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1、大庆油田超短半径水平井钻井技术宫华;郑瑞强;范存;徐月庆;耿晓光;张朝纯【摘 要】The ultra-short radius horizontal well technology can effectively develop thin, vertical fracture, heavy crude and low permeability reservoirs. The technical principles of this technology and the specially designed drilling tools for Daqing Oilfield were intr
2、oduced. The fast milling in $139.7 mm casing,the short radius build-up/holding and the whole well reverse circulation in 117. 5 mm borehole were introduced. The advantages of this technology were analyzed. Using Well Xing-Ping G2 as an example,the field application of this technology was introduced
3、in detail. The results show that the liner completion operation in this well was achieved successfully which lays a foundation for continuous production and the necessary workovers. Since 2023, this technology has been used in 16 ultra-short radius horizontal wells in Daqing Oilfield with the maximu
4、m curvature of 16. 93/m and targeting rate of 100%.%针对超短半径水平井钻井存在的造斜段井眼曲率大于 10/m、常规钻具无法顺当通过大曲率造斜段、筛管完井困难等技术难题,大庆油田成功研制了旋转自封器、139.7 mm 导向锚定系统、多功能导向管、高强度柔性钻杆、特制 117.5mm 三牙轮钻头等工具,形成了一套较为完善的超短半径水平井钻井技术.该技术承受纯机械造斜原理,不需弯螺杆等动力钻具即可完成 3.2m 曲率半径的造斜段施工,造斜力气到达(1520)/m； 高强度柔性钻杆的应用确保了井下钻具组合顺当通过大曲率造斜段及水平段的稳斜钻进；并实现
5、 117.5 mm 井眼防砂筛管完井,满足后续修井作业要求.自 2023 年以来,大庆油田已完成 16 口超短半径水平井施工,平均钻井周期 12.14 d,平均井眼曲率 15.21/m,中靶率 100.介绍了大庆油田超短半径水平井钻井技术的关键技术争论与现场应用状况.【期刊名称】石油钻探技术【年(卷),期】2023(039)005【总页数】4 页(P19-22)【关键词】超短半径;水平井;柔性钻杆;套管开窗;杏-平;G2 井;大庆油田【作 者】宫华;郑瑞强;范存;徐月庆;耿晓光;张朝纯【作者单位】大庆钻探工程公司钻井工程技术争论院,黑龙江大庆163413;大庆钻探工程公司钻井工程技术争论院,黑
6、龙江大庆 163413;大庆钻探工程公司钻井工程技术争论院,黑龙江大庆 163413;大庆钻探工程公司钻井工程技术争论院,黑龙江大庆 163413;大庆钻探工程公司钻井工程技术争论院,黑龙江大庆 163413;顺通井下技术效劳公司,辽宁盘锦124010【正文语种】中 文【中图分类】TE24320 世纪 80 年月初, 美国 Petrolphysics 公司和 Bechtel 公司开发出一种的特别钻井技术超短半径水平井技术1-3。该技术能使死井复活,大幅度提高油井产量和原油采收率,且能降低钻井本钱,是油田老井改造、油藏挖潜和稳产增产的有效手段，尤其适合于薄油层、垂直裂缝、稠油、低渗透等油藏的开发
