摘要:依据现阶段水平井钻井工艺技术,在注重设计原则、设计依据的条件下,最大限度地优化设计,主要从钻机选型、井身结构设计、钻具组合、钻进参数优选、水平井井眼轨迹控制等方面对水平井钻井提供最佳方案,对钻井开发有一定的借鉴意义。
关键词:水平井钻进参数井眼轨迹完井工艺
1钻机选型
钻机选型应根据钻井作业期间所受的最大负荷不得超过钻机额定负荷的80%;水平井及大位移井是直井负荷的1.5倍。根据本方案设计最大负荷应为下Φ177.8mm套管,因此建议钻机选择ZJ50型,泵功率选3NB-1300以上。
2井身结构及钻进参数设计[1]
2.1结构设计
(1)水平段长度的确定。为确保中靶和在稳定的油层内钻水平段,采用90.00°的水平段穿油层,入靶点垂深3500m,端点垂深3500m,水平段长500m。
(2)造斜率的确定。以中等程度造斜率进行设计井身剖面,施工中应保持造斜率在7°～8°/30m。
(3)水平井段套管尺寸和井眼直径的确定。①水平段套管尺寸。为提高泄油量,在生产过程中减少损坏、减少压差和流动阻力,防止采油过程中地层出砂,水平段拟采用Φ127mm、N-80钢级、壁厚7.52mm打孔筛管完井。②水平段井眼直径。使用Φ177.8mm技术套管和Φ241.3mm的二开钻头,故水平段井眼尺寸确定为Φ152.4mm。
(4)技术套管尺寸、下深和井眼直径的确定。①技术套管下深。根据井身结构设计原则,技术套管下至潜山面以下10m。②技术套管尺寸及钻头尺寸。由于水平井段井眼直径为Φ152.4mm,根据现有钻头及套管系列,故技术套管尺寸确定为Φ177.8mm。为了顺利下入Φ177.8mm的技术套管并根据目前造斜工具的规格及能力,选用Φ241.3mm的钻头钻二开直井段和弯曲井段。
(5)表层套管尺寸、下深和井眼直径的确定。①表层套管下深。为确保大斜度井段的施工安全,用表层套管封隔上部松散易漏、易塌地层,将表层套管下到300m。②表层套管之后需用Φ241.3mm钻头钻进,根据邻井钻井情况,将表层套管尺寸确定为Φ339.7mm。③表层井眼直径。为了确保顺利下入Φ339.7mm表层套管并根据目前现有钻头系列,选用Φ444.5mm钻头钻表层井段。
2.2设计数据(如表1)
2.3参数设计(如表2)
3水平井井眼轨迹设计[2]
3.1井身剖面设计基本原则
(1)采用90.00°的水平段穿油层,入靶点垂深3500m,端点垂深3500m,水平段长500m。(2)地层比较致密,工具造斜能力不必留有太大余地,因此拟以中等程度造斜率进行设计井身剖面。施工中应保持造斜率在7°～8°/30m。(3)设计剖面有利于尽量减少钻具组合,加快钻速。(4)设计剖面有利于安全钻井和轨迹控制。
3.2设计造斜率的选择
该井油层埋深在-3350m～-3550m,靶前位移为500m,加之需给工具造斜能力留有余地,因此根据不同的地质分层来选用工具的造斜率。
轨迹类型直-增-稳-增-稳造斜点3050m
第一段造(增)斜,井眼曲率7.00°/30m
第二段造(增)斜,井眼曲率7.00°/30m
4完井工艺技术
根据该井已完钻井油层生产的经验,油层为同一压力系统,为增加泄油面积,完井方案拟设计采用N80、Φ127mm打孔筛管,上部用悬挂器坐封在技术套管内,在筛管完井以后,使用有机溶剂将钻井液替出,保护油层。
4.1套管柱设计
(1)套管扶正器的布放设计。根据扶正器压缩变形和扶正器之间套管挠度引起的偏心距之和不超过许可偏心距为条件,设计套管扶正器的布放。
(2)套管柱结构设计。①套管柱结构:浮鞋+1根套管+浮箍+套管串+联顶节。②要求造斜点以下井段的技术套管接箍上、下均要加工出倒角。Φ177.8mm采用可钻式浮箍与浮鞋,钻完浮鞋后,套管下部应留有45°内倒角的套管鞋,套管鞋与套管本体焊牢,防止脱落。③减轻套管自由段的负荷,要求技术套管的水泥返深尽量高返。若技术套管固井封固段＞2000m,采用双级注水泥固井。
4.2注水泥设计
(1)水泥浆设计为导浆和尾浆2类。(2)水泥浆外加剂应优先用降失水剂、分散剂、缓凝剂,以改善其性能。(3)水泥类型拟选APIG级水泥。(4)水泥浆密度:导浆1.85g/cm,尾浆1.40g/cm;水泥浆性能:稠化时间120min;滤失量＜50mL/30min(7MPa压力下);抗压强度:24h,12MPa;静切应力应大于14.8MPa。
5结语
本文主要从钻机选型、井身结构设计、钻具组合、钻进参数优选、水平井井眼轨迹控制等方面对水平井钻井提供最佳方案,对钻井开发有一定的借鉴意义。
参考文献
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