趙蘇文,段澤輝,顧純巍,羅 鳴,徐一龍

(1.中海油能源發(fā)展股份有限公司監(jiān)督監(jiān)理技術(shù)分公司,廣東湛江524057; 2.中海石油(中國)有限公司湛江分公司,廣東湛江524057)

Hydraulic套管開窗工具在南海西部油田的首次應(yīng)用

趙蘇文1,段澤輝2,顧純巍2,羅 鳴2,徐一龍2

(1.中海油能源發(fā)展股份有限公司監(jiān)督監(jiān)理技術(shù)分公司,廣東湛江524057; 2.中海石油(中國)有限公司湛江分公司,廣東湛江524057)

南海西部油田的潿洲11-1N-A12井是一口探邊注水井,該井采用威德福公司最新型的液壓磨銑套管開窗工具在9-5/8”套管內(nèi)進行開窗側(cè)鉆,僅用一趟鉆就實現(xiàn)了定向、座掛、開窗、修窗和鉆進新地層14.12 m,大大節(jié)約了鉆井時間。介紹了威德福公司的Hydraulic套管開窗系統(tǒng)的組成部件及工具的優(yōu)點,分析了如何在開窗作業(yè)過程中進行鉆井參數(shù)控制,總結(jié)了關(guān)于工具的送入、脫手、定向和窗口質(zhì)量控制等方面的一些經(jīng)驗,可以為以后類似井的套管開窗作業(yè)提供技術(shù)參考。

海洋鉆井;斜向器;隨鉆測量;套管開窗;修窗

為了降低海洋鉆井昂貴的費用投入,海洋石油鉆井作業(yè)者經(jīng)常在一個較小的井口平臺上鉆多口叢式井,由于平臺井眼數(shù)量有限,利用套管開窗技術(shù)鉆側(cè)鉆井就變得越來越廣泛。

由于海洋作業(yè)的特殊性,通過對老井的開窗側(cè)鉆,可以實現(xiàn)平臺的挖潛生產(chǎn),延長生產(chǎn)平臺的使用年限,最大限度的實現(xiàn)生產(chǎn)平臺的開發(fā)效益;對于復(fù)雜井,在可以實現(xiàn)地質(zhì)油藏目的的前提下,放棄下部的復(fù)雜井段,從上部套管內(nèi)開窗側(cè)鉆,是一種經(jīng)濟,有效的處理方法,具有廣泛的應(yīng)用價值;對于海洋探井,主井眼結(jié)束后,從上部套管內(nèi)開窗側(cè)鉆,實現(xiàn)另一口探井的作業(yè),減少移井位等拆遷和遷裝作業(yè)時間,大幅度地降低了勘探成本。

套管開窗側(cè)鉆是一種特殊的工藝,其基本原理就是在選定的施工井段某位置下入一個斜向器,待固定后利用斜向器的導(dǎo)斜和造斜作用,使用專用的磨銑工具,把銑鞋推向套管一側(cè),在套管側(cè)面開窗,然后按設(shè)計方位側(cè)鉆出套管并進入一定深度的地層[1]。

潿洲11-1N-A12井是南海西部油田的一口探邊注水井,在主井眼完鉆后發(fā)現(xiàn)油藏邊界無油的情況下,作業(yè)者臨時決定改為注水井,由于9-5/8″套管下深較深,在裸眼段側(cè)鉆無法滿足地質(zhì)油藏中靶要求,決定采用套管開窗側(cè)鉆。

該井利用威德福公司最新型的Hydraulic磨銑套管開窗工具,整個開窗工藝流程較復(fù)雜,本文將該工具的特點及開窗作業(yè)流程做了詳細(xì)的描述,可為以后類似的開窗側(cè)鉆作業(yè)提供技術(shù)參考。

1 井眼概況

潿洲11-1N-A 12井是南海西部油田的一口常規(guī)定向井。該井作業(yè)水深39 m,30”隔水管入泥37 m,13-3/8”套管下深1 039.5 m,9-5/8”套管鞋深度2 513.08 m,三開8-1/2”井段的完鉆深度為3 203 m,未下套管;該井140 m就開始造斜,至完鉆井深時,井斜為50.7°,井斜方位86°,垂深2 130.2 m,水平位移2 220.3 m。在主井眼未發(fā)現(xiàn)油跡的情況下,改該井為注水井,于是進行臨時棄井,在裸眼段注三個回填水泥塞,分別是3 185～2 985 m,2 985～2 785 m,2 785～2 600 m,整個裸眼段回填后,在9-5/8”套管鞋處注水泥塞,深度為2 600～2 461 m,見圖1。

