渤海油田低效井侧钻技术应用前景分析

王晓鹏，韩耀图

(中海石油 (中国)有限公司天津分公司，天津 300452)

渤海油田的低效井，指产量低于10m3/d的井、长期注水开发导致储层水淹的高含水井，以及工程原因 (出砂)或地质原因 (储层物性差等)导致的低产井。据2014年9月初步统计渤海油田的低效井已达200余口，年递减率已达8%～10%;其部分低效井已进入开发高含水中后期，采收率仅为20%～30%，采收率提升仍有较大空间。

目前，主要通过新钻调整井，或以治理低效井的措施来提高油田的采收率;但新钻调整井面临着槽口资源有限、钻机资源紧张、作业成本高、老平台钻井船就位风险高、部分槽口钻井船无法覆盖等困难;治理低效井手段主要为大修、调剖及长半径侧钻等。大修、调剖等工艺操作简单，受单井井控储量和地层非均质性影响，部分剩余油仍无法波及。长半径侧钻井主要受布井、钻完井难度及成本的制约，并未在低效井中大规模推广应用;尤其是目前国际原油价格处于低位，油田开发经济门槛越来越高。所以需要进一步丰富剩余油挖潜手段，降低钻完井投资。

1 剩余油分布

目前，渤海油田剩余油主要分布在油井间、油层顶部和断层附近［1］。

1.1 油井间剩余油富集

渤海油田采用反九点面积注水开发，油水井间属于该井网的主流线区域，水驱效果明显好于油井间的原油滞留区，且该井网对角线位置的驱油效率明显好于油井间位置。所以油井间是剩余油富集区域。其挖潜模式见图1。

图1 油井间剩余油挖潜模式示意图Fig.1 Sketch map showing the residual oil potential tapping among oil wells

1.2 油层顶部剩余油富集

受正韵律沉积或重力的影响，纵向渗透率级差较小的反韵律砂体易出现中下部水淹，剩余油在厚油层顶部富集。其挖潜模式见图2。

图2 油层顶部剩余油挖潜模式示意图Fig.2 Sketch map showing the residual oil potential tapping at top of oil zone

1.3 断层附近剩余油富集

断层的遮挡作用会造成注水系统不完善。靠近断层部位水驱效果差，有利于形成剩余油富集区。

2 侧钻井挖潜

从剩余油分布及图1、图2可见，利用侧钻井技术可对渤海油田目前的剩余油进行有效挖潜，以提高采收率。

渤海油田结合陆地侧钻技术及自身钻完井技术，创建了“利用低效井槽口，以长半径侧钻技术为主、大力发展中短半径侧钻技术、逐步试验超短半径侧钻技术”灵活多样的技术发展思路。制约长半径侧钻技术的主要因素是成本高，钻完井成本每口井一般为2600～3000万元，所以长半径侧钻的重点是通过作业机具优化及区域资源共享等手段降低投入成本。而利用修井机进行低成本的中短半径侧钻技术将成为主要技术攻关方向。超短半径侧钻技术应选择不需要防砂的低渗透致密储层，逐步开展试验。这些技术有助于救活低效井，降低开发经济门槛，提高油田整体采收率。

3 低效井侧钻技术

低效井侧钻技术已在国内外许多陆地油田得到广泛应用，形成了包括井眼轨迹设计、套管开窗、地质导向及监测、完井防砂等一系列完整的工艺措施和配套工具体系［2－11］。海上油田低效井侧钻技术主要为长半径井眼侧钻，中短半径侧钻目前还属于“空白”。侧钻技术作业一般分为套管开窗作业、侧钻钻进作业、完井作业3个阶段。

3.1 套管开窗作业

渤海油田生产套管一般为 φ244.48mm和φ177.80mm，通常设计的开窗侧钻井眼尺寸为φ215.90mm和φ152.40mm。

针对长半径侧钻井眼，渤海油田目前使用斯伦贝谢公司的一趟钻开窗工具较多，可实现一趟钻斜向器坐挂、开窗、修窗作业，作业时间短;但是该技术为国外公司垄断，工具费用较高，所以需进一步研究一趟钻国产化开窗工具及配套施工技术。

中短半径侧钻井眼开窗窗口需满足1.5°以上弯角动力钻具通过，并能保证钻完井管柱顺利起下，该项技术需进一步研究实践。

3.2 侧钻钻进作业

渤海油田利用现有技术可完成造斜率在10°/30m以下井眼轨迹控制，该技术主要攻关方向为造斜率提高到 (10°～25°)/30m，实现一趟钻完成造斜井段和稳斜井段作业。

3.3 完井作业

渤海油田大部分储层需要开展防砂作业，根据储层特点优化设计防砂效果好、作业时间短的防砂方式是低效井侧钻技术实施的关键。

4 低效井侧钻技术可行性分析

目前渤海油田剩余油主要分布在油井间滞留区、封闭断层两侧及渗透率级差较小的厚油层顶部。侧钻方案设计时，应以剩余油分布规律为基础，根据目标储层的特点，匹配最优的钻完井技术方案。选择侧钻定向井或水平井，同时由于造斜率的不同选择长半径、中半径、中短半径、短半径和超短半径。侧钻井眼轨迹按其造斜率的大小分为5种类型:造斜率 (1°～5°)/30m的为长半径、(6°～20°)/30m 的为中半径、(3°～10°)/m的为短半径，介于中半径和短半径之间的为中短半径、90°/0.3m的为超短半径［12］。针对主要攻关的中短半径侧钻技术开展了钻完井技术方案可行性分析和修井机侧钻能力评估。

