陳　雷　楊國(guó)彬　張　瑋　吳　萌

委內(nèi)瑞拉奧里諾克胡寧區(qū)塊叢式三維水平井安全鉆井技術(shù)

陳雷楊國(guó)彬張瑋吳萌

中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院

陳雷等.委內(nèi)瑞拉奧里諾克胡寧區(qū)塊叢式三維水平井安全鉆井技術(shù). 天然氣工業(yè),2016, 36(8): 100-106.

委內(nèi)瑞拉奧里諾克胡寧區(qū)塊儲(chǔ)層埋藏淺,地層疏松,叢式三維大位移水平井具有位移大(1 300 m以上),水垂比高(3.1～4.5),井眼曲率大(7°/30 m ～10°/30 m)的特點(diǎn),鉆井作業(yè)面臨井眼軌跡控制難、摩阻扭矩大、井壁穩(wěn)定性差以及尾管下入困難等技術(shù)難點(diǎn).為此,通過(guò)對(duì)平臺(tái)內(nèi)不同偏移距下的三維井摩阻扭矩分析、井眼軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)、極限井深模擬計(jì)算以及鉆井液體系與配方優(yōu)選,有效解決了因垂深淺、水平段長(zhǎng)引起的鉆具摩阻扭矩大與托壓?jiǎn)栴},以及弱固結(jié)性疏松砂巖儲(chǔ)層井壁失穩(wěn)和儲(chǔ)層保護(hù)等技術(shù)難題;采用漂浮下套管并配合井口加壓的復(fù)合技術(shù)來(lái)解決套管下入設(shè)計(jì)深度問(wèn)題.該研究成果在胡寧區(qū)塊現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用7口水平井,其中E3-23井完鉆垂深僅375.3 m,而斜深為1 984.1 m,水平位移達(dá)1 688.4 m,水垂比達(dá)到4.5,成為目前已鉆完井中水垂比最大的三維水平井.該項(xiàng)技術(shù)可為國(guó)內(nèi)淺層油氣田高效開(kāi)發(fā)提供借鑒.

委內(nèi)瑞拉 奧里諾克 淺層疏松砂巖 叢式三維水平井 大位移 井眼軌跡控制 井壁失穩(wěn) 水垂比 儲(chǔ)層保護(hù)

委內(nèi)瑞拉奧里諾克胡寧區(qū)塊,儲(chǔ)層埋藏淺(290～430 m)、地層疏松、膠結(jié)性差,具有高孔隙度、高滲透率的特點(diǎn).針對(duì)委內(nèi)瑞拉石油能源礦產(chǎn)部要求開(kāi)發(fā)方案采用叢式井平臺(tái)設(shè)計(jì)的要求及淺層三維水平井的難點(diǎn)問(wèn)題,系統(tǒng)地開(kāi)展了井眼軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)、井眼軌跡控制、鉆井液等方面的叢式水平井鉆井技術(shù)研究,保證現(xiàn)場(chǎng)安全作業(yè),滿足提高采收率及當(dāng)?shù)丨h(huán)保需要,為淺層大位移三維水平井鉆井開(kāi)發(fā)提供技術(shù)支持.

1　淺層叢式三維水平井鉆井技術(shù)難點(diǎn)

由于提高采收率及當(dāng)?shù)丨h(huán)保需要,開(kāi)發(fā)方案要求采用叢式井平臺(tái)設(shè)計(jì)(圖1),單井井型均為三維水平井,垂深400 m左右,水平段長(zhǎng)1 000 m,井深1 800～2 000 m,水垂比在3.1以上,最大達(dá)到4.5,鉆井施工難度大、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)高,工程上存在以下技術(shù)難點(diǎn).

