大牛地气田位于鄂尔多斯盆地北东部, 古生界天然气资源量丰富, 属于古生界石炭系、二叠系海陆交互相含煤碎屑岩含油气体系[1]。因此, 对大牛地水平井钻井提速技术的研究具有现实的经济效益。
1 地层特点及施工主要难点
(1) 地层特点鄂北区块地层为河流相沉积地层, 具有较大的差异性和复杂性[2]。该区块已钻探揭露的地层有第四系, 白垩系, 侏罗系安定组、直罗组、延安组, 三叠系延长组、二马营组、和尚沟组、刘家沟组, 二叠系石千峰组、上石盒子组、下石盒子组、山西组, 石炭系太原组、本溪组, 其二叠系为含油气体系。从实钻井捞沙情况看, 在延长组含有多套薄的砾岩夹层, 并且不纯, 地层软硬交替;晶结构坚硬, 性硬、脆, 钻井速度极低, 而且对螺杆、钻具、钻头的磨损相当厉害。
(2) 施工存在主要难点由地层特点及已钻井资料显示施工过程中存在如下主要难点:
(1) 地层差异性大, 钻头选型困难。
(2) 延长PDC钻头的寿命发挥其优势。
(3) 钻井液保障难度大。
(4) 水平段保证无线随钻LWD (MWD+Gama) 仪器的稳定难度大。
2 大牛地气田水平井提速技术
(1) 优选钻头及合理使用钻头选型的优劣直接制约着机械钻速, 众所周知选择与地层相匹配的钻头才能实现钻井提速。鄂北地层存在差异性和多样性, 要选择一种高效、优质、价优的钻头是比较困难的, 所以除考虑性能因素、价格因素和井身结构外, 最重要的还要根据地层岩性综合考虑。对地层进行可钻性划分和岩石硬度分级, 结合实钻资料, 对钻头类型进行优选。
(1) 各井段钻头的优选鄂北工区基本是大斜度导眼侧钻水平井, 因为使用PDC工具面不稳定, 轨迹控制困难, 造斜段和导眼填眼侧钻至着陆井段均使用江汉HJ517G牙轮钻头, 所以造成多趟起下钻, 无法提速。现在使用经改良后的PDC钻头提速效果非常好, 下面分井段介绍钻头选择。
直井段钻头选择:直井段地层钻遇石千峰以上地层, 选用具有较高抗冲击研磨性较强、内锥深冠抛物线长、保径长的五刀翼PDC钻头。
造斜段、导眼井段和回填侧钻至着陆点井段钻头选择:该井段钻遇地层为石千峰组、石盒子组和山西组, 选用双排齿抗冲击力强、抗研磨能力较好、内锥浅冠抛物线较短、保径短的五刀翼PDC钻头。
水平段152.4mm井眼钻头的选择:水平段目的层钻遇盒1、山2, 其主要岩性为砂岩、微含粉砂泥岩、砂质泥岩互层, 可钻性不均匀, 其中粉砂岩、砂质泥岩互层研磨性极强, 应选用保径长、抗研磨性强, 具有一定抗冲击能力的五刀翼PDC钻头。
(2) DC钻头合理使用a.防止溜钻和墩钻。b.禁止先加压后旋转。c.不允许采用堵喷嘴的办法钻进, 以免降低对复合片的冷却效果及排屑效果。d.可钻性较高的层段钻进时要有意识控制钻速不要太快, 以免突然遇硬夹层损坏复合片。e.钻速快的井段注意短起下钻, 防最后起下钻时拔活塞现象。
(2) 螺杆优选选择好螺杆钻具, 充分发挥其潜在的钻井能力是提高机械钻速的重要保障。水平井螺杆的选择除了考虑造斜率能跟上设计以外, 还要考虑如何配合好PDC钻头发挥其潜能, 为高效的井眼轨迹控制提供前提条件。
(3) 直井段提速措施直井段防斜打直是关键, 但也是整口井最抢进尺的井段。直井段利用优质PDC钻头+水力脉冲+低速直螺杆+大钟摆的钻具结构, 打破了常规大钟摆钻具结构钻速提不起来的局面, 直井段提高钻井速度正是充分利用了大钟摆力达到防斜打直的目的。
(4) 大斜度导眼优快侧钻水平井技术大牛地气田导眼一般70°左右, 按常规方法侧钻, 侧钻时间一般为2~3天, 做法是先下牙轮侧钻, 侧完钻再起钻换PDC定向至着陆点A靶点两趟钻。但怎样才能使侧钻优于常规方法, 实现安全快速, 一次性侧钻成功, 并且侧完钻直接钻进至着陆点A靶点实现一趟钻完成, 在这里提出了一些大斜度导眼优快侧钻的一些先决条件和做法。
