致密油水平井技术现状

邓子波

摘要:本文从分析我国地区致密油水平井钻井难点出发,通过对水平井方案优化设计,在保障钻井施工安全的前提下,采用优化技术,提速提效技术,有效缩短钻井周期,降低钻井成本,实现致密油资源经济效益动用｡

关键词：致密油水平井；固井技术；国内外

随着非常规油气储量和产量的不断增加,以及工程技术的进步,全球油气工业也进入了非常规油气开发时代。大庆油田致密油经过多年的勘探取得了重大突破———致密油甜点区具有巨大的勘探开发潜力,同时又有诸多难题有待研究和解决。为了进一步加快致密油开发步伐,需进行相关钻井技术研究与攻关,因此进行了致密油水平井地质优化技术探讨。

1钻井技术难点及面临的问题

(1)油层分布不连续､变化大,水平井设计施工难度大｡储层分布连续性差､横向变化大,平台井布井及优化设计难度大｡使用常规LWD进行水平井轨迹精确控制施工难度大,不利于工厂化施工｡

(2)地层压力系统复杂,井身结构优化难度增大比如,乾安70区块上部高台子层注水开发,导致地下压力系统复杂,井身结构优化难度大,部分施工水平井采用二开深表套井身结构;

(3)下部地层可钻性较差,水平井钻井效益提速难度高｡部分地区青山口组地层易塌易漏,施工过程出现较严重的漏失,影响施工正常进行,部分井出现青山口掉块等现象,影响地质录井和安全钻进｡

2固井技术难点分析

2.1地温温度低

油层埋藏深度浅,地温梯度低,钻井过程中注意预防井喷､油气水侵､浅层水侵及固后管外冒,固井施工后,常规水泥浆体系无法形成早期强度,若无有效措施极易发生层间窜流｡

2.2全井封固,注水泥时间长水泥浆需

要速凝快速形成强度,封堵层间窜流｡全井封固,一次注水泥量大,注水泥时间长,对外加剂的使用和加量更高,对施工设备提出了更高的要求,宜选用耐高压､大功率水泥车,满足完井工况下的作业需求｡

2.3环空压稳比较困难

尾浆水泥处于失重状态,难以实现压稳,宜在固井施工结束后,考虑设备精度问题和压力传递损耗等有效手段进行环空加压,确保水泥浆候凝期间压稳油气层｡

3国外技术研究现状

3.1顶替效率模拟软件

(1)Displace3D顶替三维模拟软件采用全井眼三维模拟方式,通过计算环空顶替钻井液时各种流体的动态特征,能够分析有效顶替钻井液的必要条件｡由于能清楚地看到井下的模拟情况,可以协助固井技术人员制订更完备的注替方案,保证井眼完整性及封固质量｡(2)OptiCem固井优化设计软件可以使固井技术人员获得更真实的模拟与流变模型｡通过对比设计参数与实际施工参数,OptiCem软件可依据调整固井施工工序,监测井下流体注入位置,实时监测井下ECD,在保证施工安全的前提下,提高注替排量｡

3.2保证水泥环长期密封的技术

(1)ElastiCem水泥和ElastiSeal水泥｡ElastiCem水泥通过加入弹性材料和纤维,降低水泥石的脆性,增加弹塑性,保证水泥环密封长期有效｡ElastiCem属于泡沫水泥,密度为0.61~2.29g/cm3,可满足10.0℃~315.7℃井下温度的要求;ElastiSeal水泥具有较强的可压缩性,抵抗不同井下环境中应力的能力强｡由于ElastiSeal水泥中含有稳定性强､分散性高的氮气泡,具有更强的可压缩性､桥堵性和弹塑性｡(2)GasStop水泥｡GasStop水泥为防窜水泥浆,适用温度范围为93℃~177℃,可以用来控制水泥浆的胶凝强度｡水泥浆凝固前可以有效传递液柱压力,保证对气层的压稳,防止失重时发生气窜现象｡GasStop水泥在淡水及盐水钻井液中均有优异的降失水效果｡