圖1　叢式三維水平井設(shè)計(jì)模擬圖

1.1井眼軌跡控制難度大

上部地層松軟、下部為弱膠結(jié)性砂巖儲(chǔ)層,定向井段造斜能力低,大剛度鉆具與高造斜率之間的矛盾以及疏松地層中鉆井參數(shù)對(duì)軌跡的影響大等因素,都給井眼軌跡控制帶來(lái)很大挑戰(zhàn);對(duì)一口實(shí)鉆水平井,從造斜點(diǎn)到目的層入靶點(diǎn)的設(shè)計(jì)垂深增量和水平位移增量是一定的,如果實(shí)鉆軌跡點(diǎn)的位置和矢量方向偏離設(shè)計(jì)軌道,勢(shì)必改變待鉆井眼的垂深增量和位移增量的關(guān)系,也直接影響到待鉆井眼軌跡的中靶精度,而由于胡寧區(qū)塊目的層垂深的限制,增加了上部軌跡控制的難度[1-6].

1.2摩阻扭矩大

設(shè)計(jì)45 m造斜點(diǎn),直井段短,鉆柱懸重輕,井眼曲率大,鉆柱彎曲變形后產(chǎn)生較大的摩擦阻力,鉆具傳遞鉆壓困難.隨著井深和水平位移的增加,摩阻不斷增大,也給水平段后期鉆進(jìn)和套管下入帶來(lái)了極大的困難.在鉆進(jìn)過(guò)程中將加重鉆桿和鉆鋌始終安置于直井段和初始造斜井段以實(shí)現(xiàn)鉆具懸重的合理配置,需頻繁倒換鉆具,此外,水平段鉆井后期鉆具摩阻扭矩大(E3-21井鉆至1 430 m以后鉆具摩阻扭矩介于75～89 kN),需要通過(guò)復(fù)合鉆進(jìn)甚至盲打等措施盡可能鉆達(dá)設(shè)計(jì)井深.為達(dá)到設(shè)計(jì)的井斜和方位,上部造斜段狗腿度大,一般要在鉆深470 m附近,狗腿度應(yīng)介于8°/30 m～9°/30 m.這就會(huì)造成鉆柱及完井管柱彈性形變量過(guò)大,管柱產(chǎn)生的摩阻增加[7-10].

1.3井壁穩(wěn)定及井眼清潔

胡寧區(qū)塊地層膠結(jié)疏松,井壁穩(wěn)定性差,上部泥巖易縮徑,中下部砂巖井段易坍塌造成砂卡等井下復(fù)雜;地層可鉆性好鉆速快,泥漿泵排量大易沖刷井壁,鉆壓也跟不上,定向鉆進(jìn)需要控制鉆進(jìn)速度,大量巖屑容易在全角變化率的地方堆積.此外,由于鉆井液黏切高,濾失量大,在滿足攜砂需要的同時(shí)易形成較厚的泥餅,增大了井眼清潔的難度[11].

1.4儲(chǔ)層保護(hù)

區(qū)塊在施工過(guò)程中存在氣侵現(xiàn)象,同時(shí)考慮井壁穩(wěn)定等因素,鉆井液密度相對(duì)偏高,現(xiàn)場(chǎng)使用三種不同粒徑的超細(xì)碳酸鈣作為屏蔽暫堵劑,鉆井液中的固相和液相會(huì)部分侵入地層,不利于儲(chǔ)層保護(hù)[11-13].

2　叢式水平井軌跡控制與防碰技術(shù)

2.1井眼軌跡精確控制技術(shù)

原開(kāi)發(fā)方案設(shè)計(jì)二開(kāi)后在表層套管鞋下開(kāi)始造斜,KOP(造斜點(diǎn))設(shè)計(jì)在165 m左右,經(jīng)過(guò)技術(shù)研究,為保證給下部造斜和扭方位提供足夠空間,提前至表層造斜,KOP設(shè)在45.7 m(150 ft)處,一開(kāi)?406.4 mm表層井段井斜角達(dá)到13°左右;?311.2 mm井眼的中間段定為主要的增斜-穩(wěn)斜-增斜井段,穩(wěn)斜段井斜角設(shè)計(jì)為68°左右,中間段基本是二維定向作業(yè),輕度扭方位并增斜至88°進(jìn)入水平窗口B點(diǎn)(儲(chǔ)層里),下入?244.5 mm套管;三維扭方位主要在三開(kāi)?215.9 mm井眼前部進(jìn)行,然后再鉆出1 000 m直水平段.

