辛53-斜33井施工难题分析与技术对策探讨

一、本井设计概述

辛53-斜33井是一口老区生产井, 位于东辛油田辛24-斜25井井口方位164°, 距离10m;其构造为济阳坳陷东营凹陷中央断裂背斜构造带辛23断块, 地层倾角10-20°, 油藏埋深1800-2520m。目的层油层中部深度2430m。井身剖面设计数据见右表。

二、施工难度分析:

辛53-斜33井是一口高难度定向井, 其难度涵盖了大多数普通定向井所具备的难度, 主要有以下几点:

1.大井眼定向, 水平位移大。该井在Φ311.20mm大井眼定向, 水平位移为1122.79m, 造斜点位于沙一段, 地层可钻性差。

2.井斜大。设计最大井斜角82.06°, 要求中靶井斜控制±2°以内, 过B靶点后降斜至52.57°, 以此井斜中C靶完钻。

3.设计小靶区、多目标。该井设计有三个靶点, A、B靶点靶区半径15m, 要求AB靶点间为圆柱靶, 实际中靶范围限制在直径2.1m的圆柱内, C靶点是半径25m的圆形靶。

4.三维绕障、邻井防碰井多。本井需要两次变方位, 第一次是由定向开始的135°调整到118.61°后钻穿AB筒靶, 穿过B靶点后有调整15°方位到103.7°以52.57°钻穿C靶。同时, 本井周围有24口井与之防碰, 其中一口井最近距离为10.38米, 所以要求施工中尽量保证实钻轨迹贴近设计轨道, 尽可能避开防碰井。

三、技术对策探讨及施工方案:

本井有24口防碰井, 在开始定向造斜前, 必须做好防碰扫描, 保证本井按照设计要求顺利完钻。该井设计轨迹与各防碰井实钻轨迹扫描结果见下图1。从该图中可见, 本井设计井身轨迹与各防碰井在直井段最近距离10.38m, 而在造斜点之后距离均大于14.82m, 并且随着井深的增加, 距离也越来越大, 所以本井在钻进过程中, 尽量保证实钻井身轨迹贴近设计轨迹, 理论上可以避开周围的防碰井。

本井于2023.27m开始定向, 此时井斜4.50°, 且有20.91m的正侧位移, 这给定向增加了一定的难度。为了使水平投影图贴近设计线, 开始定向时, 摆工具面考虑20°的增方位。在定向过程中, 既要跟得上设计造斜率, 又要兼顾方位变化。在井斜达到40°时, 进行了钻具的倒装, 按实际要求加入适当长度的斜坡钻杆。

本井二开完井作业之后, 进行三开, 井眼尺寸Φ215.90mm, 钻至2963.74m, 此段为稳斜段, 以复合钻进为主, 适当对井身轨迹进行微调。在稳斜段钻具组合中加入了一个扶正器, 以尽量保证稳斜段井身轨迹合乎设计要求, 减少井身轨迹调整, 确保该井段轨迹圆滑。在此井段中, 成功命中A、B两靶。

在钻穿B靶之后, 按照设计要求进行降斜降方位。同样在降斜钻具组合中保留了扶正器, 以便更好的控制井身轨迹。降井斜降方位定向过程中, 应尽量减少钻具在井底的静止时间, 合理采用滑动钻进与复合钻进相结合, 摆好工具面后应活动钻具, 待确定井底工具面合乎要求后再开始加压定向, 以确保定向出效果。钻至后期井深3164.80m, 井斜55.11°, 方位104.03°, 由于井深, 泥浆性能不好, 加上井斜、位移大, 井眼轨迹又是三维“S”型, 定向摆工具面时工具面不稳并且定向时间停留较长钻具就会粘住, 此时果断利用1-2吨钻压进行吊打, 成功让井斜降到51.10°, 方位103.13°, 这样减少了工作量, 并保证了井身轨迹的圆滑, 成功钻穿C靶。

本井实钻轨迹本次施工成功并很好的命中A、B、C三靶, 施工质量符合设计要求。在垂直投影图中中B靶时, 选择中下靶, 这是由于后期得降斜, 这样可以适当减少后期降斜工作量;在水平投影图中中B靶时, 选择中上靶, 这是由于后期得降方位, 这样也可以适当减少后期降方位工作量。

结论与认识

1、利用单点测斜仪测斜时, 为尽量减少高泵压对单点测斜仪的冲蚀时间, 尽量在第一次成功抓住测斜序列, 可采用9Mpa左右的单泵测斜, 这样可以节省一些时间, 提高钻井时效。

2、本井直井段井底井斜达到4.50°, 并出现了侧位移, 对后期定向施工增加一定的难度, 所以直井段应尽量采取各种措施打直。

3、三维大井斜井井眼曲率对钻具扭矩影响很大。要减少钻具扭矩, 必须严格控制定向段狗腿严重度。

4、适时通井、短起下, 并配合大排量洗井, 破坏岩屑床;减少钻铤使用长度, 用加重钻杆代替钻铤并在钻井液中加入润滑剂, 用来降低摩阻, 预防井下事故的发生。

5、在斜井段施工时, 根据实钻情况, 及时加强钻具倒装、简化钻具组合、适时调整钻进参数, 可有效防止钻具疲劳破坏。

6、本井在钻进过程中, 合理采用牙轮钻头与PDC钻头交替使用, 对控制井身轨迹和加快钻井时效起到了一定的效果。

7、本井井深达3454米, 钻进时泵压达到17-18Mpa甚至19Mpa, 对测斜仪器的冲蚀比较严重, 并导致定向接头被刺漏过一次, 幸好及时发现未造成井下事故, 以后应防范类似情况的发生。

摘要：辛53-斜33井是一口高难度定向井, 具有位移大、井斜大、小靶区、大井眼定向、多目标、三维绕障、防碰井多的特点, 针对上述施工难题, 探讨了大井眼定向的操作方法, 制定了周密的防碰扫描方案, 利用大位移定向井施工的成功经验, 解决了井斜大、位移大给施工带来的困难, 严格控制井身轨迹, 确保中靶精度满足设计要求, 为今后施工类似定向井提供了成功的经验。

关键词：大位移,大井斜,大井眼,多目标,三维,定向井,轨迹控制

参考文献

[1] 唐大鹏, 时江涛, 吕成元等.长裸眼大斜度多目标定向井钻井技术[J].石油钻采工艺, 2001, 23 (5) :12-14.

[2] 张东海.如何解决大井眼硬地层的定向造斜问题[J].石油钻采工艺, 1999, 19 (9) :52.

[3] 曾洪图, 时江涛, 马朝俊等.浅层大位移三靶定向钻井技术在泌268井的应用J].河南石油, 2002, 16 (5) :41-43.

[4] 许新强, 周延军, 刘新华.大位移大井斜多目标定向井钻井技术[J].W est-China Exploration Engineering, 1999, 11 (2) :32-34.

[5] 吴玉禄, 汪志强.大井眼快速钻进技术[J].石油钻探技术, 2002, 30 (2) :19-21.

[6] 张艳青, 刘军昌, 韩玉玺等.深井大井眼优快钻井技术在桩古10-38井的应用[J].内蒙古石油化工, 2007, (9) :108-110.

[7] 姜伟.大井眼造料及井身轨迹的控制[J].天然气工业, 1998, 46-50.