建区地层结构较一期复杂多变, 采用井工厂丛式水平井开发模式, 需结合工程设计整体规划钻机整拖井序, 制定总体设计方案, 减少防碰控制不利因素。

      (2) 一开直井段采用“减震+扶正”防斜打直技术, 避免了井斜过大, 为后续防碰绕障施工奠定基础, 同时提高了机械钻速。

      (3) 优化了二开重点防碰井段井身剖面, 应用最小距离防碰扫描法, 确定了重点防碰井位; 二开“微增段-增斜扭方位段-稳斜段”重点防碰井段, 优化了造斜点位置, 采用走侧负向位移绕障井眼轨迹控制技术成功实现了井间防碰绕障。

      (4) 丛式井组多井防碰施工, 获得准确的邻井实钻数据、分析预测井眼轨迹走向、精确判断有无邻井套管磁干扰是实现安全优快防碰钻井的关键。

参考文献 (4)

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