防碰繞障在西江24-3油田的應用

鄧文楊

摘 要:在大平臺密集型叢式井作業中,槽口與槽口之間的距離很近,如西江24-3平臺槽口與加密槽口之間的距離為2.38米*1.02米。如果不考慮井眼碰撞的問題,或者防碰作業措施不恰當,會給現場定向井施工和作業帶來很大的困難,甚至出現與鄰井碰撞,鉆穿套管的嚴重后果,同時也必然會延長鉆井周期,增加鉆井費用和作業成本。本文從西江24-3平臺防碰繞障的作業難度出發,結合實際作業經驗,總結了一套確實可行的軌跡控制經驗,為南海其它平臺淺層造斜與繞障作業有著重要的借鑒意義。

關鍵詞:陀螺井眼軌跡防碰繞障

中圖分類號:TE52 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(a)-0057-02

1作業背景

西江24-3鉆井生產平臺位于南海西江油田區塊,區域水深100m,鉆臺面高52m。自1994年11月投產至今,歷時近18年。至今一共鉆探100口井,其中70口調整井。平臺累計總進尺397.860km,期間無任何碰撞事故發生。此記錄為全國首例,全球業內罕見。2006年至今,因原有24個井槽使用完畢,西江24-3平臺均重新設計并增加6個新井槽(25號至30號井槽)以供新井開發使用,槽口縱向間距1.02m,橫向間距2.38m。2011年12月,在防碰風險極其嚴峻的情形之下,6口加密井已全部安全優質完鉆,并交付生產。

2 本油田定向井作業特點

2.1 防碰形勢嚴峻

西江24-3平臺井眼密集,后期加密井的防碰問題異常突出。從每口井的軌跡走向上來看,防碰多集中于16"井段及12-1/4"上部井段。以2011年12月完成的后期加密的A29井為例,從205m導管鞋至16"井眼完鉆深度600m,上、下部井段需繞過22口臨井。為此,項目組進行了大量的前期論證工作,對6口加密井進行了多次、反復的施工論證。特別是針對淺層防碰問題,不斷優化井眼軌跡、精細篩選最佳方案。

2.2 井眼軌跡設計難

因平臺位于油田正上方,為解決淺層防碰問題,設計水平定向井軌跡通常以“反摳”井為主(圖1)。以后期加密A29井為例,設計該井型(圖2),需要綜合考慮防碰、施工難度和油藏靶點等。精選方案為20"導管打樁至泥面以下54m；鉆16"井眼至600m左右,下13-3/8"套管；鉆12-1/4"井眼至2000m左右,在油層上部著陸,下9-5/8"套管；鉆8-1/2"井眼水平段完鉆,裸眼篩管完井。

2.3 井眼軌跡施工難

以A29井為例,16"井段井深于600m之前,10m的范圍內最多有超過22口的臨井。與最近的臨井A21井在280m的深度時中心距理論計算值低于0.2m,其困難程度創新高。

3高防碰難度下,軌跡控制經驗總結

3.1 采用馬達加牙輪鉆頭的鉆具組合減小定向井軌跡控制不確定性

16"牙輪鉆頭+9-5/8"馬達+15-3/8"扶正器+浮閥+8"短無磁鉆鋌+8-1/4"隨鉆測量+8"定向接頭+8"無磁鉆鋌+變扣+6根5"加重鉆桿+6-1/2"震擊器+5根5"加重鉆桿+變扣+5-1/2"鉆桿。16"井段采用1.5°彎角馬達配合15"扶正器達到理論三點井壁接觸,有效保證了淺部軟地層造斜率超過2°/30m,解決了頂部防碰問題,為鉆具組合提供足夠的糾斜能力。

3.2 使用陀螺定向,加密測量,減小井眼軌跡不確定性

使用陀螺確定馬達的工具面,顯示的工具面因不受磁干擾的影響是準確的,它跟磁場強度、鄰井套管等磁干擾源無關,以便進行準確的初始定向井作業。由此可見,用陀螺進行精準地確定初始造斜方向是表層預斜繞障作業中的重要步驟。在高防碰區間內,采用ISCWSA國際規范,對陀螺測斜點進行加密,測斜的密度主要取決于鉆具組合的造斜能力及可偏離設計距離。在16"鉆井期間,陀螺測斜頻率均嚴格按照此規范操作。

