水平井高效實(shí)施新技術(shù)在渤海油田的應(yīng)用

王昆劍，趙少偉，和鵬飛，岳文凱

（1.中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津　300452；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津　300452；3.中國(guó)石油大學(xué)（北京），北京　102200）

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水平井高效實(shí)施新技術(shù)在渤海油田的應(yīng)用

王昆劍1，趙少偉1，和鵬飛2，岳文凱3

（1.中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津300452；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津300452；3.中國(guó)石油大學(xué)（北京），北京102200）

摘要：隨著油田開(kāi)采時(shí)間的增加，油田逐漸暴露出油層層間矛盾突出、注入水突進(jìn)明顯、部分區(qū)塊或井組含水較高，局部區(qū)域單井控制剩余儲(chǔ)量相對(duì)較高等問(wèn)題。以水平井對(duì)油田進(jìn)行調(diào)整能夠更好的動(dòng)用剩余儲(chǔ)量，解決厚油層生產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)的層內(nèi)矛盾，同時(shí)，多層部署水平井能夠?qū)崿F(xiàn)分層開(kāi)采，能夠緩解由于層間非均質(zhì)性以及邊水推進(jìn)程度不同等因素引起的層間矛盾。S油田是一個(gè)典型的老油田，通過(guò)在該油田應(yīng)用水平井高效開(kāi)發(fā)新技術(shù)，機(jī)械鉆速提效52.72%、工期提效31.94%、產(chǎn)量超配產(chǎn)39%，具有良好的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：老油田；水平井；鉆完井；提效

為了緩解S油田層間、層內(nèi)矛盾，進(jìn)一步提高水驅(qū)動(dòng)用程度和采收率，達(dá)到合理高效開(kāi)發(fā)油田的目的，2013年開(kāi)始對(duì)油田實(shí)施Ⅱ期綜合調(diào)整，其中以水平井為主對(duì)油田構(gòu)造低部位（原油黏度相對(duì)較大）進(jìn)行調(diào)整能夠更好的動(dòng)用剩余儲(chǔ)量，解決厚油層生產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)的層內(nèi)矛盾，同時(shí)，多層部署水平井能夠?qū)崿F(xiàn)分層開(kāi)采，能夠緩解由于層間非均質(zhì)性以及邊水推進(jìn)程度不同等因素引起的層間矛盾［1，2］。

1　水平井高效鉆完井關(guān)鍵技術(shù)

1.1新型旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具

水平井提效開(kāi)發(fā)關(guān)鍵是選用可靠而高效的鉆井工具。項(xiàng)目組經(jīng)過(guò)調(diào)研并論證后，最終選用斯倫貝謝第三代旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具－PD Archer。該工具為斯倫貝謝最新一代旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具，兼顧第一代、第二代旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具優(yōu)勢(shì)，本體具有類似常規(guī)電動(dòng)機(jī)的可調(diào)彎角（0.6°、0.8°、0.9°、1°），通過(guò)本體彎角與內(nèi)部導(dǎo)向偏移可產(chǎn)生理論最高可達(dá)15°/30m的高造斜率，能夠滿足軟硬不同地層以及夾層時(shí)的高造斜率要求，并可實(shí)現(xiàn)疏松地層的裸眼懸空側(cè)鉆等作業(yè)，是目前國(guó)際上最先進(jìn)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具（見(jiàn)圖1）。PD Archer固有的全程旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)，大幅度降低了機(jī)械卡鉆和壓差卡鉆的風(fēng)險(xiǎn)，良好的井壁質(zhì)量也有利于后期完井作業(yè)的實(shí)施［3，4］。

圖1　PD Archer旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具

PD Archer是一套混合式的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)，其推力塊設(shè)置在工具本體內(nèi)部，不與地層接觸，所以系統(tǒng)更穩(wěn)定、更可靠。其定向原理為：推力塊在鉆井液動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)下推動(dòng)本體扶正器加大造斜率能力（推靠式）；同時(shí)系統(tǒng)萬(wàn)向軸按照指令驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鉆頭方向的制定（指向式）。這種獨(dú)特的混合式設(shè)計(jì)降低了對(duì)井壁接觸的依賴，實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)在井眼任意位置進(jìn)行裸眼側(cè)鉆的目標(biāo)。全新的控制單元的設(shè)計(jì)允許在鉆進(jìn)過(guò)程中使用更高的鉆井液密度和更大的排量范圍［5，6］。