通過(guò)研究和優(yōu)化設(shè)計(jì),確定井眼軌跡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為直井段→增斜段→穩(wěn)斜段→增扭段1→增扭段2→扭方位段→直水平段[5-6,8].井眼軌跡見(jiàn)圖2.

圖2　實(shí)鉆三維井眼軌跡圖

1) 直井段控制.由于造斜點(diǎn)上提至45 m處,直井段較短,且地層松軟,地層傾角小,在直井段鉆井施工中,如果只靠鉆柱自身懸重,一般加不上鉆壓,且井斜難以控制,主要采用鐘擺鉆具進(jìn)行控制.

2)增斜井段控制.從造斜點(diǎn)開(kāi)始至450 m井深處為增斜井段,要求井斜達(dá)到約70°,造斜率保持在平均6°/30m.在此井段增斜鉆至約155 m完成一開(kāi)鉆進(jìn),下表層套管固井后繼續(xù)二開(kāi)增斜鉆進(jìn).

3)穩(wěn)斜井段控制.此段井斜要求不大于70°,全角變化率不大于1.5°/30 m,垂深約在著陸點(diǎn)以上20 m,著陸點(diǎn)處井斜約85°,三開(kāi)繼續(xù)造斜至90°.

4)增斜扭方位井段.此段包括兩個(gè)部分,二開(kāi)增斜鉆進(jìn)至著陸點(diǎn)下技術(shù)套管固井,這部分井斜控制在87°左右,微調(diào)方位3°～5°,第二部分為三開(kāi)增斜段,此部分需將井斜增至90°.

5)扭方位井段.此井段微調(diào)井斜,全力增方位至設(shè)計(jì)水平段方位,全角變化率控制在4°/30 m.

6)直水平段.維持方位不變,依據(jù)隨鉆電阻率+ 伽馬電測(cè)曲線調(diào)整井斜,保持全角變化率在3°/30 m以下,確保儲(chǔ)層鉆遇率.水平井段要保證在儲(chǔ)層中鉆進(jìn),必須減少測(cè)斜盲區(qū),使用短鉆鋌代替無(wú)磁抗壓縮鉆桿,配合使用多點(diǎn)測(cè)斜儀,準(zhǔn)確掌握井眼軌跡的變化趨勢(shì).與現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)錄井相結(jié)合,及時(shí)掌握錄井方面的數(shù)據(jù),了解地層厚度、走向、傾角、巖性以及蓋層等相關(guān)情況.水平段主要選擇1.5°和1.25°兩種不同型號(hào)的馬達(dá).

為了保證儲(chǔ)層段砂巖鉆遇率,水平段鉆井采用了地質(zhì)導(dǎo)向探測(cè)系統(tǒng),在實(shí)際鉆遇地層與設(shè)計(jì)地質(zhì)分層不相符的情況下,利用地質(zhì)導(dǎo)向工具實(shí)時(shí)調(diào)整井眼軌跡,采用上翹、下探、大幅變向進(jìn)行地層巖性追蹤,躲避泥巖,實(shí)現(xiàn)了砂巖鉆遇率達(dá)100%.井眼軌跡設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1.

表1　井眼軌跡設(shè)計(jì)主要參數(shù)表

2.2防碰技術(shù)

受地面條件和委內(nèi)瑞拉環(huán)保要求限制,該區(qū)均采用水平井(定向井)叢式井鉆井技術(shù),平臺(tái)鉆井?dāng)?shù)量多,防碰繞障問(wèn)題非常嚴(yán)重,高效開(kāi)發(fā)井又需要一定的靶前位移,許多井往往從一個(gè)平臺(tái)打到另一個(gè)平臺(tái)附近或下面,即要考慮與本平臺(tái)鄰井的防碰,又要考慮與相鄰平臺(tái)井的防碰;水平井既有直井段的防碰問(wèn)題,又有造斜段和水平段的防碰問(wèn)題.在整個(gè)防碰設(shè)計(jì)過(guò)程中,研究設(shè)計(jì)井眼與周?chē)従奈恢藐P(guān)系,確定防碰方案最為關(guān)鍵.

