井眼轨迹优化及钻具组合设计技术

井眼轨迹优化及钻具组合设计技术

鱼骨水平开采是一种提高厚井单井采收率的新技术。近年来,国内渤海、长庆、大港和辽河等油田都分别进行了鱼骨状水平分支井的现场试验。胜利油田早在2000年就开展了分支井钻井技术的研究与应用,但是,鱼骨状水平分支井钻井技术的研究与应用还是空白。为进一步丰富油气藏开发手段,提高油气藏的综合开发效果,胜利油田成功设计施工了CB26B-ZP1鱼骨状水平分支井。1砂层组储层物性CB26B-ZP1井位于埕岛油田主体西部极浅海水域的埕北26区块,水深10m左右,设计一个主井眼及4个分支井眼。该区馆上段(1+2)砂层组中细砂含量为84.7%,粉砂含量14.8%,泥质含量为0.5%,分选系数为1.38,粒度中值0.15,为曲流河正韵律沉积砂体,埋藏浅,岩石成岩作用弱,胶结疏松。储层物性较好,馆上段(1+2)砂层组平均孔隙度31.4%,平均渗透率3159×10-3μm2。CB26B-ZP1采用三开井身结构设计方案(井身结构设计数据见表1),完井时在主井眼水平段中下入ϕ158.0mm防砂筛管,分支井眼采用裸眼完井。2鱼骨水平开采技术2.1设计技术2.1.1油层厚度不能太薄或过薄地层1)试验井布井区储层分布较稳定,油砂体井控程度高;2)距油水边界应有一定距离;3)油层厚度不能太薄,应大于6m;4)一定的单井控制地质储量,储层描述清楚;5)在分支井眼长度都相等的情况下,对称分支井在分支数超过4个(分支角度小于45°)后,其产量增加幅度明显变缓,因此合适的分支数目应在4个左右。2.1.2优质螺杆钻具及高效能pdc钻头为了保证顺利钻进,在充分认识地层特点、准确预测造斜钻具造斜能力的前提下,并在满足快速侧钻、井眼轨迹控制以及主井眼中的钻具或完井管柱下入时摩阻力适中的要求的同时,进行了钻井参数及钻具组合的优化设计,使钻具不产生自锁和弯曲;通过钻具组合与完井管柱的刚性对比分析,保持导向钻具的刚性大于完井管柱的刚性,以保证完井管柱顺利下入主井眼,并采用优质螺杆钻具及高效能的PDC钻头,确保顺利钻进。主井眼水平段及各分支井段采用了导向钻具组合为:ϕ215.9mmP265MF-PDC钻头×0.35m+ϕ172.0mm1.5°单弯螺杆×8.05m+ϕ165.1mmRES电阻率短节×5.07m+ϕ127.0mm无磁承压钻杆×9.25m+ϕ165.1mmMWD×2.52m+ϕ127.0mm钻杆×60根+ϕ127.0mm加重钻杆×27根+ϕ127.0mm钻杆。2.2钻技术2.2.1钻进方式对管砂筛管成功率的影响根据试验井的完井方式,采用前进式钻进。该钻进方式顺利下入防砂筛管的成功率较高,后期完井相对主动;另外,还可最大限度地减小可能造成的井眼损失,取得最佳的开发效果。2.2.2次侧钻必须预应力好悬空侧钻技术决定着鱼骨状水平分支井钻井成败。因此,无论是在松散还是在坚硬的地层,都要坚持按照悬空侧钻作业程序进行主井眼的侧钻,以保证主井眼一次侧钻成功,侧钻后形成的新主井眼,保证每次下钻到分支侧钻点后,钻具要能依靠自身重力的作用,顺利进入主井眼而不是各分支井眼。2.2.3井眼轨迹调整试验井采用胜利钻井院研制的地质导向仪器控制井眼轨迹,随钻测量自然伽马、电阻率曲线,调整井眼轨迹,跟踪油层,以有效提高对地层的判别精度和井眼轨迹的控制精度。2.3钻井液和油层保护技术2.3.1密度s-4-2.2.2造斜段及水平段应用比较成熟的“双保型”天然高分子钻井液体系进行施工,其配方为:海水+0.2%~0.3%Na2CO3+6.0%~8.0%膨润土+1.5%~2.0%NAT20+2.0%~3.0%NFA-25+1.0%~2.0%PGCS-1+0.2%~0.3%IND30+3.0%CaCO3。性能指标:密度≤1.10kg/L,马氏漏斗粘度60~80s,塑性粘度15~20mPa·s,屈服值10~15Pa,动塑比0.5~0.8,滤失量≤3mL。实钻过程中,综合运用固相控制技术、清除岩屑床技术、预防粘附卡钻技术和井壁稳定技术等来保证安全钻进,确保施工顺利。2.3.2钻井液密度及井眼密度为了保护油气层、保障完井管柱的顺利下入,采用了无固相完井液体系,其配方为:过滤海水(过滤精度5μm)+0.3%NaOH+0.5%PAC+1.0%SR-1+0.3%KPAM+2%TV-1+3.0%~5.0%NaCOOH。性能指标:密度1.09kg/L、粘度120~130s、API滤失量17~18mL。完井液密度与钻开油层时的钻井液密度需相同,以有利于保持井眼稳定。钻进过程中,每钻完一个水平分支井眼就替入该类型的完井液,当主井眼完成后,主井眼内全部替入完井液。该完井液体系具有很强的抑制作用,可以有效减缓地层的水化膨胀,确保井眼安全,为主井眼筛管的顺利下入提供条件。2.4mm管柱的管串结构主井眼采用防砂筛管完井,各分支井眼采用裸眼完井方式。主井眼采用ϕ158.0mm精密微孔滤砂管完井,完井原则是ϕ244.5mm技术套管与ϕ158.0mm完井管柱由封隔器分隔并悬挂完井,完井、防砂一体化,工艺简便,节省投资,安全可靠。筛管串的结构为:引鞋×0.2m+筛管×384.48m+盲管×9.26m+扶正器×0.35m+盲管×9.19m+悬挂器×1.15m。筛管下入井段:1386.00~1790.63m。3实际数据和应用的效率3.1主井眼和史支眼进尺量表CB26B-ZP1井井深1810m,包括水平段主井眼和4个分支井眼,主井眼进尺402.97m,分支井眼进尺515.71m,总进尺918.68m。实钻数据见表2。3.2潜油泵机采系统CB26B-ZP1鱼骨状水平分支井采用防砂筛管先期防砂完井工艺技术,采用下电动潜油泵机采工艺,油井初期生产适当控制生产参数,采取电动潜油泵变频控制稳定生产,生产初期采用ϕ5mm油嘴生产,油压6MPa,生产稳定,日产油达100t,为周围油井的3.3倍,效果十分理想,达到了预期目标,目前日产油稳定在95t左右。4海淡鱼状水平整1)CB26B-ZP1井是胜利油田独立完成的第一口鱼骨状水平分支井,也是中国石化在稠油油藏中钻成的第一口真正意义上的鱼骨状水平分支井。2)CB26B-ZP1鱼骨状水平分支井在设计技术和悬空侧钻技术等方面取得了实质性进展,在配