防碰绕障在西江24-3油田的应用

邓文杨

摘 要:在大平台密集型丛式井作业中,槽口与槽口之间的距离很近,如西江24-3平台槽口与加密槽口之间的距离为2.38米*1.02米。如果不考虑井眼碰撞的问题,或者防碰作业措施不恰当,会给现场定向井施工和作业带来很大的困难,甚至出现与邻井碰撞,钻穿套管的严重后果,同时也必然会延长钻井周期,增加钻井费用和作业成本。本文从西江24-3平台防碰绕障的作业难度出发,结合实际作业经验,总结了一套确实可行的轨迹控制经验,为南海其它平台浅层造斜与绕障作业有着重要的借鉴意义。

关键词:陀螺井眼轨迹防碰绕障

中图分类号:TE52 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(a)-0057-02

1作业背景

西江24-3钻井生产平台位于南海西江油田区块,区域水深100m,钻台面高52m。自1994年11月投产至今,历时近18年。至今一共钻探100口井,其中70口调整井。平台累计总进尺397.860km,期间无任何碰撞事故发生。此记录为全国首例,全球业内罕见。2006年至今,因原有24个井槽使用完毕,西江24-3平台均重新设计并增加6个新井槽(25号至30号井槽)以供新井开发使用,槽口纵向间距1.02m,横向间距2.38m。2011年12月,在防碰风险极其严峻的情形之下,6口加密井已全部安全优质完钻,并交付生产。

2 本油田定向井作业特点

2.1 防碰形势严峻

西江24-3平台井眼密集,后期加密井的防碰问题异常突出。从每口井的轨迹走向上来看,防碰多集中于16"井段及12-1/4"上部井段。以2011年12月完成的后期加密的A29井为例,从205m导管鞋至16"井眼完钻深度600m,上、下部井段需绕过22口临井。为此,项目组进行了大量的前期论证工作,对6口加密井进行了多次、反复的施工论证。特别是针对浅层防碰问题,不断优化井眼轨迹、精细筛选最佳方案。

2.2 井眼轨迹设计难

因平台位于油田正上方,为解决浅层防碰问题,设计水平定向井轨迹通常以“反抠”井为主(图1)。以后期加密A29井为例,设计该井型(图2),需要综合考虑防碰、施工难度和油藏靶点等。精选方案为20"导管打桩至泥面以下54m；钻16"井眼至600m左右,下13-3/8"套管；钻12-1/4"井眼至2000m左右,在油层上部着陆,下9-5/8"套管；钻8-1/2"井眼水平段完钻,裸眼筛管完井。

2.3 井眼轨迹施工难

以A29井为例,16"井段井深于600m之前,10m的范围内最多有超过22口的临井。与最近的临井A21井在280m的深度时中心距理论计算值低于0.2m,其困难程度创新高。

3高防碰难度下,轨迹控制经验总结

3.1 采用马达加牙轮钻头的钻具组合减小定向井轨迹控制不确定性

16"牙轮钻头+9-5/8"马达+15-3/8"扶正器+浮阀+8"短无磁钻铤+8-1/4"随钻测量+8"定向接头+8"无磁钻铤+变扣+6根5"加重钻杆+6-1/2"震击器+5根5"加重钻杆+变扣+5-1/2"钻杆。16"井段采用1.5°弯角马达配合15"扶正器达到理论三点井壁接触,有效保证了浅部软地层造斜率超过2°/30m,解决了顶部防碰问题,为钻具组合提供足够的纠斜能力。

3.2 使用陀螺定向,加密测量,减小井眼轨迹不确定性

使用陀螺确定马达的工具面,显示的工具面因不受磁干扰的影响是准确的,它跟磁场强度、邻井套管等磁干扰源无关,以便进行准确的初始定向井作业。由此可见,用陀螺进行精准地确定初始造斜方向是表层预斜绕障作业中的重要步骤。在高防碰区间内,采用ISCWSA国际规范,对陀螺测斜点进行加密,测斜的密度主要取决于钻具组合的造斜能力及可偏离设计距离。在16"钻井期间,陀螺测斜频率均严格按照此规范操作。

3.3 现场严格按照TC防碰扫描图的指示来定向,实时绘图计算与临井中心距

项目组会及时进行TC实时防碰扫描,并制成图件。在这张图的指导下,现场能够非常准确的判断出下部定向轨迹的方向,达到防碰规避的目标。

3.4 精选适合的钻井参数、关键井段控制ROP

浅层纠斜时需要调整钻井参数才能达到预期狗腿度。浅部地层松垮,通常情况下采用降低排量的方法来减小钻头喷嘴对地层的冲蚀能够有效的提高马达滑动时的狗腿度。由于预斜井段通常都比较浅,距转盘面以下210～350m之间,地层比较软以及胶结性能差,这样钻压与排量等钻进参数对机械钻速和马达的造斜能力影响很敏感。例如,西江24-3平台所处的万山组地层,多以粘土与粉砂为主。在按正常排量和钻压钻进时,机械钻速都很高。因此,在高防碰風险区域,控制机械钻进速度,给以足够的反应时间。并随时留意泥沙返出量,监视岩屑中是否含有水泥。一旦发现返沙中含有水泥,马上停止钻进,现场与陆地需及时沟通,商讨下步对策。

3.5 监测钻井参数指针变化

在高防碰风险区域,司钻及定向井工程师必须密切关注泵压及扭矩表的波动变化。必要的时候,可以拿螺丝刀做助听器,贴近临井采油树井口,倾听其套管噪音。

3.6 泥浆回流管线口安装磁铁

在整个钻井期间,定时清理安装的磁铁,密切监视是否有铁屑返出。

3.7 实时监测MWD随钻测量仪器的磁干扰强度

一般情况下,当主井眼与相临井的中心距小于10m的时候,MWD随钻测量仪器的测斜数据会收到相临井套管的磁干扰影响。钻井期间应时刻关注MWD工具的磁干扰强度,一旦遇到任何外部磁干扰,必须停止钻进；待分析计算之后,分清相临井相对主眼的位置,再继续钻进。

3.8 关停防碰风险较大的井

当钻至高防碰风险区域时,如主井眼泥浆密度无法压住临井生产液,应果断关停临井采油电泵,避免井井相撞后发生井喷事故,危及平台作业人员生命及财产安全。

3.9 使用防碰预警系统

在加密井浅层钻井过程中,引入中国石油大学的科研成果——防碰预警系统。在上部600m以上井段,预警装置工程师根据收集到的各井井下震动幅值,经过简单处理解释后,会对现场防碰作业进行提醒,为钻井监督决策提供有力的参考资料。

4 结论及建议

(1)表层作业中可能会面临钻穿邻井套管的巨大风险,但随着摸索和积累一些成功的经验,已经形成一套行之有效的方法,为南海其它平台浅层造斜与绕障作业有着重要的借鉴意义。(2)浅层绕障钻井期间,电缆陀螺定向及陀螺测斜不仅作业时间较久,也影响井下的安全,未来可以考虑使用陀螺随钻测量工具来节省定向及测斜时间。(3)目前钻具组合能够确保造斜效果,但是效率不高,未来需要考虑进一步优化钻具组合和优选钻井参数。(4)继续加强与高校合作,深化防碰预警系统的处理、解释,使防碰预警系统能够更加及时、高效为生产服务。

参考文献

[1] 董星亮,曹式敬,唐海雄,等.海洋钻井手册[M].石油工业出版社,2011,2:304-310.

[2] 侯喜茹,柳贡慧,汪志明,等.井眼轨迹控制系统特征描述及方法研究[J].钻采工艺,2006,29(1):5-8.