产能井优化钻井设计及应用

徐永强

摘要：南部油田是典型的多井油田，单井投资较高，因此如何能够经济、有效地进行开发，如何能够有效地降低钻井投资已经成为南部油田所面临的一个越来越迫切的问题，而井身结构优化简化能够缩短钻井工期、降低岩屑排量，进而节约钻井综合投资，因此如何做好井身结构优化简化工作对南部油田具有极其重要的意义。

主题词：南部油区 结构优化 缩短周期 节约投资

一、前言

钻井工程是一项技术复杂，周期长、规模大的工程，在钻井过程中会消耗大量的人力、物力及財力。据统计，钻井工程占整个产能投资比重的70%左右。产能井目前以“定额”形式结算，主要以设计为依据，设计确定后，费用基本确定。在投资日趋紧张的情况下，需将“地质、工程、定额”相结合，更深入地研究钻井设计优化投资控制方法，最大限度实现投资控制目标和经济效益。

二、主要研究内容

1、井身结构及油层套管优化;

2、井口选择及定向井轨迹优化;

3、钻井液优化及油层保护。

三、技术指标

1、节约投资500万;

2、建井周期缩短3-5天;

3、新井产能达到设计指标。

四、工程难点

1、南部油田产能建设井集中在老区，定向井比例占总量96%以上，老区经过多次加密与调整井网较密，井场征地难度大，地面点选择困难，地下靶点分布错杂，致使防碰关系紧张已成为制约南部油田继续开发的瓶颈。

2、南部油田开发区块多，开采层位差别大，地层岩性复杂;特别是老区，经过多年布井、注水开发，个别区块含有多套压力系统等原因造成套管开次较多，井身结构复杂;同时，由于对地层压力认识不清，表套尺寸过大，延长了钻井周期，增加了钻井费用。

3、统计2年采油三厂的王官屯、沈家铺、叶三拨、枣园、自来屯、段六拨油田等区块共计发生50井次的井漏，漏失钻井液共16250.97m3，损失钻井作业时间5601.47h 。其漏层主要分布在沙一段生物灰岩、孔店组玄武岩和辉绿岩以及中生界安山岩地层，总体约占78%以上。其次是馆陶组、沙河街组砂砾岩等渗透性好的地层，或断层发育地层，约占22%。由于各区块生物灰岩种类、发育不同，火成岩的孔洞、裂缝发育情况不同，井漏发生后，未及时成功堵漏，需要经过多次不同方法堵漏，导致漏失更严重。

五、取得的主要成果

1、在保证钻井安全的前提下，持续开展井身结构优化研究。通过统计近年来完钻井深在3000以上的产能井钻井情况，并结合开展的套损套变研究，针对2016年在在小9-6、官975等区块7口井，开展井身结构优化和套管组合优化，7口井全部二开，并优化油套钢级为P110+N80组合。

2、在保证不污染浅层水源前提下，降低套管进尺比。在开展先导实验的基础上，从保证井身质量和保护地方浅水层实际需要出发，通过适当下深表套代替技套方式开展表套下深优化工作。统计今年已完钻的93口井，表套平均下深409米，较2015年单井平均减少73米，累计节约套管用量6205米，减少材料费130余万元。同时，2016已实施井套管进尺比达1.15，较目标值1.28下降13个百分点。

3、深入研究“丛式钻井”布井模式，形成了一套井口选取的原则。积极推广“井工厂”开发模式，通过钻前井场统一踏勘测绘、集中布局、整体优化的方式，在确保地质目的实现的同时，实现井位布局最优化，成本投入最小化。通过不断研究及探索，逐渐形成了一套井口选取的原则：

（1）井口方向满足地质钻遇最大油层原则;

（2）轨迹的井斜角满足工程施工最有利的原则，举升工艺内衬油管完井，延长检泵周期;

（3）地面配套满足最靠近老系统（油水系统、电力系统）原则;

（4）井场布局充分结合老井已征地及后期征地最优原则;

（5）综合成本投入最小原则。

4、依据现行定额，进行轨迹及钻具组合的优化，实现定向井工程费用控制。合理 优化井轨迹造斜点，节省台月费用。在满足井身结构优化、井眼曲率及安全钻进前提下，优化井眼轨迹参数，造斜井段长度合理控制，降低钻井工程定向作业费用。

5、通过正交实验评价处理剂加量对钻井液性能影响，结合邻井复杂情况与设计井钻井工艺难度，优化钻井液处理剂设计用量，降低钻井液材料费。通过将试验配方与现场钻井液性能对比评价，优选成本较低的配方较现场钻井液也具有更低的滤失量和更好的流变性能，其他性能也满足钻井液设计要求，可作为优化设计配方。此外，为降低钻井液设计成本，根据设计井工艺难度以及特殊地层要求，对润滑剂类、抗污染剂、堵漏剂、降粘剂、消泡剂等辅助处理剂进行了合理调整与细化。

六、取得主要成果

1、通过井身结构与套管设计优化两项优化措施，与2015年对比，在单井进尺增加82米情况下，综合成本降低266元/米。

2、推行“丛式钻井”布井模式，有效控制投资。2016年共实施整拖69口，占总井数的81.17%，平均单井钻井周期18.4天，比目标减少4.8天，比2015年同期减少4.0天，节约井场修建费、设备搬迁费等共计766万元。

3、优化井眼轨迹造斜点，节省钻机台月费。2016年通过利用浅造斜轨迹剖面降低台月费用，共设计优化29口井，合计节省钻机台月费约87.85万元。

4、优化钻具组合设计，控制定向井工程费用。在满足井身结构优化、井眼曲率及安全钻进前提下，优化井眼轨迹参数，造斜井段长度合理控制，降低钻井工程定向作业费用。

5、优化钻井液设计，降低了钻井液的米成本。通过合理优化钻井液用量、配方及处理剂加量以及对体系密度等方面额优化，对99口井进行了优化，综合米成本下降11.84元。共节约了钻井液费用302.1万元。

6、通过合理控制钻井液密度， 使新井日产达到较高水平。2016年枣1508断块实施新井11口，新井目前产量280吨，全年产油量2.2万吨，实现东关潜山安山岩油藏当年探明、当年设计、当年开发、当年贡献。

参考文献：

1.韩玉平;张启;秦庆龙;;关于石油钻井工程质量的分析及其防漏堵漏工艺的探究[J];石化技术;2019年12期

2.冯才立;吴开云;陈小龙;雷刚;;关于石油钻井工程质量的分析及其防漏堵漏工艺的探究[J];化工设计通讯;2017年08期

大港油田第三采油厂，河北省，061035