1.2無(wú)化學(xué)源隨鉆測(cè)井工具

NeoScope是斯倫貝謝最新第三代無(wú)化學(xué)源隨鉆測(cè)井儀器（見(jiàn)圖2），是目前行業(yè)中唯一采用脈沖中子發(fā)生器（PNG）的隨鉆測(cè)井儀器，具有最短且測(cè)井速度最快的多功能測(cè)量。該儀器安全的結(jié)合鉆井和地層評(píng)價(jià)傳感器于一體，具有20條電阻率、自然伽馬、中子孔隙度、密度、超聲波井徑成像、俘獲能譜-巖石巖性信息、地層巖石物性和分辨流體等多項(xiàng)地層評(píng)價(jià)測(cè)量手段；并可以通過(guò)環(huán)空壓力數(shù)據(jù)和三軸震動(dòng)數(shù)據(jù)優(yōu)化鉆井參數(shù)；其靠近鉆頭的集成傳感器設(shè)計(jì)降低了深度的不確定性和鉆井液侵入的影響。

圖2　NeoScope隨鉆測(cè)井工具

1.3防砂方式的選擇

綏中油田儲(chǔ)層發(fā)育，物性較好，孔隙度在28%～35%，平均31%，高于30%，出砂可能性大。根據(jù)前期開(kāi)發(fā)井的實(shí)際應(yīng)用情況，借鑒渤海各油田優(yōu)質(zhì)篩管防砂經(jīng)驗(yàn)［7-10］，設(shè)計(jì)8-1/2″裸眼+優(yōu)質(zhì)篩管防砂井均采用7″優(yōu)質(zhì)篩管，并采用77孔/英尺，88孔/英尺，99孔/英尺，110孔/英尺的梯級(jí)優(yōu)質(zhì)篩管作為井下防砂管柱（見(jiàn)圖3），其技術(shù)特點(diǎn)如下：

過(guò)濾層采用活動(dòng)式卷筒搭頭重疊做成，無(wú)焊接，過(guò)濾網(wǎng)可在過(guò)濾套筒中有限地伸縮，減少了壓力變化對(duì)過(guò)濾網(wǎng)造成傷害的可能性。

面對(duì)全球氣候日益惡劣，霧霾天氣頻現(xiàn)的情況，大華透霧技術(shù)不僅提升了監(jiān)控感知產(chǎn)品的感知力和穩(wěn)定性，進(jìn)一步維護(hù)了大眾的安全和利益，而且也為霧霾、煙塵、水汽頻發(fā)的特定場(chǎng)景，筑起了一道視頻防控的堅(jiān)實(shí)屏障。

受內(nèi)外壓變化時(shí)，套筒內(nèi)過(guò)濾網(wǎng)可自由伸張和收縮，解除在篩管外表面孔眼上形成的堵塞，重新建立合理的砂橋，從而提高滲透能力。

篩管在下入過(guò)程中，在扭矩的作用下，由于過(guò)濾網(wǎng)可在一定范圍內(nèi)伸縮，過(guò)濾網(wǎng)不受扭矩的影響，網(wǎng)孔不易變形，保證了篩管的防砂精度。

過(guò)濾套筒內(nèi)表面與開(kāi)孔基管外表面留有一定的環(huán)形空間，保證了整根篩管的高滲透性能，其過(guò)濾網(wǎng)基管覆蓋率達(dá)70%。

本體底部焊接扶正片，減少下入摩阻。

水平井采用梯級(jí)篩管防砂工藝，使井端壓力得到了控制，同時(shí)又令遠(yuǎn)井端開(kāi)放，整體上梯級(jí)篩管平衡了壓力和產(chǎn)量的分布，有利于形成理想的水錐和達(dá)到延長(zhǎng)油井生產(chǎn)壽命的目的。

1.4油水層的封隔

由于側(cè)鉆小井眼水平井，在水平段生產(chǎn)層位之上，必然存在眾多其他油、水層，如何封隔這些油、水層，以保證生產(chǎn)層位的正常生產(chǎn)，成為了一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

圖3　STARS ACS優(yōu)質(zhì)篩管

圖4　國(guó)產(chǎn)STAR遇油（遇水）膨脹封隔器及脹封示意圖

1.5水平井洗井作業(yè)

刮管洗井作業(yè)是水平井作業(yè)的關(guān)鍵步驟之一，能有效將井筒內(nèi)鉆井附件碎屑和沉砂清理干凈，一方面保證防砂管柱順利下入到位，另一方面防止篩管堵塞，保護(hù)儲(chǔ)層。