3.3固井过程中防止水泥浆漏失技术

(1)TunedLightCement水泥｡TunedLightCe⁃ment水泥采用玻璃微珠作为减轻剂来降低水泥浆密度,适应密度范围宽,水泥石抗压强度高｡在低压易漏井固井中,TunedLightCement水泥能保证水泥浆返到设计位置,防止固井中水泥浆漏失,从而降低回灌作业的费用｡TunedLightCement水泥具有一定的触变性,可有助于防止水泥浆的漏失及候凝时水泥的回落;TunedLightCement水泥过渡时间短,有助于防止气窜｡

(2)固井前置液技术｡TunedSpacer水基隔离液与任何类型钻井液相容性良好,通过优化流变性能参数,可以有效清除钻井液及井壁上的滤饼,为水泥浆的良好胶结环境｡TunedSpacer水基隔离液在不同温度条件下屈服值稳定,悬浮性好,流变性能易于调整｡最高抗温可达177℃,适用密度为1.21~2.17g/cm3｡MudFlash冲洗液可作为固相颗粒分散剂与水润湿表面活性剂来冲净环空中的钻井液,并将环空二界面变为水润湿,为水泥浆与井壁间的良好胶结创造条件｡上述性能保证钻井液､水泥浆与井下冲洗液在井下的良好相容性｡MudFlash是单组分钻井液—滤饼清除剂,具有用户友好､低成本､易操作等特点｡

4水平井固井技术新进展

4.1水平井固井新工具

国外研制的水平井固井工具主要是从提高顶替效率和强化套管环空的窜槽通道密封两方面来进行的｡(1)紊流器;(2)套管扶正器;(3)旋转尾管下入工具;(4)管外封隔器｡

4.2水平井固井新体系

(1)泡沫水泥浆｡泡沫水泥主要是在水泥浆混配T6井设计井深2500m(取芯5筒共50m),原设计钻井周期30d,实钻井深2300m,钻井周期21.33d,按照井深2300m,取芯1筒10m折算,设计周期23.32d,周期符合率91.2%｡

4.3技术措施

(1)直井段施工采用钟摆钻具组合,严格控制钻井参数,实现防斜打直。必要时使用MWD随钻仪器进行跟踪,在距离造斜点100m时进行轻压吊打,保证造斜点处井斜角不超过0.5°。(2)由于水平段较长,井身结构采用三层套管井身结构。表层套管应用直径444.5mm钻头钻至稳定泥岩井段,封固浅水层及上部不稳定地层。二开技术套管下深至嫩一段底部,封固嫩江组大段砂泥岩互层等不稳定层段。三开应用直径215.9mm钻头完钻[6-7]。这种井身结构可以适应钻井提速、提效、提质的需要。(3)配合这种井身结构降低摩阻安全钻进,三开选择了ULTRADRILL水基钻井液体系。通过加入液体润滑剂并结合固体润滑小球,提高了钻井液的润滑性能,通过抑制剂和包被剂保证钻井液具有较强的抑制性,能有效预防青山口组及泉头组大段泥岩易发生坍塌和井壁失稳现象。水平段施工中,通过增黏剂调节钻井液黏度及流型,保证钻井液的携砂性能,能够有效预防形成岩屑床,降低复杂事故发生。(4)造斜段和水平段使用LWD+旋转导向随钻测井系统,根据各参数判断钻头的位置、地层性质,及时调整钻井参数和钻井方式。

5结论

T6井的顺利实施,为后续TY断陷的钻井施工提供了设计依据,收到了良好的应用效果,取得了以下认识:(1)合理简化井身结构,可以有效减少施工工序,缩短钻井周期节约钻井成本;(2)优选R4624PDC钻头配合液动旋冲工具,实现PDC钻头完钻,减少了钻头数量,提高了机械钻速;采用液动旋冲工具+1.0°弯螺杆+MWD防斜打快钻具组合,可以显著提高机械钻速,控制井斜,为下步施工创造有利条件;(3)油层采用双密度固井方式,使用气密封扣套管,防止了井漏发生,降低了施工风险,保证了固井质量｡

参考文献:

[1]张玲,王志强,等.大情字井地区中深井PDC钻头优化设计[J].石油矿场机械,2013,42(2):75-78.

[2]侯圣,孙磊,万发明,李玉海.深部含砾地层液动旋冲工具钻进技术探索[J].石油矿场机械,2018,47(2):13-16.

[3]张立刚,吕华恩,李士斌,等.钻井参数实时优选方法的研究与应用[J].石油钻探技术,2009,37(4):35-38.