潘廣業(yè),李 忠,李保東,劉培鑫,曹 鋒,付志輝
(中國石化河南石油工程有限公司鉆井工程公司,河南南陽 473132)
堿井HV027-8水平井連通技術(shù)
潘廣業(yè),李 忠,李保東,劉培鑫,曹 鋒,付志輝
(中國石化河南石油工程有限公司鉆井工程公司,河南南陽 473132)
HV027-8井是河南石油工程公司在堿礦實(shí)施的第一口水平連通井,針對HV027-8水平井要連通兩口直井的難點(diǎn),通過對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)校核、井眼剖面優(yōu)化設(shè)計(jì)、使用RMRS連通儀器、加強(qiáng)連通段技術(shù)措施及井眼軌跡的精細(xì)控制, 成功實(shí)現(xiàn)HV027-8水平井與兩口直井的連通對接,為堿井后續(xù)開采奠定了基礎(chǔ)。
HV027-8堿井;水平井連通;鉆井技術(shù)
定向?qū)舆B通井技術(shù)是采用定向鉆探技術(shù)和水平井技術(shù),使地面相距數(shù)百米的兩井或多井在地下的目的開采層定向?qū)舆B通,實(shí)現(xiàn)兩井或多井連通采礦。對接連通水平井鉆井工藝技術(shù)涉及井位的確定、剖面的優(yōu)選、井眼軌跡控制等諸多方面[1]。定向?qū)舆B通技術(shù)是近幾年來發(fā)展起來的一門特殊技術(shù),主要用于可溶性礦物的開采,實(shí)現(xiàn)一口井注水,另一口井生產(chǎn)的目的。本文以河南堿礦HV027-8水平井與VT012-8和VT013-8兩口直井成功對接為例,介紹和分析了接連通水平采堿井的鉆井工藝。
連通儀器(RMRS)由強(qiáng)磁短節(jié)、探管、地表接口箱、筆記本電腦等組成。強(qiáng)磁短節(jié)安裝在鉆頭與螺桿之間,在螺桿驅(qū)動下,強(qiáng)磁短接跟著旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生一個(gè)人工磁場。探管采用測斜絞車下入目標(biāo)井內(nèi)靶點(diǎn)處,采集旋轉(zhuǎn)強(qiáng)磁短接產(chǎn)生的信號,傳輸至地表接口箱,電腦接收到信號后通過專用的分析軟件分析定向預(yù)測的井底數(shù)據(jù),計(jì)算出強(qiáng)磁短節(jié)與靶點(diǎn)之間的距離、方位偏離角等數(shù)據(jù),為井斜和方位調(diào)整提供支持。
國內(nèi)目前使用的隨鉆測井儀器(MWD)測斜存在一定的井斜和方位誤差,而且存在一個(gè)累計(jì)誤差,井越深,累計(jì)誤差越大[2]。RMRS儀器克服了累計(jì)誤差,能夠引導(dǎo)鉆頭直接鉆穿目標(biāo)井,中靶精度可達(dá)0.25 m。
(1)對井眼數(shù)據(jù)要求高。HV027-8井水平連通兩直井,兩直井分別為φ118 mm和φ105 mm井眼,屬于精確點(diǎn)對點(diǎn)連通井;直井較深,井眼數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性直接決定著能否一次連通;靶點(diǎn)數(shù)據(jù)誤差大,將造成連通失敗,需要回撤一定距離去側(cè)鉆。
(2)剖面設(shè)計(jì)難度大。堿井水平井設(shè)計(jì)剖面不同于普通水平井,不僅要考慮A、B靶入靶方位要一致,而且連通靶點(diǎn)前80 m需要設(shè)計(jì)成穩(wěn)斜或微增斜;設(shè)計(jì)靶點(diǎn)和RMRS儀器測量的目標(biāo)點(diǎn)不一致時(shí),需要留夠造斜率去調(diào)整井眼軌跡。
(3)井眼軌跡控制難度大。連通前要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)軌跡施工;連通時(shí)要一直按RMRS系統(tǒng)不斷給出的目標(biāo)“點(diǎn)”,精細(xì)控制井眼軌跡。
(1)開鉆前要做好連通施工方案,根據(jù)校核后的各項(xiàng)數(shù)據(jù),優(yōu)化軌跡剖面,確保兩連通點(diǎn)在待鉆軌跡線上。
(2)按照設(shè)計(jì)要求,水平段鉆進(jìn)至距離連通點(diǎn)80 m左右起鉆,下入強(qiáng)磁短節(jié),進(jìn)行連通作業(yè)。