3.3 現場嚴格按照TC防碰掃描圖的指示來定向,實時繪圖計算與臨井中心距

項目組會及時進行TC實時防碰掃描,并制成圖件。在這張圖的指導下,現場能夠非常準確的判斷出下部定向軌跡的方向,達到防碰規避的目標。

3.4 精選適合的鉆井參數、關鍵井段控制ROP

淺層糾斜時需要調整鉆井參數才能達到預期狗腿度。淺部地層松垮,通常情況下采用降低排量的方法來減小鉆頭噴嘴對地層的沖蝕能夠有效的提高馬達滑動時的狗腿度。由于預斜井段通常都比較淺,距轉盤面以下210～350m之間,地層比較軟以及膠結性能差,這樣鉆壓與排量等鉆進參數對機械鉆速和馬達的造斜能力影響很敏感。例如,西江24-3平臺所處的萬山組地層,多以粘土與粉砂為主。在按正常排量和鉆壓鉆進時,機械鉆速都很高。因此,在高防碰風險區域,控制機械鉆進速度,給以足夠的反應時間。并隨時留意泥沙返出量,監視巖屑中是否含有水泥。一旦發現返沙中含有水泥,馬上停止鉆進,現場與陸地需及時溝通,商討下步對策。

3.5 監測鉆井參數指針變化

在高防碰風險區域,司鉆及定向井工程師必須密切關注泵壓及扭矩表的波動變化。必要的時候,可以拿螺絲刀做助聽器,貼近臨井采油樹井口,傾聽其套管噪音。

3.6 泥漿回流管線口安裝磁鐵

在整個鉆井期間,定時清理安裝的磁鐵,密切監視是否有鐵屑返出。

3.7 實時監測MWD隨鉆測量儀器的磁干擾強度

一般情況下,當主井眼與相臨井的中心距小于10m的時候,MWD隨鉆測量儀器的測斜數據會收到相臨井套管的磁干擾影響。鉆井期間應時刻關注MWD工具的磁干擾強度,一旦遇到任何外部磁干擾,必須停止鉆進；待分析計算之后,分清相臨井相對主眼的位置,再繼續鉆進。

3.8 關停防碰風險較大的井

當鉆至高防碰風險區域時,如主井眼泥漿密度無法壓住臨井生產液,應果斷關停臨井采油電泵,避免井井相撞后發生井噴事故,危及平臺作業人員生命及財產安全。

3.9 使用防碰預警系統

在加密井淺層鉆井過程中,引入中國石油大學的科研成果——防碰預警系統。在上部600m以上井段,預警裝置工程師根據收集到的各井井下震動幅值,經過簡單處理解釋后,會對現場防碰作業進行提醒,為鉆井監督決策提供有力的參考資料。

4 結論及建議

(1)表層作業中可能會面臨鉆穿鄰井套管的巨大風險,但隨著摸索和積累一些成功的經驗,已經形成一套行之有效的方法,為南海其它平臺淺層造斜與繞障作業有著重要的借鑒意義。(2)淺層繞障鉆井期間,電纜陀螺定向及陀螺測斜不僅作業時間較久,也影響井下的安全,未來可以考慮使用陀螺隨鉆測量工具來節省定向及測斜時間。(3)目前鉆具組合能夠確保造斜效果,但是效率不高,未來需要考慮進一步優化鉆具組合和優選鉆井參數。(4)繼續加強與高校合作,深化防碰預警系統的處理、解釋,使防碰預警系統能夠更加及時、高效為生產服務。

參考文獻

[1] 董星亮,曹式敬,唐海雄,等.海洋鉆井手冊[M].石油工業出版社,2011,2:304-310.

[2] 侯喜茹,柳貢慧,汪志明,等.井眼軌跡控制系統特征描述及方法研究[J].鉆采工藝,2006,29(1):5-8.