海洋油氣開采低產(chǎn)水平井同層側(cè)鉆技術(shù)的分析與實(shí)踐

和鵬飛， 袁則名

(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)

海洋油氣開采低產(chǎn)水平井同層側(cè)鉆技術(shù)的分析與實(shí)踐

和鵬飛， 袁則名

(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)

隨著油田開發(fā)的深入進(jìn)行，渤海部分區(qū)塊產(chǎn)量遞減加快，出現(xiàn)了一批低產(chǎn)、低效和長(zhǎng)期關(guān)停井，制約了油田可持續(xù)發(fā)展。為了使有增油潛力的問題井恢復(fù)產(chǎn)能，緩解油田產(chǎn)量壓力，渤海油田通過油藏工程、鉆完井工程一體化研究，采用少量打撈部分防砂管柱、優(yōu)選側(cè)鉆點(diǎn)、定向井軌跡優(yōu)化等措施最大化利用老井眼進(jìn)行水平井同層側(cè)鉆作業(yè)，并應(yīng)用新型化學(xué)堵漏劑技術(shù)替代常規(guī)水泥回填技術(shù)。最終成功地在綏中油田M平臺(tái)兩口低產(chǎn)井實(shí)施，側(cè)鉆后產(chǎn)量分別提高155.23%和399.7%。

低產(chǎn)井；同層側(cè)鉆；儲(chǔ)層保護(hù)；水平井；渤海油田

0 引 言

海上平臺(tái)壽命有限，老油田穩(wěn)產(chǎn)壓力大(年遞減率8%～10%)，需不斷鉆調(diào)整井提高采收率，另一方面隨著油田開發(fā)生產(chǎn)的推進(jìn)，低效井不斷增多，低產(chǎn)井占用平臺(tái)少而精貴的槽口，但產(chǎn)出卻長(zhǎng)期不盡人意，此類井產(chǎn)生的主要原因是水平段鉆遇大段泥巖、鉆遇強(qiáng)水淹層或者生產(chǎn)出砂導(dǎo)致原油產(chǎn)出低于預(yù)期。如何盤活此類井，提高井槽利用率，努力開發(fā)剩余油是各大老油田需要深入研究的問題。渤海油田有一批低效、低產(chǎn)井。通過應(yīng)用同層側(cè)鉆技術(shù)，兩口低產(chǎn)井的產(chǎn)量得到大幅提升，證明該技術(shù)有助于低產(chǎn)井產(chǎn)能的恢復(fù)。本文總結(jié)了兩口井的同層側(cè)鉆作業(yè)過程，以期為該技術(shù)更好地應(yīng)用于類似低效、低產(chǎn)井的深入開發(fā)。

1 作業(yè)背景及難點(diǎn)

綏中油田是渤海開發(fā)較早的油田之一，該油田Ⅱ期項(xiàng)目從2000年左右陸續(xù)投產(chǎn)，截至目前已開發(fā)十余年。在開發(fā)過程中，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)較高等問題[1—3]。為了緩解層間、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)到合理高效開發(fā)油田的目的，2013年開始井網(wǎng)加密調(diào)整方案。其中M平臺(tái)投產(chǎn)后M20H井及M25H井兩口井產(chǎn)量遞減較快，遠(yuǎn)低于配產(chǎn)目標(biāo)。

M20H井目的層位為東二下Ⅰ油組1、 3小層，該井使用8-1/2英寸(1英寸≈2.54cm)鉆頭三開水平段共鉆進(jìn)310m，其中有效長(zhǎng)度190m；鉆遇70m泥巖；鉆遇強(qiáng)水淹段83m，低水淹124m；M25H井目的層位為東二下Ⅰ油組4.2小層，該井使用8-1/2英寸鉆頭三開水平段共鉆進(jìn)332m，其中鉆遇油層167m，差油層48m，泥巖117m。

根據(jù)油藏工程鉆后認(rèn)識(shí)與分析，認(rèn)為M20H和M25H兩口井水平段周邊仍存在較大的挖潛空間，結(jié)合兩口井實(shí)鉆情況及以往經(jīng)驗(yàn)分析，M20H井主要由于水平段鉆遇有效段短及水淹情況造成產(chǎn)量遞減較快；M25H井主要由于水平段鉆遇泥巖過多，泥巖縮徑或坍塌，堵塞篩管導(dǎo)致產(chǎn)量遞減。