圖3為叢式井地面平臺(tái)設(shè)計(jì),井口間距10 m,加密后井口間距5 m,排間距60 m;平臺(tái)布井井?dāng)?shù)介于14～28口,井距300 m, 加密后井距150 m.

繞障設(shè)計(jì)的具體做法:先根據(jù)三維空間透視圖和防碰掃描圖確定設(shè)計(jì)井眼可能與鄰井相碰的井段,然后假設(shè)該井段周?chē)幸稽c(diǎn),當(dāng)新的設(shè)計(jì)井眼通過(guò)該點(diǎn)時(shí),該點(diǎn)周?chē)上胂蟮目臻g范圍內(nèi)與鄰近相碰的概率小于允許值;最后設(shè)計(jì)一條包括該點(diǎn)的水平井軌道.

現(xiàn)場(chǎng)的防碰措施主要包括以下幾個(gè)方面:

圖3　叢式井平臺(tái)井場(chǎng)布置圖

1)加強(qiáng)測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)誤差的校正工作,測(cè)量?jī)x器需經(jīng)過(guò)有資質(zhì)的計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)進(jìn)行精度校驗(yàn).

2)掌握正鉆井和已完鉆井較為真實(shí)的軌道情況.

3)選擇能夠隨時(shí)監(jiān)測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度(地磁傾角)的測(cè)量方式,實(shí)現(xiàn)隨鉆數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè).

4)在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中,及時(shí)計(jì)算、掃描相鄰井的相對(duì)關(guān)系,當(dāng)距離接近5 m時(shí)采取措施避開(kāi).

5)在上部防碰井段使用牙輪鉆頭+導(dǎo)向馬達(dá)+ MWD結(jié)構(gòu),并控制機(jī)械鉆速.

6)在防碰井段必須堅(jiān)持鉆臺(tái)和震動(dòng)篩的坐崗觀察措施,發(fā)現(xiàn)異常立即停鉆分析,且必須首先考慮防碰問(wèn)題.

7)鉆井工程設(shè)計(jì)增加在防碰井段錄井要求.

3　下套管技術(shù)

由于該區(qū)塊三維水平井水平位移大(1 300 m以上),水垂比高(3.1～4.5),井眼曲率大(7°/30 m～10°/30 m),彎曲變形后會(huì)產(chǎn)生較大的摩擦阻力,增加了大剛度套管柱的下入難度,此外,垂深淺,完井管柱與井壁間隙小,水平段井壁穩(wěn)定性差等不利條件,也給下套管作業(yè)帶來(lái)了極大風(fēng)險(xiǎn).

針對(duì)水垂比高的三維水平井套管負(fù)荷小,下入過(guò)程中摩阻大的問(wèn)題,胡寧區(qū)塊的淺層三維長(zhǎng)水平段井主要采用井口加壓,配合漂浮下套管的復(fù)合技術(shù)來(lái)解決套管下入問(wèn)題.

現(xiàn)場(chǎng)采用的是利用頂驅(qū)自重進(jìn)行井口加壓,下套管時(shí)現(xiàn)場(chǎng)加工"頂驅(qū)加壓接頭",可實(shí)現(xiàn)套管下放過(guò)程中隨時(shí)加壓,已在現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用,這種井口加壓方式簡(jiǎn)單實(shí)用,操作方便.頂驅(qū)加壓接頭的加工可以現(xiàn)場(chǎng)就地取材,利用廢舊鉆桿母接頭端截取0.6 m的長(zhǎng)度,下部焊上直徑為250 mm、厚度10 mm的鋼板(圖4).