為了保證水平井洗井效果，采取了如下措施：

（1）優(yōu)化洗井程序，增加泥漿洗井步驟。刮管管柱到位后，先用泥漿洗井2周，利用泥漿攜砂效果好特點(diǎn)，將井筒內(nèi)雜質(zhì)清理干凈。

（2）優(yōu)化洗井流程，增加洗井排量。前期修井機(jī)因設(shè)備的限制，初期鹽水的洗井排量1 400 L/min～1 500 L/min，洗井時(shí)間長(zhǎng)且效果差，通過(guò)利用支持平臺(tái)沖樁管線，增加一條循環(huán)通路的方式，洗井排量提高至2 000 L/min～2 100 L/min，節(jié)約洗井時(shí)間，提高了作業(yè)效率（見(jiàn)圖5，圖6）。

2　實(shí)施效果

通過(guò)在綏中油田應(yīng)用該技術(shù)（見(jiàn)圖7，圖8），軌跡控制及參數(shù)錄取全都滿足地質(zhì)油藏部門要求，并在節(jié)省工期、提高鉆井時(shí)效顯著，單井平均超配產(chǎn)30%以上。

圖5　項(xiàng)目初期鹽水過(guò)濾流程示意圖

圖6　改進(jìn)流程后鹽水過(guò)濾流程示意圖

圖7　水平段工期對(duì)比圖

圖8　機(jī)械鉆速對(duì)比圖

3　結(jié)論

（1）使用PD Archer旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具在水平段鉆井作業(yè)中提效顯著，工期提效31.94%、機(jī)械鉆速提效52.72%，間接減少了單井成本，具備大規(guī)模推廣使用條件。

（2）在水平段疏松砂巖中鉆進(jìn)，PD Archer可以保證造斜率，滿足軌跡要求，實(shí)際應(yīng)用中內(nèi)調(diào)彎角0.8°即可實(shí)現(xiàn)7°～8°/30m的全角變化率，且平均分布于造斜段，軌跡相對(duì)平滑，所有水平井完井防砂管柱均一次性到位。

（3）水平段機(jī)械鉆速的大幅提升減少了儲(chǔ)層段在鉆井液中的浸泡時(shí)間，減少了鉆井液對(duì)儲(chǔ)層的污染，保證了油井產(chǎn)能。

（4）現(xiàn)階段PD Archer僅有4檔控制工具力度，使用中應(yīng)根據(jù)近鉆頭連斜及地層造斜趨勢(shì)提前控制工具，盡量保證軌跡平滑。

（5）NeoScope工具使用電子激發(fā)源，無(wú)運(yùn)輸、儲(chǔ)存化學(xué)源的風(fēng)險(xiǎn)；在井口無(wú)任何放射性污染，可以很好的保證井口操作人員人身安全。

（6）NeoScope電子激發(fā)源可以在井下通過(guò)指令予以關(guān)閉，可以避免因井下復(fù)雜情況造成的放射源落井事故。

（7）NeoScope工具資料錄取精度高、速度快，110m/h的機(jī)械鉆速亦可滿足資料錄取要求，較上一代隨鉆LWD測(cè)井工具提效22.22%。

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New technology implement for horizontal section in Bohai oilfield

WANG Kunjian1，ZHAO Shaowei1，HE Pengfei2，YUE Wenkai3
（1.Tianjin Branch of CNOOC Ltd.，Tianjin 300452，China；2.CNOOC EnerTech-Drilling & Production Co.，Tianjin 300452，China；3.China University of Petroleum（Beijing），Beijing 102200，China）

Abstract:With the development of oilfield，there are some problems，like fingering during water-flooding，high local water content，more local residual. The development of horizontal well can solve these problems. S oilfield is a typical old oil field. Through the application of new technologies，using of PD Archer and NeoScope，a series of completion technologies，lifting efficiency 52.72%，reduce duration 31.94%，production over 39%.Get a good application prospects and economic benefits.

Key words：old oilfield；horizontal well；drilling and completion；improve efficiency

中圖分類號(hào)：TE257.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-5285（2016）06-0035-05

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2016.06.009

*收稿日期：2016－05-26

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技重大專項(xiàng)－海上稠油油田高效開(kāi)發(fā)示范工程，項(xiàng)目編號(hào)：2011ZX05057-002。

作者簡(jiǎn)介：王昆劍（1983－），2005年畢業(yè)于西南石油大學(xué)石油工程專業(yè)，學(xué)士學(xué)位，工程師，主要從事于鉆完井作業(yè)。