在目前的石油行業(yè)形勢(shì)下，如何重新盤活兩口井的生產(chǎn)、恢復(fù)產(chǎn)能，同時(shí)嘗試探索一種低成本的治理模式是本次研究的重點(diǎn)。

2 同層側(cè)鉆技術(shù)的可行性分析

2.1 基本數(shù)據(jù)

(1) 井身結(jié)構(gòu)。兩口井均采用三開次井身結(jié)構(gòu)，如表1所示。

表1 M20H、 M25H井井身結(jié)構(gòu)Table 1 Well structure of M20H and M25H

(2) 防砂方式。M20H和M25H井均采用215.9mm裸眼+177.8mm優(yōu)質(zhì)梯級(jí)篩管簡(jiǎn)易防砂。

(3) 定向井軌跡。M20H和M25H井為兩段式造斜水平井，采用311.1mm井眼著陸。

2.2 側(cè)鉆點(diǎn)的選擇

所謂同層側(cè)鉆，即在原井眼套管程序最大程度保留，在原著陸點(diǎn)附近實(shí)現(xiàn)側(cè)鉆。

側(cè)鉆點(diǎn)的選擇考慮以下幾點(diǎn)因素[4—5]： (1)側(cè)鉆點(diǎn)應(yīng)避免成巖性差、疏松砂巖等不容易進(jìn)行軌跡控制的地層；(2)側(cè)鉆點(diǎn)應(yīng)盡量減少與老井眼的軌跡重復(fù)長(zhǎng)度，以避免老井眼泥巖、完井液等對(duì)新井眼的影響；(3)側(cè)鉆點(diǎn)應(yīng)盡量保證開窗后盡快進(jìn)入儲(chǔ)層，保證儲(chǔ)層鉆遇率；(4)側(cè)鉆點(diǎn)應(yīng)保證進(jìn)新地層后軌跡過渡平滑，避免狗腿度過大，影響后續(xù)作業(yè)。

2.3 側(cè)鉆定向井軌跡設(shè)計(jì)與鉆具優(yōu)選

通過對(duì)M20H井及M25H井鉆后地質(zhì)測(cè)井分析，根據(jù)實(shí)鉆及與鄰井連井對(duì)比來看，M20H井前120.0m井段具備理想實(shí)施條件，且實(shí)鉆軌跡應(yīng)避免低于設(shè)計(jì)軌跡；M25H井前200.0m砂體展布規(guī)模滿足開發(fā)，儲(chǔ)層厚度、砂巖物性、孔滲條件、均質(zhì)性較為理想，儲(chǔ)層水淹程度低，地層原始能量狀態(tài)保持較好，且處于剩余油富集區(qū)，具備良好的開發(fā)價(jià)值和可實(shí)施性，實(shí)鉆軌跡應(yīng)控制在原設(shè)計(jì)軌跡之下。同時(shí)為規(guī)避老井眼附近污染帶，新鉆井眼應(yīng)盡量與老井眼分離，如圖1和圖2所示。

圖1 M20H井鉆后水平段儲(chǔ)層情況分析Fig.1 Reservoir recognition after drilling of M20H

圖2 M25H井鉆后水平段儲(chǔ)層情況分析Fig.2 Reservoir recognition after drilling of M25H

根據(jù)上述的地質(zhì)測(cè)井分析兩口井層位均有可開采利用價(jià)值，且儲(chǔ)層展布較為理想，同時(shí)兼顧考慮綏中地區(qū)儲(chǔ)層砂巖膠結(jié)差、可鉆性強(qiáng)，本次同層側(cè)鉆作業(yè)采用螺桿馬達(dá)+隨鉆測(cè)井(LWD)(自然伽馬/電阻率)[6]的作業(yè)模式。

2.4 棄井方式的選擇

棄井方案。M20H、 M25H井均為裸眼優(yōu)質(zhì)篩管防砂井，為滿足同層側(cè)鉆作業(yè)必須起出原井防砂管柱并將原井眼回填水泥塞封固。此兩口井低產(chǎn)均有水平段鉆遇泥巖過多的原因，長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)后泥巖的垮塌及運(yùn)移均會(huì)掩埋防砂管柱，整體起出防砂管柱即費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。根據(jù)初始鉆井階段的軌跡走向、儲(chǔ)層物性及同層側(cè)鉆軌跡要求綜合分析得出244.5mm套管鞋后預(yù)留30m即可滿足側(cè)鉆作業(yè)要求，遂采用分段切割177.8mm篩管的工藝滿足后續(xù)作業(yè)要求，如圖3和圖4所示。