使用漂浮下套管技術(shù),首先需要對(duì)空氣段長(zhǎng)度進(jìn)行優(yōu)選.計(jì)算不同空氣段長(zhǎng)度下的下入載荷,優(yōu)選出對(duì)管柱下入最為有利的空氣段長(zhǎng)度,選取下入載荷最大時(shí)的空氣段長(zhǎng)度作為最終所選用的空氣段長(zhǎng)度.在空氣段長(zhǎng)度優(yōu)選結(jié)果的基礎(chǔ)上,計(jì)算不同摩阻系數(shù)下的漂浮下入載荷,漂浮下套管過(guò)程中,隨著套管下入深度的增加,套管在直井段時(shí),主要受套管自重的影響,井口載荷增大.當(dāng)漂浮套管段由于套管柱內(nèi)部封閉空氣,受鉆井液浮力作用時(shí),摩阻降低,井口載荷隨之增大,當(dāng)漂浮套管段全部進(jìn)入水平段時(shí),井口載荷達(dá)到最大.此后,隨著管柱的進(jìn)一步下入,漂浮接箍上部套管柱由于灌注鉆井液,造斜段的摩阻增大,因此井口載荷增加趨勢(shì)變緩或略有減小[14-16].具體技術(shù)措施為:

1)在完井管柱端部采用滾動(dòng)引鞋來(lái)降低管柱下入的摩擦力,引導(dǎo)管柱下入,同時(shí)在管柱的中部加裝滾輪扶正器,以減小管壁與井壁間的摩擦力.

2)對(duì)于管柱本身負(fù)荷小的情況,可在尾管頂部單根內(nèi)放入合適尺寸的鉆鋌用以加重管柱,當(dāng)尾管接近水平裸眼井段時(shí),為確保尾管下至設(shè)計(jì)井深,可在尾管送入工具上部再加鉆鋌和加重鉆桿.

3)對(duì)于井壁穩(wěn)定性差、井壁易坍塌的井段,在管柱下入前必須使用專用的通井工具通井.

4)必要時(shí)可采取井口頂驅(qū)加壓的方式幫助管柱下到設(shè)計(jì)井深.

圖4　現(xiàn)場(chǎng)井口加壓操作裝置照片

4　鉆井液技術(shù)

通過(guò)對(duì)該地區(qū)使用的鉆井液情況分析各井段鉆井液配方及性能基本能滿足本區(qū)塊安全鉆井需要,但是二開(kāi)地層造漿嚴(yán)重,固控設(shè)備使用效率低,鉆完各開(kāi)次都需清罐、重新配置鉆井液,增加了成本,而且鉆井液遇稠油會(huì)膠結(jié)增稠,形成穩(wěn)定的高黏度水包油乳狀液,因此需對(duì)鉆井液方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì).

4.1鉆井液設(shè)計(jì)需著重考慮的因素

1)穩(wěn)定井壁:二開(kāi)大段泥巖造漿嚴(yán)重,井眼易縮徑,三開(kāi)井段地層弱膠結(jié),疏松砂巖易坍塌造成砂卡,也易發(fā)生壓差卡鉆,鉆井液需具有良好的抑制造漿及封堵護(hù)壁防塌能力.

2)提高潤(rùn)滑性和攜巖性:長(zhǎng)水平段井眼鉆具摩阻扭矩大,井眼清潔困難,易形成巖屑床,鉆井液應(yīng)具有良好的潤(rùn)滑性和攜巖能力[11,13].

3)儲(chǔ)層保護(hù):高孔高滲儲(chǔ)層易發(fā)生固相損害,稠油遇鉆井液后形成的膠結(jié)物易堵塞篩管,因此鉆井液與稠油應(yīng)具有良好的相容性,對(duì)儲(chǔ)層大孔喉能形成有效封堵[12].

4)降本增效:鉆完各開(kāi)次清罐和重新配制鉆井液,浪費(fèi)時(shí)間,增加鉆井液和廢液處理成本,優(yōu)化鉆井液配方,強(qiáng)化固控,實(shí)現(xiàn)二、三開(kāi)鉆井液共用和鉆井液重復(fù)利用.

4.2鉆井液方案設(shè)計(jì)

全井采用了水基鉆井液體系,優(yōu)化配方設(shè)計(jì),滿足全井段疏松地層井壁穩(wěn)定、長(zhǎng)水平段井眼清潔和儲(chǔ)層保護(hù)等問(wèn)題.