圖1 潿洲11-1N-A12井井眼概況Fig.1 Hole summary of Weizhou11-1N-A12 well

2 Hydraulic套管開窗工具介紹

目前國內(nèi)外有很多廠家具有先進磨銑套管開窗技術(shù)、工具和作業(yè)能力,其中以貝克休斯公司和威德福最為突出。作業(yè)者從油田自身特點入手,綜合考慮井口操作簡便、廠家工具系統(tǒng)的性能、現(xiàn)場應(yīng)用及現(xiàn)場工程師經(jīng)驗等因素,選用了威德福公司的套管開窗產(chǎn)品。這套9-5/8”Hydraulic Quick-Cut磨銑套管開窗系統(tǒng)工具是威德福公司最新研發(fā)的,與以往的套管開窗工具相比,它具有如下優(yōu)勢:

(1)不需下橋塞和人工激活座掛錨定。該系統(tǒng)是液壓座掛斜向器,與以往的開窗工具相比,該系統(tǒng)不需要在斜向器底部下入橋塞或其它人工底來激活座掛錨定,其中ACCU TSET系統(tǒng)安裝于導(dǎo)向磨鞋及斜向器內(nèi)保證了液壓激活座掛錨定的可靠性,該工具的結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2 Hydraulic QU ICK-Cut套管開窗工具Fig.2 Hydraulic QU ICK-Cut casing sidetracking tool

(2)只需一趟鉆就能實現(xiàn)定向、座掛和開窗口。與以往開窗工具比較,該系統(tǒng)的自動化程度有了大幅度提高。

(3)各個部件的設(shè)計更加合理。該系統(tǒng)的主要組成部分為底部錨總成、斜向器、開窗磨鞋、擾性磨鞋、擾性接頭和隨鉆測量工具。其中液壓錨外徑為8”,斜向器外徑為8”,斜坡為3°,開窗磨鞋外徑為8-1/2”,扣型為431,擾性磨鞋外徑為8-1/ 2”,扣型430X431,各部件的設(shè)計都有一定的改進。

3 磨銑套管開窗作業(yè)

3.1 井眼準(zhǔn)備

在9-5/8”套管鞋處注水泥塞后,大排量循環(huán)2周,一方面沖洗多余水泥,另一方面沖洗9-5/8”套管內(nèi)壁,以確保套管內(nèi)壁干凈,避免下開窗側(cè)鉆工具前的通井作業(yè)[2]。

3.2 鉆具組合

鉆具組合:8”液壓錨定式斜向器+8-1/2”導(dǎo)向磨鞋+8-1/2”撓性磨鞋+1根5”加重鉆桿+ MWD工具+6根6-1/2”鉆鋌+9根5”加重鉆桿。鉆具中用到撓性接頭及加重鉆桿,有利于降低鉆具組合的剛性。

3.3 斜向器座掛

(1)下鉆:下鉆至1 863 m(9-5/8”套管內(nèi))上下活動鉆具,釋放下鉆過程中的扭矩,準(zhǔn)確掌握上提和下放摩阻,保證井下鉆具處于自由狀態(tài)。

由于這套開窗側(cè)鉆工具的特殊性,加上這口井的井斜大,而且從1 039.5 m后都是50.7°的長穩(wěn)斜段,所以在下鉆過程中一方面必須嚴(yán)格控制下放速度和不能轉(zhuǎn)動鉆具,另一方面必須嚴(yán)格控制下鉆的遇阻量,避免開窗側(cè)鉆鉆具在下鉆過程中下部的斜向器和上部的磨鞋鉆具被提前剪斷[3]。

下鉆過程中遇阻量不能超過30～40 kN,下放速度應(yīng)控制在10 m/m in以內(nèi);輕提輕放卡瓦,不允許猛提猛放;鎖緊轉(zhuǎn)盤和頂驅(qū),不允許轉(zhuǎn)動鉆具;原則上不允許開泵,如果開泵,要求嚴(yán)格控制排量在斜向器的座掛排量內(nèi)(以海水計算,斜向器的座掛排量2 200 L/min)。

(2)調(diào)試MWD:下鉆至開窗點1 873 m,緩慢開泵到1 500 L/min后觀察10 min,如果MWD無變化,再用海水繼續(xù)緩慢開泵到1 900 L/min循環(huán),觀察MWD,直至信號正常穩(wěn)定;

(3)斜向器定向:要求斜向器坡面的方位為45°左右,結(jié)合該井的定向井資料,調(diào)整工具面至42°,多次確定工具面正確,且儀器信號穩(wěn)定后,鎖定工具面;