圖3 M20H井篩管設(shè)計(jì)打撈示意圖Fig.3 Salvage design sketch of M20H

圖4 M25H井篩管設(shè)計(jì)打撈示意圖Fig.4 Salvage design sketch of M25H

棄井操作。在前期輔助工作，如洗井、壓井，拆采油樹，安裝井口防噴器等工作完成后，下入專用工具打開井內(nèi)防漏失閥，之后利用水力內(nèi)割刀切割篩管1#割點(diǎn)，之后更換割刀，再次下入切割2#割點(diǎn)，之后下入專用回收工具，回收頂部封隔器，最后利用割撈一體工具打撈篩管。

1#和2#割點(diǎn)切割操作具體如下： 組合切割管柱鉆具，由下至上為4-1/2英寸水力內(nèi)割刀+2-7/8英寸鉆桿+變扣+8英寸震擊器+6-1/2英寸鉆鋌+8-1/4英寸扶正器+5英寸鉆桿。水力割刀下井前在井口做功能試驗(yàn)，檢驗(yàn)工具的可靠性及刀片張開前后的泵壓變化值，并做好記錄。用細(xì)麻繩將刀片卡緊，綁好膠帶，以防在下鉆的過程中將刀片的刀尖碰壞，造成切割作業(yè)的失敗，下鉆過程中，操作要平穩(wěn)并控制下放速度，以防損壞刀片，進(jìn)入頂部封隔器前測(cè)上提下放懸重，進(jìn)入頂部封隔器后密切關(guān)注懸重變化。下鉆到位，接頂驅(qū)，測(cè)量上提下放懸重，緩慢下放鉆具定位，上提至預(yù)定切割深度(1#和2#割點(diǎn))，測(cè)空轉(zhuǎn)扭矩。啟泵進(jìn)行切割作業(yè)，緩慢提高泵速及轉(zhuǎn)速，控制泵壓在8MPa左右，保持排量穩(wěn)定，以防切割不穩(wěn)，損壞刀片，推薦轉(zhuǎn)速40～70r/min。切割完畢后，起鉆，保持環(huán)空灌液。

3#割點(diǎn)割撈一體操作具體如下： 組合割撈一體工具，鉆具組合由下至上為4-1/2英寸水力內(nèi)割刀+2-7/8英寸鉆桿+割撈一體化撈矛(配6.184英寸矛瓦)+5英寸短鉆桿+8英寸震擊器+6-1/2英寸鉆鋌+8-1/4英寸減扭扶正器+5英寸鉆桿。水力割刀下井前在井口做功能試驗(yàn)，檢驗(yàn)工具的可靠性及刀片張開前后的泵壓變化值，并做好記錄。用細(xì)麻繩將刀片卡緊，以防在下鉆的過程中將刀片的刀尖碰壞，造成切割作業(yè)的失敗，下鉆過程中，操作要平穩(wěn)并控制下放速度，以防損壞刀片，進(jìn)入防砂管柱前測(cè)上提下放懸重，進(jìn)入防砂管柱后密切關(guān)注懸重變化。下鉆到位，測(cè)量上提下放懸重，緩慢下放鉆具定位，震擊打撈剩余全部篩管，若無法解卡，則脫手撈矛。接頂驅(qū)，測(cè)空轉(zhuǎn)扭矩，上提至預(yù)定切割深度(3#切割點(diǎn))。啟泵進(jìn)行切割作業(yè)，緩慢提高泵速及轉(zhuǎn)速，控制泵壓在8MPa左右，保持排量穩(wěn)定，以防切割不穩(wěn)，損壞刀片，推薦轉(zhuǎn)速40～70r/min。切割完畢后，嘗試震擊打撈出篩管。如果無法震擊起出，下入套銑工具，按5m左右段長(zhǎng)套銑打撈。

