渤海某油田利用模塊鉆機調整井鉆井作業的難點與對策

姬洪剛 卓振洲 張雪峰 和鵬飛 劉鵬飛

摘 要：隨著渤海油田勘探開發的深入進行，老油田在后期調整作業階段面臨著鉆機設備老化、防碰嚴重以及儲層保護要求嚴格等共性問題。渤海某油田為完善邊部注采井網、提高邊部儲量控制程度，提出利用剩余槽口增加4口大斜度井，增加儲量動用程度，提高油田采收率。在設計階段和實施過程中，針對該采油平臺住宿能力有限、模塊鉆機設備老化、表層防碰嚴重、大斜度底礫巖段長鉆具易損壞以及儲層保護要求等問題，通過人員結構優化、設備管理改造、井眼軌跡優化、鉆頭和鉆具優選以及儲層保護工程技術措施的應用，最終順利完成本批次調整鉆井作業，為后續渤海油田此模式下的調整井作業提供了有力的技術儲備。

關鍵詞：調整井；大斜度井；模塊鉆機；設備老化；鉆具優選；儲層保護

1 工程概況

渤海遼東灣某油田為一個近南北走向復合斷塊構造，其東側和北側均以遼西1號斷層為界，西側呈斜坡向凹陷傾沒，受遼西1號斷層影響，派生出一系列近東西向和北東向次生斷層，把整個構造自北向南分為3個斷塊，即1號、2號和3號塊。建有開發平臺一座，分南北兩個槽口區域，A區有5×8共40個槽口（包括單筒雙井槽口1個），在2005～2007年間完鉆41口井，B區為后期新建外掛有5×6共30個槽口，2009～2011年間完鉆26口井，集中開發階段采用模塊鉆機及其配套設施模式。2012年6月為進一步提高油田開發效果，提高油田采收率，油藏部門研究決定利用剩余槽口布置四口大斜度井（井身結構：444.5mm井眼×339.7mm套管+311.2mm井眼×244.5mm套管），以完善邊部注采井網、提高儲量控制程度。

2 作業難點分析

目前渤海油田正處于深入開發階段，鉆井船資源較緊張，利用采油平臺鉆修機、模塊鉆機進行調整井作業的方式越來越普遍。而這種模式存在采油平臺住宿緊張、鉆機設備老化、防碰嚴重以及儲層保護等諸多問題。

2.1 人員住宿量有限

非鉆井作業時間，該采油平臺在滿足救生能力條件下的核定最高住宿人數為120人，定員41人，同時有調剖作業人員11人，而鉆井作業人員量限定在68人以內，這給保證正常作業人員量帶來極大的壓力。

2.2 模塊鉆機設備老化

在設備方面，由于該模塊鉆機設備使用時間較長，主要設備老化較為嚴重、極易損壞，比如配置的TD500PAC頂驅系統，目前該型號在用頂驅唯此一臺，2臺3NB1600型號泥漿泵存在活塞偏磨等情況，原鉆臺配用的液氣大鉗已經使用了7年，部件老化使用效率低，如B27和B29井修理時間均達到單井建井周期的12%，給作業帶來極大的潛在風險。

2.3 防碰問題嚴重

本批井所用槽口是該平臺最后的四個槽口，在周圍已鉆井軌跡的圍繞下，此四口井均存在嚴重的防碰風險，尤其淺層防碰問題突出，如表1。

2.4 底礫巖段長、鉆具易損壞

鉆井在本區揭示的地層，自上而下有：第四系平原組、上第三系明化鎮組和館陶組、東營組，其中東營組東二段為該油田的主要含油層系，館陶組底礫巖巖性為：淺灰色砂礫巖為主，部分灰白色，礫石成分以石英為主，次為火成巖巖塊，少量燧石，礫徑2～3mm，最大4mm，棱角狀，砂成分以石英為主，次為長石及暗色礦物，中粗粒，分選差，泥質膠結。本批次井311.2mm裸眼段平均長2225.25m，其中館陶組底礫巖井段平均219.75m，井斜70.74°，鉆具容易損壞，增加作業的困難，如圖1為已鉆井出井鉆頭照片。