(3)當(dāng)水平井鉆至井底前兩小時(shí)左右,在直井中下入連通儀器。
(4)水平井下鉆到底后,提離井底1~2 m 開泵,按照定向井工程師的要求鉆進(jìn),定向井工程師和儀器工程師及時(shí)根據(jù)連通儀器反饋的信號調(diào)整軌跡,如果偏差較大,需更換高一級別角度的螺桿。
(5)每鉆進(jìn)5~10 m測井一次,快速確定軌跡的增降斜、增降方位的趨勢,以連續(xù)監(jiān)測井眼的方向,及時(shí)調(diào)整井眼軌跡。
(6)當(dāng)水平井鉆進(jìn)至距離連通點(diǎn)5 m左右進(jìn)行鉆井液循環(huán),待直井起出連通儀器后,對接直井;當(dāng)水平井泵壓下降、直井出水或者直井井口塑料口袋被吹破,表明對接成功。
(7)如果一次連接不上,需對水平井定向劃眼,定向劃眼前必須確定偏差的方向及垂深的誤差;如果再次連通不上,往前再鉆進(jìn)10~20 m,測出過連通點(diǎn)的實(shí)際井斜和方位,上提鉆具至連通點(diǎn)上,找出進(jìn)行磁導(dǎo)向計(jì)算的最近井段,采用定向復(fù)錄數(shù)據(jù),對兩套數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析,判斷出實(shí)際偏差的方向,再定向劃眼;如果劃眼還沒連通,退回重新側(cè)鉆,再次進(jìn)行連通作業(yè)。
4.1 校核誤差
HV027-8井是安棚鼻狀構(gòu)造南翼一口垂直水平復(fù)合采堿生產(chǎn)井,水平連通兩直井VT012-8和VT013-8。連通之后水泥封固造斜段,再側(cè)鉆打垂直分支井。水平連通井設(shè)計(jì)井深3 508 m,實(shí)際井深3 513 m。對接直井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見表1。由于直井井眼小且需要精確點(diǎn)對點(diǎn)連通,數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確尤為重要。復(fù)測三口井井口坐標(biāo)和兩直井的陀螺數(shù)據(jù),通過兩直井的數(shù)據(jù)算出靶點(diǎn)坐標(biāo),如表2。通過直井陀螺數(shù)據(jù)、8#層垂深、地面海拔及補(bǔ)心高,推算出靶點(diǎn)垂深,見表3和表4。
表1 對接直井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
表2 依據(jù)兩直井?dāng)?shù)據(jù)計(jì)算出的水平井靶點(diǎn)坐標(biāo)
表3 8#層頂海拔數(shù)據(jù)
表4 HV027-8井靶點(diǎn)垂深(8#層)數(shù)據(jù)
4.2 剖面優(yōu)化
數(shù)據(jù)準(zhǔn)確是連通的前提,剖面優(yōu)化設(shè)計(jì)才是連通的重點(diǎn),優(yōu)化剖面可大大減小施工難度,表5為優(yōu)化后剖面數(shù)據(jù)。
表5 優(yōu)化后剖面數(shù)據(jù)
除了考慮井眼軌跡和造斜率,還得考慮工程方面的要求,比如2 700 m以上有出水層??紤]螺桿、鉆頭類型及地層對造斜率的影響,選擇造斜率(23°/100 m)。
RMRS儀器在靶點(diǎn)前80 m可以測到信號,由于測斜的累積誤差,設(shè)計(jì)靶點(diǎn)和RMRS測量靶點(diǎn)不重合,需要調(diào)整方位去中RMRS靶點(diǎn)。因此要留夠造斜率去調(diào)整軌跡,此段剖面應(yīng)設(shè)計(jì)為不增斜或微增斜,本井靶前位移長,要留足120 m靶前位移。
4.3 軌跡控制
4.3.1 直井段控制(0~2 700 m)
HV027-8水平雙連通井是三開次井,一開199m,二開1300m,三開3513m。其中三開在2 700 m處造斜。一開、二開采用塔式鉆具組合,穩(wěn)斜效果好;三開直井段采用雙扶螺桿鉆進(jìn),隨時(shí)調(diào)整井斜方位。2 700 m前井斜不超4°,閉合距11.15 m。鉆具組合:φ216 mm鉆頭+φ172 mm雙扶螺桿(1°)+回壓閥爾+φ127 mm承壓無磁鉆桿+LWD無磁懸掛接頭+φ127 mm承壓無磁鉆桿+φ127 mm加重鉆桿+φ127 mm斜坡鉆桿。
4.3.2 造斜段控制(2 700~3 100 m)