2.5 新型化學(xué)堵漏劑替代常規(guī)水泥棄置井眼工藝

M平臺(tái)修井機(jī)受場(chǎng)地及載荷所限并未配備灰罐系統(tǒng)，并且改造期間增加固井泵及水泥批混罐亦不能通過載荷計(jì)算。拖輪固井雖然可以解決場(chǎng)地及載荷問題但其使用費(fèi)用較高且受限于天氣狀況最終也并未采用。本次采用新型化學(xué)堵漏材料(LHD)代替常規(guī)油井水泥作為井眼棄置材料[7—8]，LHD具有占地小、操作簡(jiǎn)便、有效駐留、膠結(jié)強(qiáng)度高、有效期長(zhǎng)等特點(diǎn)，非常適合本次棄置作業(yè)。

其主要作用機(jī)理如下： 用于油水井化學(xué)堵水堵漏的新型化學(xué)堵劑進(jìn)入封堵層位后，在壓差的作用下，組分中的結(jié)構(gòu)形成劑迅速將化學(xué)堵劑的其他組分聚凝在一起，擠出堵漿中的自由水，從而快速形成具有一定強(qiáng)度的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，增大了堵劑在封堵層中的流動(dòng)阻力，限制了堵劑往封堵層深部的流動(dòng)。隨著堵劑的間斷擠入，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的空隙不斷地被充填，擠入壓力不斷上升，相鄰的析水較差的封堵層得以啟動(dòng)和封堵，保證了封堵修復(fù)的可靠性和成功率。

配制方法及參數(shù)： (1)配置用清水；(2)配置比例一般(水∶堵劑為1∶1.2)；(3)液體密度為1.55～1.65g/cm3；(4)配置后液體pH值>9；(5)堵劑調(diào)整液體密度可加堵劑；(6)堵劑在27℃發(fā)展情況24h的抗壓強(qiáng)度超過7.5MPa， 48h的抗壓強(qiáng)度超過16.5MPa。

2.6 儲(chǔ)層保護(hù)工程技術(shù)措施

為確保此次作業(yè)達(dá)到預(yù)期效果，根據(jù)地層特點(diǎn)、油層保護(hù)要求以及現(xiàn)場(chǎng)施工特點(diǎn)，制訂了以下儲(chǔ)層保護(hù)措施[8-10]。

(1) 對(duì)于水平段鉆進(jìn)，根據(jù)井況，建議采取連續(xù)鉆進(jìn)不倒劃的方式，完鉆后倒劃一遍，清除巖屑床，進(jìn)套管鞋后大排量循環(huán)干凈再下鉆，下鉆時(shí)控制速度在0.2～0.3m/s以減少壓力變動(dòng)過大。

(2) 儲(chǔ)層段鉆進(jìn)盡量采用設(shè)計(jì)鉆井液密度的低限，并控制好鉆井液的失水和含砂量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

(3) 儲(chǔ)層段鉆進(jìn)可適當(dāng)控制機(jī)械鉆速和排量以降低固相含量、降低ECD、減少對(duì)泥餅的沖蝕程度，此項(xiàng)可在施工設(shè)計(jì)中根據(jù)不同的井具體量化。

(4) 鉆開儲(chǔ)層后的操作效率要盡量提高以減少儲(chǔ)層浸泡時(shí)間，水平井鉆進(jìn)和循環(huán)時(shí)，可以采用高轉(zhuǎn)速(120r/min以上)以提高攜砂能力，降低ECD。

(5) 盡量減少在儲(chǔ)層段進(jìn)行劃眼、倒劃眼、循環(huán)等作業(yè)。在儲(chǔ)層段進(jìn)行起鉆、下鉆等作業(yè)，應(yīng)控制起下速度以減少壓力變動(dòng)過大。

(6) 堅(jiān)持早調(diào)少調(diào)原則，盡量減少在儲(chǔ)層段的軌跡調(diào)整工作。測(cè)斜時(shí)若不成功，避免在同一位置尤其是儲(chǔ)層段連續(xù)測(cè)斜。

(7) 完鉆后的井筒循環(huán)時(shí)間要充分，至少循環(huán)2個(gè)半井筒容積，以振動(dòng)篩返出干凈為標(biāo)準(zhǔn)，需要鉆完井監(jiān)督確認(rèn)。

(8) 儲(chǔ)層鉆進(jìn)過程中必須保證循環(huán)系統(tǒng)及固相控制系統(tǒng)處于良好的使用狀態(tài)，充分使用固控設(shè)備，維護(hù)鉆井液性能。