(1) 快速侧钻水泥塞的硬性要求。
(2) 简化倒装钻具结构。
(3) 快速侧钻施工做法。
(5) 水平段152.4mm井眼优快钻进的保障措施水平段152.4mm井眼环境比较复杂, 特别是水平段长的井, 在这要保持安全、优快钻进这里从以下三方面做了一些保障措施。
(1) 简化倒装钻具结构:双扶单弯螺杆 (Φ146mm/Φ149mm) 钻压40KN、钻速40+DNr/mim、转动钻进稳斜效果很好, 在实钻中转动钻进85%~90%, 减少滑动控制轨迹工作量, 不仅提升了钻井速度, 而且保证了轨迹的圆滑性。
(2) 无线随钻LWD (MWD+Gama) 仪器的不稳定性分析及保障措施。
不稳定性原因:a.152.4mm井眼环境比较复杂, 随着井越深, 仪器信号衰减越厉害;b.大牛地水平井水平段长都1000米以上, 为保证安全优快钻进, 钻井液会使用一些防塌剂、润滑剂, 这些化学药品都会对仪器信号产生影响;c.水平段打快的时候, 钻井液含沙量高, 对仪器的冲刷伤害十分大;d.泵排量不够、不稳定和上水不好都会影响仪器信号的解码。
(3) 正确判断层位做法。
要想水平段打得快, 就得准确的分析地层情况, 提前了解地层砂岩的走向, 科学准确判断层位。首先根据录井综合仪的气测值分析地层情况;其次结合无线随钻LWD (MWD+Gama) 仪器的Gama分析地层岩性, 大牛地气田最好的砂岩气藏显示Gama在30~50API;最后就是通过捞出的沙子判断。
(6) 钻井液性能的保障鄂北工区一开井段钻遇地层易漏, 易垮塌, 钻井液主要以携带岩屑、稳定井壁为主, 则选用聚合物钻井液较好, 粘度能满足携砂和稳定井壁即可。二开采用无固相聚合物钻井液体系有效地抑制了延安组缩颈, 解决了起下钻阻卡严重问题[2]。三开针对目的层盒1、山2岩性特点, 以稳定井壁和最大限度的减少对储集层的损害, 保护油气层为主, 优选出聚磺强封堵钻井液, 该钻井液具有封堵性强, 防煤层坍塌、失水低, 工艺成熟, 人为失误少等特点, 保证了井下安全。
3 现场实践效果对比
下面5口井是近几年在大牛地气田鄂北工区完成的导眼侧钻水平井, 设计导眼侧钻井斜均在70度~75度之间, 其中DP41S、DP48S、DP36H是未应用水平井提速技术研究措施施工的井, DPS-14、DPH-73是应用水平井提速技术研究措施施工的井, 下面表1为施工效果对比情况表。从表1可以看出现场应用水平井提速技术研究措施所收到的效果。
4 结语
(1) 进行地层详细分析, 优选好PDC钻头是提高钻井速度的关键技术之一。 (2) 选择低速、大扭矩、带稳流阀的中空转子螺杆钻具, 有利于机械钻速的提高。 (3) 定向段对螺杆扶正器进行改进, 匹配水平段螺杆本体上下扶正器尺寸, 保证水平段稳斜效果, 从而达到少滑动多导向使井眼平滑, 减少复杂井故发生的几率, 并提高了机械钻速。 (4) 优质PDC钻头+水力脉冲+低速直螺杆+大钟摆的钻具结构, 实现了直段的优快钻进。 (5) 无线随钻仪器信号稳定是小井眼水平段钻进的重要保障。 (6) 良好的钻井液润滑性能、优化合理的钻具结构是大牛地区水平井安全快速施工的先决条件。
摘要：本文结合大牛地气田鄂北工区先打大斜度导眼再侧钻水平井的施工情况, 介绍了该区块地层特点及施工主要难点, 从优选钻头及合理使用、螺杆优选、直井段提速措施、大斜度导眼优快侧钻水平井技术、安全钻井的总结及现场应用效果验证, 对该区块此类井提高钻井速度、降低钻井成本具有一定的借鉴意义。
关键词：大牛地气田,提速,钻头选型,螺杆优选,优快侧钻
参考文献
[1] 王锦昌, 邓红林, 袁立鹤等.大牛地气田煤层失稳机理分析及对策[J].石油钻采工艺, 2012, 34 (2) :4-8.
[2] 贾锁宏.鄂北优快钻井技术研究与应用[J].石油钻探技术, 2006, 04:38-39.