單扶1.25°螺桿保證了造斜率;采取復(fù)合半根滑動半根的鉆井方式,保證井眼軌跡平滑,嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)剖面鉆進(jìn)。井斜、方位都與設(shè)計(jì)保持一致,有利于下一步連通施工。鉆具組合:φ216 mm鉆頭+φ172 mm單扶螺桿(1.25°)+回壓閥爾+φ127 mm承壓無磁鉆桿+LWD無磁懸掛接頭+φ127 mm承壓無磁鉆桿+φ127 mm加重鉆桿+φ127 mm斜坡鉆桿。
4.3.3 連通時(shí)井眼軌跡的精細(xì)控制(3 100~3 513 m)
連通對接要求對井底井斜、方位預(yù)計(jì)要精確,采用牙輪鉆頭加雙扶螺桿的鉆具組合:φ216 mm鉆頭+強(qiáng)磁短節(jié)+φ172 mm雙扶螺桿(1.25°)+回壓閥爾+φ127 mm承壓無磁鉆桿+LWD無磁懸掛接頭+φ127 mm承壓無磁鉆桿+φ127 mm加重鉆桿+φ127 mm斜坡鉆桿。
鉆進(jìn)至3 150 m時(shí),第一次連通測量。RMRS測量要求:上提5 m,開泵勻速下放,并提供預(yù)計(jì)的井底井斜、方位、垂深、相對北坐標(biāo)、相對東坐標(biāo)。通過軟件計(jì)算出靶點(diǎn)離鉆頭相距89.27 m,偏離角-0.71°,說明目前方位偏大,調(diào)整工具面為270°,調(diào)整方位后繼續(xù)鉆進(jìn),每鉆進(jìn)5~10 m,連通測量一次,根據(jù)反饋數(shù)據(jù)來調(diào)整軌跡,如此反復(fù)。距離靶點(diǎn)9.25 m,方位偏離角0.22°,基本正對靶心;起出RMRS儀器,復(fù)合鉆進(jìn)至3 239.5 m,對接井VT012-8井連通出水。
第二口直井VT013-8井在3512.6 m順利完成連通并出水。最后連通測得的兩直井靶點(diǎn)與設(shè)計(jì)靶點(diǎn)誤差較小(見表6)。
表6 設(shè)計(jì)靶點(diǎn)與RMRS靶點(diǎn)對比
(1)連通水平井鉆井是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,地質(zhì)、工程、定向、連通測控幾方面密切配合才能確保連通對接成功。
(2)數(shù)據(jù)可靠是前提:對連接井的坐標(biāo)、海拔、陀螺數(shù)據(jù),以及各井的補(bǔ)心高進(jìn)行校核,以減小誤差。
(3)剖面優(yōu)化是重點(diǎn):設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮在靶點(diǎn)前80 m左右把井眼設(shè)計(jì)為穩(wěn)斜段,避免設(shè)計(jì)靶點(diǎn)和RMRS測量靶點(diǎn)不重合時(shí)沒有足夠的造斜率調(diào)整方位余地。
(4)隨鉆軌跡精細(xì)控制是關(guān)鍵:嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的井眼軌跡施工。
(5)連通測控可靠是保障:RMRS儀器工作性能可靠,精度高,要精心操作,保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
(6)雙連通井的B靶可提前建槽,更易連通;從工程安全考慮,A點(diǎn)先不建槽,連通對接不上時(shí)再建槽。
(7)對接直井井筒在通井時(shí)打入泥漿,以防止連通時(shí)堿結(jié)晶卡儀器。
(8)LWD儀器的盲長應(yīng)盡可能短,以提高井底數(shù)據(jù)預(yù)測精度,提高連通對接的成功率。
[1] 姚林,樊華.RMRS測距儀在延平1水平連通井組中的應(yīng)用[J].油氣藏評價(jià)與開發(fā),2011,1(6):76-80.
[2] 王立黨.泌陽凹陷小斷塊薄層水平井地質(zhì)導(dǎo)向探討[J].石油地質(zhì)與工程,2014,28(3):100-102.
編輯:李金華
1673-8217(2015)03-0101-03
2015-02-01
潘廣業(yè),高級工程師,1962年出生,1981年畢業(yè)于重慶石油學(xué)校,現(xiàn)從事鉆井技術(shù)管理工作。
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