4.2.1表層段

采用膨潤(rùn)土鉆井液體系.

主要處理劑和配方:H2O+0.3%～0.5%Na2CO3+5%～8%膨潤(rùn)土+0.1%～0.5%CMC等聚合物處理劑.

維護(hù)處理方法與要求:

1)膨潤(rùn)土漿預(yù)水化16 h以上,然后加入各種處理劑.

2)使鉆井液具有良好造壁性與攜巖性,保證井底鉆屑能被充分帶出,防止卡鉆,并具有一定的防滲漏功能.

4.2.2中間段

采用無(wú)土相強(qiáng)抑制聚合物鉆井液體系.

主要處理劑和配方:H2O+7%～10%醋酸鉀+ 0.5%～1.5%CMC+2%～3%改性淀粉+0.2%～0.3%黃原膠+0.5%～1.5%殺菌劑+0.3%～0.5%大分子包被絮凝劑+碳酸鈣加重

維護(hù)處理方法與要求:

1)為抑制地層造漿,鉆井液應(yīng)足量加入醋酸鉀(維持K+濃度大于等于30 000 mg/L).

2)為及時(shí)有效的清除鉆井液中的劣質(zhì)固相,應(yīng)在充分使用四級(jí)固控設(shè)備的同時(shí),向鉆井液中持續(xù)加入大分子聚丙烯酰胺類包被絮凝劑.

3)用碳酸鈣做加重劑,為將二開(kāi)鉆井液轉(zhuǎn)化為三開(kāi)鉆井液創(chuàng)造條件.

4.2.3水平段

采用無(wú)土相黏彈性聚合物鉆井液體系.

主要處理劑和配方:H2O+5%～7%醋酸鉀+ 0.5%～1.5%CMC+2%～3%改性淀粉+0.2%～0.3%黃原膠+0.5%～1.0%PAC+0.5%～1.5%殺菌劑+ 1%～2%流型調(diào)節(jié)劑(根據(jù)需要)+8%～12%柴油或礦物油+0.5%～1.5%乳化劑+合理級(jí)配碳酸鈣

維護(hù)處理方法與要求:

1)為防止巖屑床形成,應(yīng)確保鉆井液動(dòng)塑比大于等于1,及時(shí)添加流型調(diào)節(jié)劑材料,提高鉆井液攜巖能力.

2)以封堵大孔喉(60～100 μm)為重點(diǎn),優(yōu)化選擇20～30 μm、40～45 μm、70～75 μm三種粒徑的CaCO3級(jí)配,考慮160 μm大孔喉的存在,可添加少量115～120 μm粒徑的CaCO3.

3)形成具有高效封堵作用的高質(zhì)量含CaCO3泥餅,既有利于疏松砂巖水平段的井壁穩(wěn)定,同時(shí)還可有效防止鉆井液深入儲(chǔ)層.

4)為減少鉆井液與稠油相容性差造成的儲(chǔ)層傷害,應(yīng)優(yōu)化鉆井液配方,向鉆井液中加入約10%的柴油及適量乳化劑,溶解、乳化混入鉆井液中的稠油,提高鉆井液與稠油的相容性,同時(shí)還可提高鉆井液的潤(rùn)滑性和護(hù)壁防塌能力.

5　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

委內(nèi)瑞拉胡寧區(qū)塊淺層叢式三維水平井鉆井利用上述安全鉆井技術(shù),成功完成了7口三維大位移長(zhǎng)水平段鉆井,其中E3-23井完鉆井深1 984.1 m,垂深375.3 m,水平位移1 688.4 m,水垂比達(dá)到4.5,成為目前已鉆完井中水垂比最大的三維水平井(表2).

6　結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1)井眼軌跡優(yōu)化和控制技術(shù)的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了淺層疏松砂巖地層高造斜率和長(zhǎng)水平段井眼軌跡控制.

