徐深平32井钻井工艺技术研究

朱晓军 (中石油大庆油田有限责任公司大庆钻探工程公司钻井一公司,黑龙江大庆 163411)

徐深平32井钻井工艺技术研究

朱晓军 (中石油大庆油田有限责任公司大庆钻探工程公司钻井一公司,黑龙江大庆 163411)

徐深平32井是大庆油田第一口深层天然气气藏欠平衡水平探井。介绍了井身结构和井眼轨迹剖面的具体设计,详尽阐述了井眼轨迹控制技术和欠平衡钻井工艺。实际施工表明,采用了相关工艺技术后,机械钻速得以提高,且设计与实钻井眼轨迹十分符合,达到了方案设计要求,能够为深层天然气气藏欠平衡水平井的施工提供借鉴。

水平井;井眼轨迹控制技术;欠平衡工艺

徐深平32井位于松辽盆地东南断陷区徐家围子断陷带兴城鼻状构造带上,设计井深4763.58m,垂深3833.00m,井斜87.13°,方位324.97°。设计造斜点层位为登三段,造斜点深3430.09m,主要目的层为营城组一段砂砾岩气藏。作为大庆油田施工的第一口深层天然气气藏欠平衡水平探井,其施工难点主要体现在以下几方面:造斜点深,地层岩石可钻级值高,并且要在∅311.2mm井眼中造斜,定向造斜难度大;着陆点靶前距、垂深、靶点窗口偏差等不易控制,尤其是井眼轨迹控制难度大;该井三开裸眼段长,井斜角大,摩阻扭矩大,钻具易发生破坏,井下事故预防难度大。为此,笔者对徐深平32井钻井工艺技术进行了探讨。

1 井身结构设计

井身结构设计是钻井优化设计中的重要内容,能够保证全井安全、优质、快速钻达目的层,是达到地质开发目标的重要前提[1]。为最大限度地保护气藏,在目的层水平段钻进采用欠平衡钻井形式,这样有必要下入一层技术套管封隔上部的不稳定地层,以便为水平段欠平衡钻井创造条件。因此,徐深平32井采用三层套管程序的井身结构,具体数据表如表1所示。

表1 徐深平32井身结构数据表

2 井眼轨迹剖面设计

通过水平井井眼轨迹剖面设计能有效降低钻进过程中的摩阻扭矩,增加水平段的最大延伸长度,增加套管下入的深度,并有利于减少对套管的磨损,从而保证水平井安全顺利的施工[2]。徐深平32井井眼轨迹剖面设计采用直-增-稳-增-水平5段制结构,设计最大造斜率6°/30m,从而利于钻井安全。该井井眼轨迹剖面数据表如表2所示。

表2 徐深平32井眼轨迹剖面数据表

3 钻井工艺技术

3.1 井眼轨迹控制技术

1)增斜井段 由于徐深平32井造斜点深,岩石硬度大,造斜难度大,所以利用直井段多点数据为造斜段进行井眼轨道修正设计,为下部造斜段施工奠定基础。该井定向造斜段优选低转速、大扭矩的1.25°单弯螺杆钻具组合配合MWD无线随钻测量系统随钻监测。由于直井段井底的闭合方位为291°,所以定向初始将工具面角控制在325～340°之间,使实钻方位线尽快接近设计方位线。随着井斜的增加(大于5°),方位趋于稳定,转为高边工具面定向钻进,这样既便于方位控制,又能在较短时间内获得预期的增斜率。当井斜增加到14.6°的时候,一个单根定向5m左右就能满足造斜率的需要,因而采用滑动钻进和复合钻进相结合的方式施工,这样不仅能提高机械钻速,而且能使井眼轨迹光滑,减少井下事故的发生。

2)水平段 在水平段钻进时,要求钻具组合具有较好的稳定平衡能力,因而采用0.75°单弯螺杆倒装钻具组合,通过调整和控制工具面角度及复合钻进与定向钻进比例以实现井斜微增、微降,有效地将井斜角控制在86～88°。需要强调的是,应采用复合钻进方式进行水平段施工,这样能够使实钻轨迹不偏离靶区范围[3]。

3.2 欠平衡钻井工艺

由于徐深平32井可能存在异常高压地层,而且三开有很长的裸眼段在气层中穿行,因而确定在三开采用欠平衡工艺,其中选择合理压差是保证该工艺成功实施的关键。为了更好地控制井口压力,设计欠平衡井控装置设计如下:TFZ133/8 in×93/8 in×51/2 in-70整体式防腐套管头+FS35-70+2FZ35-70+ FZ35-70+FH35-35+shaffer旋转防喷器(21/35)。

4 应用效果

图1 徐深平32井设计与实钻垂直剖面对比图

徐深平32井自三开开始就进入欠平衡控制钻井,开始钻进时,节流阀不节流,钻井液密度一直维持在0.92～0.95g/cm3。2009年6月25日晚21∶27分,钻进至井深4403.83m,录井气测显示全烃值上升,泥浆工发现溢流1m3,司钻进行停泵关井操作,泵刚停稳,泥浆自钻台面喷出,21∶31分关井成功。21∶55走液气分离器建立循环,22∶36烃值开始起值为1.02%。22∶56泵冲30冲,泵压2.7MPa,燃烧管线试点火,点火成功,火焰高度3m,持续循环,共点火6次,在以后的施工中,通过调节节流阀采用流钻法控制回压钻进,直至钻进完钻井深4764.00m。由于徐深平32井采用了井眼轨迹控制技术和欠平衡工艺技术,三开机械钻速达到1.75m/h(原来平均机械钻速1.4m/h),设计与实钻井眼轨迹十分符合,达到了方案设计要求(见图1)。

[1]宫华,李国华,邓胜聪,等.大庆油田火山岩砾岩水平井钻井技术[J].探矿工程,2012,39(8):19-22.

[2]王新,万教育,冯国军.塔河油田短半径水平井侧钻技术[J].新疆石油科技,2003,23(1):56-58.

[3]余福春.塔河油田超深侧钻水平井钻井技术研究与应用[J].石油天然气学报(江汉石油学院学报),2009,31(5):67-68.

[编辑] 李启栋

TE243

A

1673-1409(2014)20-0046-02

2014-03-15

朱晓军(1976-),男,工程师,现主要从事钻井技术方面的研究工作。