浅谈小井眼水平井施工难点及相应的措施

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浅谈小井眼水平井施工难点及相应的措施

山东茂隆新材料科技有限公司 2021-01-05 1381


摘要:小井眼水平井有着施工难点,需采取相应的措施,来保钻进的质量,提高采收率,实现稳产增产。

关键词:小井眼水平井;施工难点;措施

降低钻井工程成本,已成为油气田勘探开发的重要课题。小井眼是继水平井之后,在80年代后期兴起的又一热点技术。小井眼钻井可以减少消耗,降低成本,已得到公认,其发展潜力得到了充分肯定。

一、小井眼概述

对于小井眼的提法有各种各样,不尽相同,到目前为止没有统一的定义。

1、美国Amoco公司90%以上的井眼用小于6″的钻头钻成。

2、法国Elf公司完钻井眼小于常规完钻井眼(81/2″) 的井统称为小井眼。

3.有的认为 70%以上的井眼小于6″。

4.还有的认为 环空间隙小于1″的井眼。

5. Bp 公司套管层数少于常规井的井眼。

小井眼钻井早在50年代后期就发展起来。当时美国的Carter公司在犹他州,阿肯色州,路易丝安那州等地钻了108口小井眼井,得出的结论是钻小井眼井在经济上是合算的。80年代中期以前,小井眼之所以没有引起石油界足够的重视,原因之一是当时的油价较高。原因之二是小井眼钻井技术还不完善。80年代中期以来,由于油气价格的下跌,世界范围内石油工业不景

土工布的特点:1、强力高,由于使用塑料纤维,在干湿状态下都能保持充分的强力和伸长。2、耐腐蚀,在不同的酸碱度的泥土及水中能长久地耐腐蚀。3、透水性好 在纤维间有空隙,故有良好的渗水性能。4、抗微生物性好 对微生物、虫蛀均不受损害。5、施工方便,由于材质轻、柔,故运送、铺设、施工方便。6、规格齐全: 幅宽可达9米。是国内最宽产品,单位面积质量:100-1000g/m2

气,小井眼又引起广泛重视。

二、施工难点

1、钻具偏心弯曲变形大,滑动钻进加压困难

小眼水平井施工时,下部所用钻具外径只有60.3mm,刚度低、柔性大。在下部井段钻进时,因钻具偏心弯曲变形,导致滑动钻进摩阻很大、转动钻进扭矩大,钻压传递非常困难,严重影响钻井速度,这是小眼水平井施工的最大难点。

2、泥浆上返速度底,岩屑输送困难

小眼水平井施工,由于钻具和井壁的环空间隙较小,泥浆排量低、上返速度慢,进尺快,满足不了大排量携砂的需要,造成岩屑输送困难,给安全施工带来了隐患。

3、水平段长,中靶精度要求高

小眼水平井,水平段和常规中、小尺寸的水平井一样,水平段长、水平位移大、靶点多,同时水平段上下0.6米、左右7.6米的靶点范围,使得轨迹控制难度增加。

4、井下复杂情况多

在小井眼循环系统中其功率分配与常规井眼不同。在常规井眼中,环空压耗只占10%左右,而在小井眼中则占到75%以上,国外一些资料甚至认为占到90%,环空压耗的大幅度增加使钻井液的当量密度也大幅度增加。

井眼小,钻具与井眼之间的环空间隙小,起下钻具产生的压力波动大。小井眼环空间隙小,环空返速高,泥浆剪切稀释作用明显,而在大肚子井段则返速很低,给携沙洗井带来很大的困难。环空压耗高,压持效应明显,而钻头水眼处的水功率又小,井底清洗困难,并容易留下隐患。小井眼环空间隙小,钻具上提下放产生的压力激动和抽吸作用较大,易导致井壁失稳,产生掉块,增加洗井时的难度,严重时造成坍塌卡钻。在侧钻过程中,发生压差卡钻的几率很高,在斜井段,钻具与井壁接触面积大,与泥饼相粘附,在压差作用下造成卡钻。相对于常规井眼而言,小井眼形成键槽的可能性更大一些。在水平井的的造斜段,扭方位段等狗腿度较大的井段,井壁一侧出现凹槽,又因小井眼钻进中钻井参数和水力参数都受到限制,环空压耗高,井底压持效应明显,钻速慢是普遍现象。因而钻进其间起下钻次数多,钻井周期长,尤其是裸眼段较长(>300m)和井眼较深、地层可钻性差的小井眼中,这一问题更加突出,极易造成键槽卡钻。

5、轨迹测量

小眼水平井施工过程中,对测量仪器的要求比较高。施工过程中采用DWD超小尺寸测量仪器施工,由于施工条件的约束及其自身结构的限制,测量施工存在如下难点:泥浆排量小、立管压力低,发射的脉冲信号幅度低。泥浆中杂质易阻塞井下仪器,导致施工不能继续进行或仪器不工作。井下仪器对泥浆流量反应灵敏,井下仪器的性能要求高因钻具内径小、易弯曲,导致脉冲信号衰减厉害,需要采取措施增强井下仪器发射的信号强度。

三、小井眼水平井施工难点的措施

1、优化井身轨迹

井身轨迹设计过程中,根据工具的造斜能力,合理确定各井段的长度,大幅度缩短靶前位移和造斜段长度,优化井身轨迹,以改善井眼清洗效果、减少摩阻和扭矩、提高工作效率、缩短建井周期。