7、4-6。但该技术是当前的高难度钻井技术之一，其技术难点主要有：1)如何实现井眼曲率大于10/m 的造斜段的施工；2)常规钻具无法通过井眼曲率 10/m 的高曲率造斜段，水平段如何进展后续施工；3)如何实现筛管完井，防止井壁坍塌，并为后续的冲砂等修井作业供给便利。大庆油田针对该技术难点，研制了专用的井下工具，解决了施工难题，渐渐形成了超短半径水平井钻井配套技术。该技术在大庆油田 16 口井进展了成功应用，对该油田老区块套损井、报废井、低产井等的二次开发起到了很好的效果。超短半径水平井工艺首先利用特制开(修)窗一体化高效铣锥进展大角度套管开窗， 下入特制的造斜钻具组合，通过转盘带动造斜钻具驱动 1
8、17.5 mm 造斜钻头， 承受纯机械造斜原理，利用特制造斜工具，不需弯螺杆等动力钻具即可完成 3.2 m曲率半径的造斜段施工，造斜力气到达(1520)/m，造斜段长度仅为 5 m。水平段承受 117.5 mm 水平钻头总成与水平钻具组合实现稳斜钻进，水平段钻进到达设计要求后，依据不同储层特点可以承受裸眼、多功能导向管、筛管等三种方式完井，满足了不同油层的完井需求。2.1 特制工具旋转自封器 地面井口密封装置可以在反循环旋转钻进过程中密封井口。动态旋转密封 9 MPa，静态密封 15 MPa，满足了反循环钻井施工条件。 139.7 mm 导向锚定系统 该系统共计 6 个定位键，分两层，每层 3
9、 个，可实现轴向和径向双重锚定。与常规导向系统相比较，该系统缩短了导斜面长度、增大了导斜面角度。多功能导向管 该导向管是实现 117.5 mm 井眼机械造斜的特制工具，为柔性单弯构造，通过特有的机械造斜原理完成造斜段施工，是国内特有的非动力造斜工具。高强度柔性钻杆 该柔性钻杆为特制工具，与一般标准钻杆相比，它能自由通过井眼曲率高达(1520)/m 的造斜段，并将转盘扭矩及钻压有效传递至钻头，从而驱动前端钻头，实现旋转破岩。特制 117.5 mm 三牙轮钻头 依据现场施工需要与特制造斜钻头体及水平钻头体协作使用，实现造斜段的高曲率增斜和水平段的稳斜施工。2.2 主要施工工艺1) 139.7 mm
10、 套管内大角度快速开窗。利用特制的大角度 139.7 mm 导向锚定系统和特制开修(窗)一体化复式铣锥，优选套管开窗钻井参数， 139.7 mm 钢级 J55 壁厚 7.72 mm 套管，开窗时间仅为 1.52.0 h，且不需重下钻修窗，实现了开修窗一体化施工，缩短了钻井周期。2) 117.5 mm 井眼超短半径造斜。承受高强度柔性钻杆、多功能导向管、造斜钻头体和特制牙轮钻头，形成高效机械造斜系统，依据不同的地质条件，相应地调整多功能导向管的参数配置，结合反循环钻井工艺技术，完成井眼曲率(15 20)/m 的造斜段，造斜段长度仅 5 m。3) 117.5 mm 井眼超短半径稳斜。承受高强度柔性
11、钻杆、多功能导向管、水平钻头体和特制牙轮钻头，形成稳斜钻井系统，水平钻头体与多功能导向管轴线重合， 同时利用多功能导向管与柔性钻杆的自重，合理把握水平段钻进参数，实现水平段 稳斜钻进。4) 117.5 mm 井眼全井反循环钻进。施工过程中全程承受清水加防膨剂反循环方式钻井，由于反循环对井底产生抽汲作用，岩屑和铁屑上返速度快，钻井效率高； 清水加防膨剂形成的体系密度低、本钱低；反循环避开了岩屑和铁屑进入储层，减 小对油层的污染及损害，可以最大程度地保护储层。2.3 技术优点1) 曲率半径小，造斜段长 5 m 即可钻入储层，缩短了施工周期；同时，可有效避开穿透水层，不用固井堵水，避开了井下故障的发