2)通過(guò)對(duì)防碰問(wèn)題的研究,制定了防碰技術(shù)措施,現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格施工,密切監(jiān)視,有效地解決了井網(wǎng)之間的碰撞問(wèn)題.

表2　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用井統(tǒng)計(jì)表

3)"頂驅(qū)加壓接頭"的制作和使用,簡(jiǎn)單方便,有效解決了套管下入時(shí)井口加壓的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題;同時(shí)漂浮下套管技術(shù)與措施也為淺層大位移水平井套管下入提供了技術(shù)保障.

4)在原鉆井液體系基礎(chǔ)上進(jìn)行了配方與處理劑優(yōu)化,提出了各井段鉆井液維護(hù)處理方法和要求,最大限度地解決了井壁坍塌和井眼清潔問(wèn)題,更好地保護(hù)了儲(chǔ)層,為疏松砂巖長(zhǎng)水平段安全鉆進(jìn)提供了技術(shù)保證.

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(修改回稿日期 2016-06-23 編 輯 凌 忠)

Drilling safety technologies for 3D cluster horizontal wells of Junin Block in Orinoco, Venezuela

Chen Lei, Yang Guobin, Zhang Wei, Wu Meng
(CNPC Drilling Research Institute, Beijing 102206, China)

NATUR. GAS IND. VOLUME 36, ISSUE 8, pp.100-106, 8/25/2016. (ISSN 1000-0976; In Chinese)

The reservoirs of Junin Block in Orinoco, Venezuela, are shallow and unconsolidated. 3D extended-reach cluster horizontal wells are characterized with large displacement (over 1300 m), high horizontal displacement to vertical depth ratio (HD/VD=3.1-4.5) and high borehole curvature (7°/30m-10°/30m). Therefore, drilling operations in this block are technically challenged with difficult well trajectory control, large drag and torque, poor wellbore stability and difficult liner casing running. Solutions were figured out to the problems of high drag and torque and backing pressure of drilling tools caused by shallow vertical depth and long horizontal intervals and the wellbore stability and reservoir protection of weak-consolidation unconsolidated sandstone reservoirs were guaranteed by taking a series of measures , including 3D well drag and torque analysis at different offsets, well trajectory optimization design, ultimate well depth simulation and calculation, and drilling fluid system and formula optimization. The combined technology of floating casing running and wellhead pressurization was used to run the casing down to the design depth. The research results were successfully applied in 7 horizontal wells in the Junin Block. Among all the drilled wells, Well E3-23 is the 3D horizontal well with the maximum HD/VD is 4.5, and its total vertical depth (TVD) is only 375.3 m, measured depth (MD) 1 984.1 m and horizontal displacement 1 688.4 m. This technology provides a reference for the efficient development of domestic shallow oil and gas fields.

Venezuela; Orinoco; Shallow unconsolidated sandstone; 3D cluster horizontal well; Extended reach; Well trajectory control; Wellbore instability; HD/VD; Reservoir protection

10.3787/j.issn.1000-0976.2016.08.014

中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司重大科研項(xiàng)目"海外復(fù)雜油氣藏安全高效鉆井技術(shù)集成與應(yīng)用"課題4"委內(nèi)瑞拉胡寧4淺層大位移叢式三維水平井鉆完井技術(shù)"(編號(hào): 2011D-4504).

陳雷,1964年生,高級(jí)工程師;主要從事鉆井完井技術(shù)方面的研究工作.地址:(102206)北京市昌平區(qū)沙河鎮(zhèn)西沙屯橋西中石油創(chuàng)新基地A34地塊A521室.ORCID:0000-0003-0356-3856.電話:(010)80162166.E-mail:chenleidri@cnpc.com.cn

楊國(guó)彬,1971年生,高級(jí)工程師;長(zhǎng)期從事鉆完井技術(shù)研究和海外鉆完井技術(shù)支持等工作.地址:(102206)北京市昌平區(qū)沙河鎮(zhèn)西沙屯橋西中石油創(chuàng)新基地A34地塊A511室.電話:(010)80162140.ORCID:0000-0002-3560-2998.E-mail:yangguobindri@ cnpc.com.cn