2.5 儲層保護

對于采出井而言，鉆井的真正目的在于最終油氣量的產出，在鉆井作業過程中將儲層損害程度最低化是儲層保護的首要要求。

3 主要技術措施

3.1 優化人員結構

為保證作業的進行，且滿足安全救生能力要求，作業前優化人員結構。削減井口作業人員，將安裝套管頭、油管四通、座套管卡瓦等井口相關作業交予井隊負責，并在作業錢進行培訓、考核；減少地質錄井人員數量，將撈砂工作直接交由地質師負責；限定作業監督數量，白夜班各1人。優化之后人員少而精，在不使用生活支持船的情況下，同樣順利地完成了作業，這為今后調整井作業隊伍精簡化做出了典范，也為模塊鉆機獨立作業的作業模式指明了方向。

3.2 鉆前、作業中加強設備管理

針對設備問題，鉆井作業前組織各路專家、技術人員對各設備進行全面梳理，更換所有有問題部件，對大型設備試運轉，各單項設備達到正常條件后，進行所有設備的聯合運轉，以此檢驗設備能力以及潛在問題；制定嚴格的設備保養規定，尤其加強頂驅的保養要求；現場備足各類備用件，梳理作業周圍平臺設備情況，做到有需要及時可調用。

3.3 優化軌跡、作業過程防碰監測

3.3.1 優化軌跡設計

造斜方面，一般造斜點由外向內逐步加深，同時相鄰井的造斜點深度錯開30m以上[1]，以防止井眼間竄通和磁干擾，由于本批次四口大斜度井均使用近外排槽口，如圖2，因此控制造斜點在140～170m之間，做表層預斜作業，使用高彎角馬達（1.5°單彎單扶）鉆具保證造斜率。鉆具組合：444.5mm鉆頭 +244.5mm泥漿馬達（1.5°，438mm直翼扶正套子）+203.2mm浮閥接頭 +400mm扶正器+203.2mm非磁鉆鋌+203.2mm MWD+203.2mm非磁鉆鋌+203.2mm定向接頭+203.2mm 隨鉆震擊器 +X/O+127mm加重鉆桿×14。鉆井參數：鉆壓盡量跟上，初始排量2300L/min，待確認造斜正常后可逐步提高排量至正常，頂驅轉速50～60r/min。在槽口井序方面，盡量均布井口，使井眼軌跡呈放射狀分布，避免不必要的交叉風險。

3.3.2 鉆進過程防碰監測

鉆井作業前由定向井工程師做單井作業計劃及防碰方案，同時利用作業間隙時間組織定向井、司鉆、錄井人員進行作業內容、海油《叢式井防碰與碰后處理要求》文件的宣貫，進一步提高防碰意識、明確出現防碰的各種征兆，加強防碰技能。鉆進至造斜點后，做陀螺定向和上部井眼軌跡的陀螺復測，在此基礎上進一步優化定向井防碰方案。由于老井數據精確度和測斜儀器誤差存在的影響，其中B27井表層鉆進至214.8m，出現鉆具蹩跳、機械鉆速降低至1m/h、振動篩出現較多水泥、監聽B10井出現異響等嚴重的井眼碰撞征兆，通過陀螺復測確定與B10井中心距0.85m，最后進行回填側鉆。B30井表層鉆進至226m，同樣出現防碰征兆，通過分析預計與鄰井B11井中心距1.2m，最終現場通過優化軌跡，調整工具面，順利滑槽通過防碰點。