(4)座掛底部錨和剪斷連接螺栓:繼續(xù)開泵至斜向器的座掛排量到2 000 L/min(排量大于2 000 L/min則底部錨自動座掛),座掛斜向器的底部錨。在此排量下,下放25 t剪切連接螺栓,上提鉆具0.5 m(該位置為中和點)后下放鉆具來確認(rèn)連接螺栓被剪斷;再次上提鉆具至中和點,將頂驅(qū)扭矩控制在22.5 kN·m范圍內(nèi),低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動頂驅(qū),鉆具自由轉(zhuǎn)動,扭矩正常,說明斜向器的底部錨座掛成功,連接螺栓被成功剪斷。

3.4 套管開窗

完成液壓座掛斜向器底部錨和剪切連接螺栓后,開始進行套管開窗作業(yè)。開窗過程中,最關(guān)鍵是要控制好開始的鉆井參數(shù)[4],本井套管開窗最主要的鉆井參數(shù)為:開始0.6 m,鉆壓9.8～19.6 kN,轉(zhuǎn)速50～60 r/min,排量控制在1 500～1 800 L/min;0.6～1.5 m,鉆壓控制在9.8～19.6 kN,轉(zhuǎn)速逐漸上升至80～120 r/min,排量控制在1 500～1 800 L/min;1.5 m以后,鉆壓控制在29.4 kN,轉(zhuǎn)速不超過120 r/min,排量控制在1 500～1 800 L/min。除了鉆井參數(shù)控制之外,在磨銑套管開窗過程中應(yīng)注意觀察返出槽處磁鐵的套管鐵屑數(shù)量和形狀、振動篩的返出情況,及時判斷是否已經(jīng)開出窗口進入地層。確定進入新地層后要注意鉆井參數(shù),觀察井眼穩(wěn)定情況及是否存在漏失等。

3.5 鉆裸眼口袋

當(dāng)磨銑套管開窗成功后,為了下趟側(cè)鉆定向工具可以更好的作業(yè),要求口袋盡量留長一些,必須保證撓性磨鞋完全出窗口進入地層,但由于磨鞋鉆具在地層中的進尺慢,考慮到時效因素,鉆進了14.12 m新地層。

3.6 修整窗口

開窗成功并鉆出14.12 m口袋后,需要修整窗口。

(1)上下活動開窗口鉆具時,發(fā)現(xiàn)過窗口位置的摩阻達50 kN,于是反復(fù)的上下活動鉆具來修整窗口,為了保證修整窗口的平滑,鉆具轉(zhuǎn)速高低速交替配合使用;

(2)由于修整窗口主要靠導(dǎo)向磨鞋和撓性磨鞋,所以上下活動鉆具的距離既要控制在導(dǎo)向磨鞋及撓性磨鞋之間,又要變化不同的位置,在修整2 h后,測試上提和下放摩阻為10 kN,滿足了鉆具過窗口摩阻小于20 kN的作業(yè)要求,完成修整窗口作業(yè),于是起鉆轉(zhuǎn)入下步作業(yè)。

4 磨銑套管開窗技術(shù)關(guān)鍵

(1)針對這套開窗系統(tǒng),可以根據(jù)各井的實際情況,選擇是否進行刮管通井作業(yè)[5]。如果井筒中不干凈或井筒中的泥漿停止時間長,可下刮管通井鉆具把井筒清洗干凈后,替滿干凈的海水,保證后續(xù)的斜向器及磨鞋鉆具組合安全順利下到位;由于這口井在9-5/8”套管鞋處注了水泥塞進行封堵,且井筒中已經(jīng)是干凈的海水,所以,作業(yè)中選擇了不帶封隔器的斜向器,且本井前期已經(jīng)對井筒進行了充分的洗井作業(yè),后續(xù)沒有進行單獨的通井刮管;

(2)由于斜向器的底部錨是通過液壓形式來座掛的,要根據(jù)鉆井液的性能及MWD儀器的正常工作排量來計算設(shè)定底部錨座掛的銷釘數(shù)量及銷釘?shù)牟馁|(zhì)(廠家有一套軟件系統(tǒng)來實現(xiàn)),這是在前期設(shè)計階段和廠家設(shè)計人員充分溝通完成,保證銷釘數(shù)量和銷釘材質(zhì)選擇的準(zhǔn)確性;

(3)斜向器組合和磨窗工具組合之間是通過螺栓連接的,而螺栓的剪切是通過機械下壓來實現(xiàn)的(剪切值為20～30 t),在定向井開窗作業(yè)中,要保證上部的鉆具能夠提供有效的下壓重量;