4.1 钻井技术方案分析

陆地油田已有应用1.75°～2°弯角常规动力钻具实施中短半径侧钻的成功经验。渤海油田1995年应用贝克休斯公司的短半径造斜动力钻具Angle Building、稳斜动力钻具Angle Building及MWD系统完成了短半径径向分支 CFD1－6－2DS井作业［13］。且海上油田多以定向井或水平井开发，积累了宝贵的井眼轨迹控制作业经验。经初步研究论证，渤海常规的φ152.4mm钻头+动力钻具+随钻测井工具 (LWD+MWD)+非磁钻铤+震击器+钻杆的钻具组合可实现10°/30m以下的造斜率要求。如要实现大于10°/30m的造斜率，则需开展适合渤海油田疏松砂岩的动力钻具钻具组合及其配套的近钻头测斜/测井等工具的研究攻关工作。

4.2 完井技术方案分析

钻遇的水层或泥岩层应用裸眼封隔器封隔，压缩膨胀式和遇油、遇水膨胀式封隔器单独或复配使用，以提高封隔效果，或采用固井方式封隔。根据储层段特性，选择优质筛管防砂或砾石充填防砂。在钻井施工中可考虑对原井眼进行扩眼，扩大套管尺寸选择范围，降低下入套管风险，满足完井作业需求。

结合以上情况，研制了适用于渤海油田侧钻小井眼的井身结构和完井防砂技术方案 (表1)。

表1 渤海油田侧钻小井眼完井防砂技术方案表Table 1 Sidetrack slim-hole completion techniques for Bohai Oilfield

5 修井机侧钻能力评估

低效井侧钻首选修井机作业，以降低对大型资源的依赖。渤海油田修井机提升能力一般为90t、180t和225t。海洋修井机井架在额定载荷下能满足修井工作要求;但当海洋修井机用于开窗侧钻作业时，其钻井深度不能等同于修井深度，所以有必要对修井机的侧钻能力进行评估。

在此，以渤海某油田H1井为例，对修井机作业能力进行校核。

老井 (H1井)2001年投产，后由于出砂于2011年5月关井。生产套管尺寸为φ177.8mm，设计H1井开窗侧钻φ152.40mm井眼，井身结构见表2。

表2 H1井井身结构表Table 2 Wellbore configuration of Well H1

5.1 摩阻扭矩分析

5.1.1 提升能力

结合井眼轨迹，使用LandMark软件进行校核，套管内摩擦系数取0.25，裸眼井段摩擦系数取0.4，结果见表3。

表3 提升能力对比分析表Table 3 Comparative analysis about enhancing capacity

校核结果显示，常规具有90t以上提升能力的海洋修井机满足作业要求。

5.1.2 扭矩分析

应用LandMark软件，以最大造斜率25°/30m井眼轨迹为例进行扭矩分析，结果显示，最大扭矩发生在钻进至完钻井深1636m处，为7.84kN·m。目前海洋修井机工作扭矩大于13.7kN·m，满足作业要求。

5.2 水力分析

以最大造斜率25°/30m井眼轨迹为例进行水力分析，机械钻速取25m/h，排量大于0.84m3/min，满足井眼清洁要求，钻进至完钻井深最大泵压为11.57MPa。渤海油田常规F－800型号的钻井泵满足作业要求。

6 经济效益评估

以H1井为例，通过造斜率由常规的3°/30m放大至10°/30m，裸眼段长度减少662m(表4)，不动用钻井船，并且规避上部防碰风险高的井段，成本降低581.85万元。

表4 井眼轨迹对比分析表Table 4 Comparative analysis of well trajectory

同时通过区域资源共享等管理优化措施，单井钻完井成本可再降低610.77万元。最终一口井钻完井成本可减少1192.62万元。

综上分析，利用低效井中短半径侧钻技术、管理措施可大幅度降低钻井成本及剩余油挖潜经济“门槛”，可提高经济效益。

7 结束语

(1)通过剩余油挖潜模式分析，结合陆地及海上侧钻钻完井技术，渤海油田提出了治理低效井的低成本侧钻新思路。

(2)渤海油田通过研究分析低效井侧钻技术、钻完井技术方案可行性及评估修井机作业能力，充分论证了利用海上平台现有修井机进行低效井中短半径侧钻作业在渤海油田具有可行性;同时，评估了低效井侧钻技术应用经济效益，通过减少裸眼段长度、规避上部作业风险段及区域资源共享等管理优化措施，钻完井成本可大幅降低。

(3)随着渤海油田深入开发，低效井数量会随之增加，侧钻技术推广应用前景广阔。因此，应加快侧钻中短半径井眼配套技术 (一趟钻开窗工具、动力钻具组合中近钻头测井/测斜工具、固井防砂一体化工具等)研究，形成一整套技术体系，为油田提高采收率增加技术手段。

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