海油陸采鉆完井技術現狀分析

于琛 李萍 姜曉輝 王建龍 賈培娟 羅潔 劉軒 楊振 張美玲

1. 中國石油集團渤海鉆探工程有限公司工程技術研究院 天津 300280 2. 中國石油大學（北京） 北京 102249 3. 山東科瑞油氣裝備有限公司 山東 東營 257000

隨著海洋石油勘探開發技術的不斷發展，深水海域油氣資源的鉆采技術和配套設備也不斷完善。但是，灘海區域處于沿岸潮間帶與深水域之間，由于灘涂地區的潮汐影響極其嚴重，駁船很難靠近油井場地的目標位置，相對油田建設而言，屬于高難度施工區域[1]。“海油陸采”是指通過圍海造堤或建設人工島，并采用與陸地油氣藏相似的鉆井采油方式，實現對灘海油氣資源的效益開發。它是在特殊的灘海環境條件、海工技術和陸采技術而形成的灘海油藏開發模式[2-5]。

1 海油陸采叢式鉆井技術

由于海油陸采技術是在人工島上進行鉆進，為了使人工島控制更多的儲層、更大的儲層面積，降本增效，使用了叢式井技術。

1.1 常規鉆井防碰技術

常規鉆井防碰主要通過防碰掃描、分離系數計算和柔性鉆具進行防碰繞障。

灘海人工島井口間距小，井網密集，井眼軌跡在地下交錯，極易發生井眼相碰，因此人工島上作業需要結合防碰掃描計算來評估井眼碰撞的風險。目前常用的防碰掃描算法有法面距離掃描、水平面距離掃描和最近距離掃描三種[6]；分離系數計算方法是評估井眼碰撞風險的主要方法之一。分離系數的計算方法主要包括：傳統方法、垂足曲法、中心向量法、最小間距法和縮放法[7]；

柔性鉆具技術在增大井眼直徑、增加延伸極限和可操控性等方面優勢明顯，其由鉆桿短節鉸接相連而成，通過控制鉆桿短節長度和短節之間彎角（以下稱短節夾角），對鉆具造斜能力進行調控，以滿足不同曲率半徑分支井眼的鉆井要求[8]。在灘海地區使用柔性鉆具需要搭配高轉速螺桿鉆具，能夠在保持高鉆進速度的情況下保證井眼的實鉆井眼軌跡與設計井眼軌道誤差較小。

1.2 磁導向防碰技術

磁性導向鉆井技術是指利用磁性導向儀器測量信號源和儀器位置的距離和方位信息，控制井眼軌跡在目的層連通或者平行，是現有的導向鉆井技術的有效補充。磁性導向儀器根據磁場信號來源不同可分為兩大類：主動磁場信號和被動磁場信號。其中被動磁場信號儀器在灘海油田鉆井施工現場中應用的更加普遍。被動磁場信號指的是完井套管本身產生的磁場信號或者是完井下入的磁性短套管產生的磁場信號。根據產生的磁場信號實現空間定位，主要包括水平井井眼軌跡跟蹤系統（PWT）、磁場信號跟蹤系統、磁測距系統（PMR）等。在南堡1-3人工島中使用了被動防碰的工藝，能夠實現4-6m的磁感應控制半徑。

1.3 單筒雙井關鍵技術

單筒雙井技術是在采用較為成熟鉆井工藝的前提下，使用一個井位部署二口井的方法。該方法有效地突破了技術瓶頸，實現了有限井位多布井的目的，進而節省了油氣田開發的費用。埕海1-1島和埕海2-2人工島都使用了單筒雙井技術提高了槽口利用率，有效解決了布井需求，提升了開發效果。埕海2-2人工島單筒雙井分為26寸井口及36寸井口兩種類型，二開型單筒雙井一開444.5鉆頭鉆完后采用580mm擴眼器擴眼后下入雙244.5mm套管，三開型單筒雙井一開采用占位鉆具形式使兩井眼分離。

2 海油陸采大位移鉆井技術

海油陸采作業中根據靶點的遠近和密集程度使用了水平井、大位移井等多種井型。大位移井技術在海油陸采中的應用，擴大了人工島的控制范圍，提高了單個人工島平臺的利用效率。

2.1 鉆井液技術

鉆井液技術關系到大位移井井壁穩定、攜巖及井眼凈化、潤滑及摩阻扭矩控制、油層保護等多個環節。灘海地區部署的均是大斜度、大位移定向井，由于地層原因攜砂困難，易形成巖屑床；安全密度窗口窄，極易發生井漏，起下鉆阻卡已成為普遍現象，因此，井壁穩定、防漏堵漏、清潔井眼成為該區的施工難點。根據地質條件和儲層差異，各油田中的鉆井液選型也不完全相同。