(4)這套磨銑套管開窗系統(tǒng),斜向器的定向是通過隨鉆MWD儀器來實現(xiàn)的,考慮到磁干擾以及MWD工具的最低排量要求等,如果出現(xiàn)MWD儀器信號不好,無法完成斜向器的定向,可以考慮在這套開窗鉆具組合上增加定向接頭,必要時也可以通過陀螺定向來實現(xiàn)斜向器的定向。

5 結(jié)論

(1)本井的套管磨銑開窗作業(yè),從組合磨銑開窗鉆具到起出拆甩完鉆具組合,累計用時24.25 h,高效完成了套管開窗作業(yè)。且從后續(xù)側(cè)鉆作業(yè)中的起下鉆及下尾管作業(yè)來看,開出的窗口平滑、干凈,完全可以滿足作業(yè)需要,為以后類似井的作業(yè)積累了經(jīng)驗。

(2)這套新型的斜向器—磨鞋一體化開窗工具,減少了開窗程序,實現(xiàn)一趟鉆完成定向、開窗、修窗口和近距離口袋鉆進等一系列作業(yè),技術(shù)成熟,作業(yè)時效高。

(3)這套新型的斜向器—磨鞋一體化開窗工具,自動化程度高,工具串復(fù)雜,井眼準(zhǔn)備不充分或工具串下放過程中參數(shù)控制得不合理,都容易出現(xiàn)斜向器提前座掛,及工具串下部斜向器和上部磨鞋鉆具之間的銷釘被提前剪斷的風(fēng)險(通過剪切銷釘連接)。

(4)一方面開窗工具入井前應(yīng)該通過通井刮管作業(yè),做好對井筒的準(zhǔn)備工作,保證套管內(nèi)壁光滑干凈。另一方面開窗工具入井后必須嚴(yán)格控制下放參數(shù),下放過程中應(yīng)盡量避免開泵,如果開泵也必須嚴(yán)格控制排量,且開泵速度應(yīng)該緩慢;下放速度也要嚴(yán)格控制,且遇阻不能超過40 kN;整個下放過程中,禁止入井鉆具轉(zhuǎn)動。

(5)磨銑套管開窗作業(yè)中需要控制好鉆井參數(shù)及鉆速,保證開出窗口的質(zhì)量。如果鉆壓過大,鉆具彎曲,導(dǎo)向磨鞋將快速出窗口,開出窗口的長度短,則可能需要進行擴窗口作業(yè)。

[1]蔣祖軍.使用套管開窗技術(shù)[J].鉆采工藝,1997,20(4):76-80.

[2]李炎軍,田藝,邵詩軍,等.潿洲12-1N油田復(fù)雜事故井套管開窗側(cè)鉆工藝設(shè)計與作業(yè)實踐[J].中國海上油氣,2006,18 (1):45-48.

[3]孫剛宏,劉明國,邱國虎,等.在φ139.5套管內(nèi)定向開窗側(cè)鉆小井眼技術(shù)[J].石油鉆采工藝,2002,24(2):98-99.

[4]蒲健康,孫國華.φ139.7mm套管開窗側(cè)鉆尾管完井工藝的探討[J].石油鉆采工藝,1997,19(1):51-52.

[5]宋顯民,張立民,孫成林,等.水平井采油配套技術(shù)研究與應(yīng)用[J].石油鉆采工藝,2007,29(2):111-114.

The application of hydraulic casing side-tracking tool in west oilfield of the South China Sea

Zhao Suwen1,Duan Zehui2,Gu Chunwei2,Luo M ing2,Xu Yilong2
(1.Supervision&Technology Com pany of CNOOC Energy Technology&Services L td.,Zhanjiang524057;2.Zhanjiang Branch of CNOOC L td.,Zhanjiang524057)

Weizhou11-1N-A12 is a delineation and injection well of Southwest China Sea Oilfield,a new type of hydraulicmilling w indow cutting toolmade by Weatherford Corporation was used to do sidetracking in 9-5/8”casing of this well.Directional drilling,hanging,w indow cutting,and w indow mending w as achieved in one drilling and drilled in new formation w ith 14.12 m.Componentsand p reponderanceof this new tool were described,how to control the drilling parameters during the p rocess of w indow cutting w as discussed,and some experiences such as setting and disposing of the tool,orientation,and w indow quality control were summarized,w hich can be p rovided as technical reference for w indow cutting of similar wells.

marine drilling;w hipstock;MWD;w indow cutting;w indow mend

book=84,ebook=25

TE243

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.03.084

1008-2336(2010)03-0084-04

2010-03-09;改回日期:2010-04-13

趙蘇文,1982年生,男,2005年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)石油工程專業(yè),現(xiàn)任鉆井總監(jiān),主要從事海洋鉆井監(jiān)督和工藝技術(shù)的研究工作。E-mail:zhaosw@cnooc.com.cn。