2、小井眼钻井的钻具要符合要求

小井眼钻柱由于其直径小重量轻,不仅施加钻压的范围受到限制,而且由于钻柱本身刚度小强度低,不能强化钻井技术参数,从而导致小井眼钻井效率降低。对于较小尺寸的钻杆,由于其抗拉、抗扭强度的限制,使得小井眼钻进过程中钻头加压和抗扭矩能力降低。小井眼钻井时转速很高,钻具在井底承受的反扭矩也更大,在加压过大时极易导致扭断钻具的事故发生。针对小井眼钻井时钻速高使得小尺寸的钻杆抗扭矩能力降低,在加压过大时极易导致扭断钻具的事故发生。因此在钻具入井之前一定要检查好钻杆台阶是否平整,有刺漏,公母扣是否磨损,各种不常用的钻具下井前做好探伤,操作人员在上扣时一定要上紧,优化钻井参数,尤其是选择合理的钻进参数。

3、井控

通过与常规井眼间隙对比,小井眼的环空体积更小。在小井眼钻井时,钻具转速很快,使环空中高速上返的泥浆也高速旋转产生很大的离心力撞击井壁,进而破坏井壁,影响泥浆的携岩效果;同时与泥浆的上返运动合并产生旋流,大大的增加其环空压耗;加之钻杆接头处的凸起也进一步消耗了钻井液能量,降低其携岩能力。在常规井眼中由于环空间隙较大,其外径对钻进影响可以忽略,因此小井眼钻井对井控提出了很高要求。

由于在小井眼环空压力损失占整个系统约90%以上,而常规井大约90%损失在钻柱和钻头。同时钻柱偏心度在小环空压力损失起重要作用,钻杆转动与不转动环空压力损失比为1.1-1.6。因此,对于以环空损失占主要地位的小井眼井,动态压井成为有效的井控方法。动态压井是用循环时环空摩擦损失来控制地层压力,可以通过改变排量、转速或泥浆性能来控制不平衡地层压力。

4、小井眼钻井液需符合要求

小井眼钻井的特点一是环空间隙小(小井眼环隙只有常规井的20%),环空压力损失大,钻井液中的固相在离心作用下易粘附于钻杆内壁,因而对钻井液提出特殊的要求,小井眼钻井或小井眼取芯钻井方面对泥浆的要求比较严格,其特殊要求如下:

能够在较低的排量下清洗井底,携带和悬浮岩屑;小井眼环隙小,即使在较低的排量下环空钻井液大多呈紊流流态.因此要求钻井液具有最低的失水、低粘度,良好的造壁性、较强的防塌能力,以保证在紊流流态下井壁的稳定性;由于小井眼的压力损失主要在环空,因而增加了钻井液的当量密度,增大了起下钻时的波动压力,易造成井下复杂情况。因此通过调整钻井液的流变参数,以达到降低环空压力损失、优化环空流型,将是小井眼钻井液技术的关键之一;要求有很好的润滑性能,较低的摩阻系数.并能很好地保护油气层;抑制稳定页岩并使井眼保持标准尺寸,特别是对具有冲蚀作用的高速转动;适合于岩芯评价,这样就不会由于岩芯受到污染而丧失有价值的资料

5、防外筒脱扣及断钻、卡钻

井眼环空间隙小,泵排量不足,不利于携砂,导致活动钻具摩阻大。因此我们钻井一线应该培训新的打捞工艺,配备齐全的小井眼打捞工具,以提高打捞成功率,降低钻井成本。小井眼钻井对钻井液的携岩能力要求非常高,尤其在钻遇岩屑体积大,不规则,比重大时一定要调整好泥浆性能,控制好粘度确保携岩效果,同时对职工的岗位技能也提出了相当的挑战,接单根速度一定要快,不要长时间静置钻具,

6、分段钻进

小井眼水平钻井是很有吸引力的钻井方法,不管是在占用场地,选用小马力钻机,还是钻井液药品及套管方面都极大的节约了成本。小井眼水平钻井是很有吸引力的钻井方法,不管是在占用场地,选用小马力钻机,还是钻井液药品及套管方面都极大的节约了成本。

使轨迹尽量向前延伸。在二开正常造浆后,井队应认真落实好储备重泥浆,以防备钻遇复杂地层,以备急用,小井眼钻井遇特殊情况要求更高。改小循环后加大药品投入,及时调整好泥浆流型,保证足够的黏度,确保停泵后其有一定的悬浮能力,在泥浆未成型之前尽量不要长时间停泵车测斜。穿油层前一定去附近注水站落实注水井的停注情况,加强与甲方协调。快完井穿复杂地层,或油层时候一定注意钻时变化情况,一旦钻时突然变快,应加强坐岗,观察返浆及振动筛出砂情况,检测钻井液各项参数。

结束语

小井眼水平钻井是很有吸引力的钻井方法,不管是在占用场地,选用小马力钻机,还是钻井液药品及套管方面都极大的节约了成本。

参考文献

[1]张淑芹.李培佳,特殊工艺井钻井技术,北京:石油工业出版社,2008.

[2]鄢捷年,钻井液工艺学,东营:中国石油大学出版社,2006.

[3]盛子堂.中原油田小井眼钻井技术实践[J].中外源,2008,13(06):43-46


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