3 實(shí)施效果

3.1 定向井軌跡實(shí)施情況

作業(yè)中采用現(xiàn)場(chǎng)、陸地密切跟蹤參數(shù)變化、加密測(cè)點(diǎn)、勤調(diào)少滑等措施確保實(shí)鉆軌跡在儲(chǔ)層中鉆進(jìn)并緊貼設(shè)計(jì)軌跡，最終兩口井共計(jì)進(jìn)尺487m，儲(chǔ)層鉆遇率100%，如圖5所示。

圖5 實(shí)鉆測(cè)井曲線及分析Fig.5 Real well logging curve

3.2 產(chǎn)量實(shí)施情況

最終兩口側(cè)鉆后產(chǎn)量分別提高155.23%和399.7%，如表2所示。

表2 產(chǎn)量對(duì)比Table 2 production comparison m3/d

4 結(jié) 語(yǔ)

(1) 隨著油田開發(fā)時(shí)間的延續(xù)，由于地層能量減弱，剩余油減少，配注關(guān)系的變化，井下工具老化、堵塞等原因，渤海油田需要治理、大修的油氣井將會(huì)越來越多。同層側(cè)鉆技術(shù)對(duì)進(jìn)一步提高油田開發(fā)效果，具有積極的指導(dǎo)作用。

(2) 同層側(cè)鉆技術(shù)適用于工程原因造成初期產(chǎn)能低，儲(chǔ)層具備產(chǎn)能條件，由于初期認(rèn)識(shí)不清造成的鉆遇泥巖、強(qiáng)水淹層等問題而影響產(chǎn)能的水平井。

(3) 通過對(duì)儲(chǔ)層物性及儲(chǔ)層發(fā)育的準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)及對(duì)定向井軌跡的精確控制，兩口井同層側(cè)鉆儲(chǔ)層鉆遇率100%，儲(chǔ)層鉆遇率及儲(chǔ)層有效率均較初始開發(fā)有了極大的提升，為達(dá)到產(chǎn)能提升提供了有利的保障。

(4) 新型化學(xué)堵劑代替常規(guī)水泥作為井眼棄置材料的成功使用，很好地解決了修井機(jī)平臺(tái)場(chǎng)地、設(shè)備受限的難題，優(yōu)化了作業(yè)費(fèi)用，其封堵效果及膠結(jié)強(qiáng)度均能很好地滿足后續(xù)作業(yè)需求。

(5) 本次綜合治理中通過同層側(cè)鉆技術(shù)、充分利用平臺(tái)空間、周邊區(qū)域資源共享、新型化學(xué)堵劑應(yīng)用等很好地控制了作業(yè)成本并保證了作業(yè)質(zhì)量。此次成功實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可應(yīng)用于全渤海油田大部分低效井、長(zhǎng)停井，對(duì)于渤海全油田“老井回春”、產(chǎn)量貢獻(xiàn)具有十分重大的意義，應(yīng)用前景廣闊。

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ApplicationofSidetrackingTechnologytoSameLayerofInefficientWellsinOffshoreOilandGasExploitation

HE Peng-fei, YUAN Ze-ming

(CNOOCEnerTech-Drilling&ProductionCo.,Tianjin300452,China)

With the development of oil field scale and the passage of production time, the Bohai Oilfield appears a batch of low production wells and long-term shutdown wells. These similar problems increasing each year make the oil field production decline, the investment increase, and the sustainable development of oil field be seriously restricted. How to introduce a low cost method to recover the capacity of problem wells which have potential to enhance production is an important research subject to remit the oil field output stress and promote the oil field sustainable development. Sidetracking in the same layer technology is suitable for horizontal well whose output is declining due to the reservoir geology and engineering factors. After fishing out a few part of sand control string, combined with the optimal selection of sidetracking points, directional well trajectory optimization, and application of new chemical plugging technology instead of conventional cement backfilling technology, sidetrack drilling can be used in open hole section. The successful application of sidetracking in the same layer technology in SZ 36-1 oil field M platform makes two wells’ yield increased by 155.23% and 399.70% respectively.

inefficient wells；sidetracking in the same layer；reservoir protection；horizontal well；Bohai Oilfield

TE53

A

2095-7297(2017)02-0069-05

2017-03-01

和鵬飛(1987—)，男，工程師，主要從事海洋鉆井監(jiān)督技術(shù)及鉆完井大數(shù)據(jù)分析研究工作。