031哈萨克斯坦扎那若尔油田侧钻短半径水平井工艺技术应....doc

PAGE  PAGE 5 ★★★★★ 哈萨克斯坦扎那若尔油田侧钻短半径水平井工艺技术应用 钱 峰　杨立军　段德兵　雍富华　 （吐哈勘探开发指挥部工程技术研究院） 摘 要：哈萨克斯坦扎那若尔油田侧钻短半径水平井的应用，是属于国内造斜率最高的一批侧钻短半径水平井，技术难度大。本文分析哈萨克斯坦侧钻短半径水平井的技术特点，通过优化短半径井水平井的开窗方式和剖面设计、优选钻具组合及现场实验、进行有磁条件下的精确定向侧钻技术、高造斜率定向测量及轨迹控制技术研究、钻井液技术研究，形成一套侧钻短半径水平井钻井工艺技术，钻成了4口侧钻短半径水平井，为扎那若尔油田的无产能和停产井的改造，提供有效的技术手段。 关键词：扎那若尔 短半径 水平井 开窗侧钻 一、简介 CNPC-阿克纠宾油气股份公司下辖扎那若尔油田，地处哈萨克斯坦西哈萨克斯坦滨里海盆地，位于哈萨克斯坦共和国阿克纠宾斯克正南240Km处。目的层位为石炭系油藏，纵向上分为KT-Ⅰ和KT-Ⅱ两套储层，KT-Ⅰ油藏埋深2700～2800m，KT-Ⅱ油藏埋深3800～3900m。扎那若尔油田压力低，地层产能不足，油藏动用程度低，存在大面积的剩余油亟待开发，而且已开发了几十年，有相当数量的套损井、低效井、落空井等报废井处于停产状态，这些井总数达到100多口。应用侧钻短半径水平井技术对油田套损井、低效井、落空井等报废井进行改造，不仅能有效降低开发费用，而且避开了上部复杂层段，可有效缩短钻井周期，保证了成功率。从2005至今在在扎那若尔油田共完成了490、207、133、489四口套管开窗侧钻短半径水平井，取得良好的经济效益。 二、主要技术难点 扎那若尔油田KT-Ⅰ油藏灰岩顶距目的油层厚度最大不超过50米，要实现在灰岩内开窗，裸眼完井的目的，侧钻水平井造斜段需采用短半径技术。目前国内短半径水平井设计造斜率一般控制在1.1～1.2°/m之间，井眼曲率半径一般控制在50m-45m之间。而扎那若尔油田侧钻短半径水平井设计造斜率起码要达到1.45°/m以上，井眼曲率半径小于40m，因而在钻井工具、仪器、水平井设计与施工工艺、井下事故的预防与处理工艺方面具有相当大的难度。除此以外，由于扎那若尔油田使用的φ168.3mm油层套管为前苏联规范，国内很少使用，使用的φ139.7mm油层套管也多为厚壁套管，内径小，无与之配套的现成的开窗一体化工具，需重新设计和加工。扎那若尔油田侧钻短半径水平井面临的主要技术难点有： ①、侧钻短半径水平井的初始侧钻段，受原井套管的影响，不可避免会存在严重的磁干扰，难以确定准确的造斜方向，而且在数十米的有限增斜井段内也不可能再进行较大范围的方位调整，因此实现在有磁条件下的精确定向侧钻难度很大。 ②、受原井套管内径的限制，大度数的螺杆很难下入，要达到1.4°/m以上的造斜率非常困难，同时由于井眼曲率变化大，动力钻具在井眼中受弯曲应力影响，易发生钻具脱落、折断等钻具事故。 ③、短半径水平井造斜段井眼曲率大，在水平段延伸的钻进中，采用滑动方式钻进，由于摩阻大，易发生钻柱“自锁”现象，施加钻压困难；采用旋转方式钻进时，处于高曲率井段的钻柱，受到较大弯曲应力影响，易发生疲劳破坏，导致井下复杂。 ④、在高造斜率条件下，现有常规随钻测量仪器不能有效工作，出现不能下至预定测量位置或弯曲损坏的情况。 ⑤、侧钻短半径水平井造斜井段短、造斜率高，测点滞后问题显得尤为突出（有线测量7米、MWD测量10米），造斜率预测不准，便很难调整，增加了井眼轨迹控制的难度。 三、主要技术方案 侧钻短半径水平井钻井技术主要包括套管开窗优选优化技术、井眼轨迹的优化设计技术、有磁条件下的精确定向侧钻技术、高造斜率定向测量及轨迹控制技术、钻井液技术及固井完井技术等。 1、套管开窗优选优化技术 国内的侧钻短半径水平井一般采用锻铣开窗，主要是考虑锻铣开窗距上窗口8米可消除磁干扰，有利于尽快定向增斜。采用磨铣方式开窗，一般需转盘钻进20-30米，待新老井眼的夹壁墙厚度超过0.5米后套管的磁干扰基本消失后，方可进行准确的定向作业；对于曲率半径仅有40米的短半径水平井，可供增斜的井段将大大缩短，后续施工极为困难。 哈萨克斯坦扎那若尔油田的侧钻短半径水平井，如果采用锻铣方式开窗，由于套管壁厚，钢级高，锻铣刀磨损严重，需要更换多套刀片，开窗周期长；同时，因开窗井深，刀片钻压和转速很难精确控制，极易造成卡钻等事故；开窗铁屑量大，大量的铁屑增加了钻井液携带的难度，易造成井下复杂与事故。针对扎那若尔油田实际情况，原则上只能采用磨铣开窗方式开窗，磨铣开窗与锻铣开窗相比不仅能缩短开窗周期，而且开窗成功率高。虽然磨铣开窗方式磁干扰井段长，由于斜向器可产生一定