3.4 優選鉆頭及鉆具組合

3.4.1 鉆頭優選

對已鉆大斜度井館陶組地層使用鉆頭統計如下表2，BD606KG型未能鉆穿館陶組底礫巖并且出井后磨損情況相當嚴重，而MS1963SGS和CK606KG型PDC鉆頭雖然鉆穿，但出井情況也很糟糕。經過與鉆頭廠家溝通，對原CK606KG鉆頭做了一些改進，使用雙排齒+二級減震齒結構PDC鉆頭，但仍未能一趟鉆穿館陶，出井外排齒完全磨損。進一步分析出井鉆頭及地層巖性，得出一只鉆頭鉆過館陶組上部大段中砂巖、含礫砂巖段之后已經有相當程度的損壞，因此單只鉆頭不足以鉆穿館陶上部砂巖和底礫巖。據此決定二開第一趟鉆使用7刀翼、雙排齒抗磨損PDC鉆頭[2-4]，解放機械鉆速鉆進，鉆至底礫巖頂起鉆更換牙輪鉆頭。牙輪鉆頭優選可靠性高的進口Smith鉆頭（軸承額定使用壽命50萬轉）和江漢HJT537GL，保證一次鉆穿館陶組底礫巖。之后確認進入東營組后，起鉆更換5刀翼，強攻擊性PDC鉆頭鉆進至完鉆井深，實踐表明效果良好。

3.4.2 鉆具組合

針對本井館陶組底礫巖井段鉆進困難、鉆具易損壞，二開311.2mm裸眼段長、扭矩較大以及大斜度井段易形成巖屑床、攜砂困難的問題，通過底礫巖及以上井段使用高扭矩泥漿馬達（7/8頭）鉆具、下部東營組使用旋轉導向鉆具來解決。馬達鉆具組合：311.2mm 鉆頭+244.5mm泥漿馬達（1.15°，308mm直翼扶正套子）+203.2mm 浮閥接頭+269.9mm 扶正器+203.2mm 非磁鉆鋌+203.2mm MWD+203.2mm非磁鉆鋌+203.2mm 隨鉆震擊器+X/O+127mm加重鉆桿×14根。旋轉導向鉆具組合：311.2mm鉆頭+228.6mm PD Xceed+209.6mm ARC+209.6mm Telescope+203.2mm 非磁鉆鋌+203.2mm隨鉆震擊器 +X/O+127mm加重鉆桿×14根。

3.5 儲層保護工程技術措施[5-6]

為保證本批次鉆井能達到預期產量目標，在311.2mm井眼儲層段各選兩口井分別使用麥克巴Ultradril體系（B29、B30）和中海油服陽離子體系（B27、B28）進行儲層保護效果的對比。同時制定和執行嚴格的儲層保護工程技術措施：進入儲層前進行短起下鉆，更換高目數（140目及以上）篩布，充分循環清除井漿中的有害固相，補充高濃度封堵膠液，提高鉆井液的承壓封堵能力；儲層段鉆進期間，控制鉆井液API失水<4ml，密度走設計低限；儲層段起下鉆及下套管，控制速度，減小壓力激動等。最終四口井產量均超過配產要求，生產形勢良好，如圖3。

圖3 產量對比圖

4 結束語

隨著渤海油田開發的深入進行，利用模塊鉆機和鉆修機的作業模式普遍使用，而對于某些長期閑置設備在進行后續調整作業時，會碰到上文中提到的諸多問題，這給調整井作業帶來極大的不便，通過人員結構優化、設備管理、井眼軌跡優化、鉆頭和鉆具優選以及儲層保護工程技術措施的應用，可以保證作業的順利完成，這對渤海后續此模式調整井作業有極大的借鑒意義。

參考文獻

[1]海洋石油鉆井手冊[M].北京：石油工業出版社，2009.

[2]付建民，韓雪銀，等.PDC鉆頭防渦技術在礫巖地層中的探索與應用[J].石油鉆采工藝，2012，S1：5-6.

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[4]李天明，李大佛，等.用于礫石夾層鉆井的新型PDC鉆頭的研制與使用[J].探礦工程，2006，8：57-59.

[5]姜偉.儲層保護技術在渤海油田開發中的應用[J].中國海上油氣（地質），2002，16（6）：394-396.

[6]李玉光.海洋石油高孔高滲油田開發儲層保護研究[J].中國海上油氣（工程），2001，13（4）：42-45.

作者簡介：姬洪剛，男，工程師，畢業于河北大學國際經濟與貿易專業，本科學位，主要從事海洋石油鉆完井技術監督及管理工作。