2.2 降摩減阻技術

受地面條件和地質靶點的制約，灘海陸岸井臺大多數井型設計為大位移井及水平井。鉆井實踐中發現：滑動鉆進時井壁對鉆具的摩阻太大，導致鉆壓無法平滑地傳遞，經常出現托壓、壓差卡鉆現象：由于水平段鉆柱所受摩阻較大，鉆壓無法有效傳遞到鉆頭上；長距離穩斜段由于井斜角較大，大部分鉆壓損失在克服井壁摩阻上，產生托壓現象，降低了鉆探效率。

因此，水力振蕩器是目前緩解定向托壓最有效的方法之一。該工具可產生軸向振動，帶動附近鉆具振動，降低鉆具與井壁之間的摩擦阻力，增強鉆壓傳遞的有效性，提高滑動鉆進效率，解決定向托壓問題。

2.3 井眼清潔技術

井眼清潔對海油陸采作業中鉆井速度、鉆井井下安全、油氣層保護等鉆井中的工藝問題具有不可忽視的作用。目前商業化應用的井眼凈化工具主要有Halliburton公司的井眼凈化工具Cuttings Bed Impeller（CBI）；OILSCO公司的Hole clean系列井下工具；渤海鉆探工程技術研究院研發的BH-HCT井下工具、中海油能源發展工程技術公司研發的巖屑床破壞器和中石化集團勝利石油工程有限公司研發的巖屑床清除器等。

2.4 鉆井提速技術

海油陸采技術主要使用鉆井提速工具來有效地解決大位移井鉆進中機械鉆速低的難題。在大港油田海油陸采作業中使用的新型鉆井提速工具是自主創新研制的BH-IMT液動沖擊器，其結構示意圖見圖1。

圖1 BH-IMT液動沖擊器結構圖

經過了在大港、冀東等地區現場試驗，試驗井段相使用比鄰井平均機械鉆速提高35.6%，節約鉆井周期82天。在大港油田的某井進行了“Φ244mm液動沖擊器+203mm水力振蕩器”的組合應用，滑動鉆進期間鉆壓穩定在120～140kN，工具面穩定，無托壓現象，節省了滑動鉆進行程時間，平均機械鉆速2.69m/h，提高94.93%。

3 海油陸采固完井關鍵技術

在海油陸采技術中固、完井作業也是十分重要的一環。因為灘海地區的地質原因，容易出現井塌等復雜井下事故，所以結合灘海的海洋環境與陸采技術中的固、完井技術，形成適用灘海地區的優質、低成本的固、完井技術顯得尤為重要。

3.1 海油陸采固井關鍵技術

灘海地區海油陸采固井工藝的主要難點是防竄難度大、頂替難度大。為了解決這個問題，灘海地區使用了新型渦輪式振動固井方案。振動固井可以使膠結面的鉆井液殘留減少、頂替效率提高，密封承壓能力大為提高，總體上界面膠結質量得到顯著提高；可以改變水泥漿的頂替流態，其周向流速給井壁增加周向剪切驅動力，易于攜帶近井壁的泥漿和沖刷井壁上的泥餅，特別在不規則井徑處以及對因套管偏心造成的窄邊的泥漿頂替；下套管時如遇砂卡，可接泵循環，振動可起到解卡作用。

3.2 海油陸采完井關鍵技術

灘海地區由于完井方法不一樣，具體的完井工藝和完井作業也不同。由于灘海地區儲層經常出現高相對密度、高黏度、低凝固點、低含蠟量、油層層數多，油水關系復雜等情況。因此經常出現油層出砂、檢泵頻繁、生產周期短等問題。表1中總結了渤海灘海地區油田常用的防砂完井方法。

4 分析與結論

（1）我國渤海灘海地區使用常規鉆井防碰技術和磁導向防碰技術進行防碰繞障，利用單筒雙井技術實現有限井位多布井的目的，降低了叢式井的開發成本，增加了海油陸采技術的開發效率；

（2）我國渤海灘海地區海油陸采大位移井作業中形成了一套完整的鉆井液選型方法，使用水力振蕩器、巖屑床清除器、液動沖擊器等來實現降摩減阻、井眼清潔和鉆井提速的目的；

（3）在海油陸采作業中使用振動固井裝置、礫石充填完井、防砂完井等方法來解決渤海灘海地區因地質因素導致的固完井作業難題。形成了一套適用灘海地區的優質、低成本的固完井技術；