创新水平井钻井技术开发稠油油田

2022-12-05

水平井技术是通过扩大油层泄油面积来提高油井产量和油田开发效益的一项开发技术。在油田开发中、后期直井挖潜效益差的情况下, 发挥水平井泄油面积大、能够抑制底水上升、提高采收率、节约钻井投资等优势, 对于冷家油田不同的油藏条件, 水平井应用的技术和成功的经验也各有不同。

1 概况

冷家油田利用水平井钻井技术开发油藏, 于2004年成功投产以后, 便拉开了水平井钻井技术在各区块不断实验、创新、推广的序幕。到目前6个开发单元区块完钻水平井百余口, 为油田稳产发挥较大作用。

2 水平井钻井技术创新与应用效果

(1) 水平井一次管柱完井技术开发水平井在实施初期, 为保证水平段的钻井安全采用三开井身结构, 但对于水平段垂深较浅, 地层压力系统简单, 钻井安全程度较高的区块, 采用一次管柱完井技术实施二开井身结构。一次管柱完井技术就是在地层较稳定区块用同尺寸钻头将进尺一次性钻完, 然后水平段筛管与上部井段的光套管同时下入, 套管和筛管间用可关闭循环固井短接连接实现“上固下不固”完井。候凝以后先试压检查套管质量, 然后将套管与筛管间的阻流板钻开, 通井到底, 测声波变密度检查固井质量合格后完井。一次管柱完井技术, 平均单井节约钻井费用100万元, 并且该技术的另一个优点是油套的内径一致, 可降低作业时下管柱遇阻的机率, 油套的内径较小, 抗挤强度较高。

目前水平井一次管柱技术从冷家堡油田已经推广应用到辽河油区各个油田, 已经成为水平井简化井身结构、节省投资的成熟技术广范应用。

(2) 水平井安全着陆法井眼轨迹控制技术在水平井实施过程中, 针对不同油藏, 形成了具有冷家特色的水平井轨迹控制技术, 特别是W70块油层厚度只有6~10m的薄油藏, 水平井钻遇过程中能否准确找准目的层是个很大的难题。在最初钻进时, 由于按照常规水平井井眼轨迹入靶, 由于油藏很薄, 地震资料、电测资料以及钻具尺寸丈量等都要产生一定的误差, 这些误差叠加后, 很可能就会与实际油层深度存在较大误差, 因此容易发生打到设计深度不能准确钻遇油层的现象。通过在钻井实践中经验教训的总结, 逐步摸索出针对薄油藏水平井“安全着陆法”的井眼轨迹控制思路。

W70块薄油层通过该项技术, 缩短了钻井周期, 节约了钻井进尺, 降低了钻完井成本, 大大提高了油藏钻遇率, 收到了很好的实施效果, W70块采用此方法平均油层钻遇率由初期的77.6%, 上升至91.0%。

(3) 成对水平井钻完井技术随着稠油油田开发产量递减, 转换开发方式是维持油田稳产的必然趋势, 随着水平井技术在油田开发中技术应用的成熟, 水平井技术也成为转换开发方式中应用最广范的一项技术。在水平井SAGD技术进行辅助蒸汽重力泄油转换方式基础上, 冷家堡油田创新发展了应用成对水平井进行重力泄水辅助蒸汽驱的转换开发方式。

重力泄水辅助蒸汽驱成对水平井在水平井纵向排列上与水平井SAGD有所不同, 重力泄水辅助蒸汽驱上下平行的两口水平井入靶方向相对, 即上部水平井从一方向入靶, 下部水平井从反方向入靶, 上部水平井入口点正对着下部水平井端点。上部水平井作为注汽井, 下部水平井作为泄水水平井 (垂向距离10~20m) 。成对水平井钻井技术的关键在于轨迹控制技术。设计井身结构为三开, Φ339.7m表层套管+Φ244.5mm技术套管+Φ177.8mm筛管。剖面设计原则为采用中曲率半径、渐增型变曲率井身剖面, 此剖面采用分次定向技术便于井眼轨迹控制。造斜段采用中空单弯螺杆及无线随钻进行轨迹控制, 水平段采用小角度的单弯或DTU螺杆及LWD进行轨迹控制, 加密测点, 数据入计算机处理, 时时监控随时调整。

(4) 水平井砾石充填完井技术近几年水平井已经成为上产的主要方式, 随着水平井的不断增多, 应用油藏范围也在扩大。对于出粉细砂油藏, 防砂有效期短和粉细沙防治难已成为水平井主要防砂难题。钻井下完筛管完井后, 利用压裂车组将石英砂按一定量砂比进行的一个小型压裂, 使地层充填砂与管内环空充填砂形成连续稳定的高强度砂体, 在井筒周围形成一个人工防砂井壁, 关键技术在于完井充填工具及现场施工参数控制技术。

W83块由于出砂是个难采稠油区块, 2011年通过第一口水平井W83-H103采用了砾石充填完井技术实验成功, 出砂问题基本解决, 说明砾石充填防砂完井技术适用于W83块Ed1段埋藏浅压实程度差;高孔高渗、胶结疏松易出砂的储层;油砂粒度中值细, 稠油密度大粘度高, 悬浮力强、流动性差拖拽力大, 携砂能力强的特、超稠油油藏。此项技术使区块难采储量得以动用。

(5) 侧钻水平井技术侧钻水平井技术是指在剩余油分布规律研究的基础上运用随钻测量、测井计算等技术, 在原井套管预定位置, 定向开窗, 向预定产层钻成可优化井网、提高产量、满足工程质量、工程目标要求的新水平井的技术。

近年我们利用侧钻水平井技术进行剩余油挖潜、探边增储、落实产能等方面发挥了较大作用。