12、生。2) 可在油层内钻出一个长约 15 m 的 117.5 mm 井眼，增加油层泄油面积，揭露产层的水平发育状况，提高老井产量，大幅度提高采收率。3) 利用老井开窗侧钻，不需重钻井，减小上部无效进尺；保持原井开采方式，不需再增加额外设备及地面管网建设费用，降低了油田开发本钱。4) 施工工艺简洁、快捷便利、投资少，作业施工周期 710 d，大修设备即可满足施工需要。5) 整个钻井过程全部利用清水反循环洗井，本钱较低，且可以最大限度地保护储层。6) 可依据地层特性实现裸眼、多功能导向管、防砂筛管 3 种完井方式，满足了多种地质条件的需求。因此，从钻井角度来看，超短半径水平井可以有效利用现有低产井、
13、停产井来进展剩余油挖潜，节约钻井与开发本钱，具有投资少、见效快等特点。自 2023 年以来，大庆油田先后进展了 16 口超短半径水平井现场施工，平均钻井周期 12.14 d，目标中靶率 100%，造斜段曲率半径 3.374.39 m，平均井眼曲率 15.21/m，平均水平位移 23.01 m，平均进尺 25.58 m。其中最大井眼曲率16.93/m，最大水平位移 30.06 m，最长总进尺 32.40 m，最短钻井周期 7 d。现以杏-平 G2 井为例介绍现场施工状况。杏-平 G2 井设计在老井杏-G2 井 139.7 mm 套管内开窗侧钻。杏-G2 井地处杏树岗背斜构造南部，位于断层上升盘，
14、属于构造高部位，单斜构造，其完钻井深 1130 m， 139.7 mm 油层套管(钢级 J55)下深 1 125.80 m，固井质量良好，1990 年 4 月完井。3.1 工程设计杏-平 G2 井钻探目的层是葡31 油层，为油井。工程设计参数：完钻垂深 1029.97 m，完钻井深 1 053.11 m，造斜点井深 1 027.97 m，方位角 48.37(真)， 水平位移 23.33 m，造斜段长 5.08 m，水平段长 20.06 m。井眼轨道设计垂直剖面如图 1 所示。3.2 施工概况完成作业前期预备工作后，首先下入 139.7 mm 导向锚定系统，通过陀螺定位仪和电测仪器测试方位和深度
15、后，将 139.7 mm 导向锚定系统锚定在井深 1027.97 m 处，方位为真方位 48.70。然后，起出送斜钻具，下入特制开修(窗)一体化复式铣锥，先正循环冲洗，后反循环开窗，铣至井深 1 028.97 m，完成开窗施工，起出钻具。下入特制造斜钻具组合，承受反循环钻进方式。钻至井深 1 035.00 m，造斜施工完毕。下入特制微型测斜仪器，测得井底井斜角为 93.5。造斜段长仅 5.70 m(1 028.001 033.70 m)，就实现了井斜角从 1.2到 90.8的变化，曲率半径为 3.60 m，井眼曲率高达 15.7/m，实现了大曲率超短半径造斜段的施工(见表 1)。起出测斜钻具后
16、，下入特制的水平段钻具组合，开头水平段钻进。钻至井深 1035.50 m 返出砂岩岩屑，荧光反响为油岩，进入油层后砂岩岩屑油气显示越来越好；钻至井深 1 039.00 m 处，返出根本为含油砂岩岩屑。完钻井深 1 050.30 m， 井眼轨迹根本把握在油层内，到达设计指标。在水平段施工过程中，抑制了大曲率造斜段带来的高摩阻等施工困难，顺当完成了16.60 m(1 033.701 050.30 m)长水平段施工，在油层内穿行 15.30 m(1035.001 050.30 m)，提高了该油层的泄油面积。该井实行“防砂筛管+铅封”的完井方式，封隔器坐封于井深 1 025.50 m 处，防砂筛管下深
17、 1 026.501 049.62 m。杏-平 G2 井实现了超短半径水平井的防砂筛管完井施工，为超短半径水平井的可持续开采以及后期的冲砂等修井作业奠定了良好的完井根底。1) 大庆油田共完钻 16 口超短半径水平井，渐渐形成了一套较为完善的超短半径水平井钻井技术，到达了国内相关技术领域的领先水平。2) 大庆油田超短半径水平井钻井技术利用转盘钻进即可实现大曲率造斜段的增斜钻进，打破了利用弯螺杆等动力钻具造斜的传统方式。3) 大庆油田超短半径水平井钻井技术实现了(1520)/m 大曲率井眼中井下管柱的顺当下入及水平段的稳斜钻进，实现了 117.5 mm 井眼防砂筛管完井，为后期作业及长期有效开采供
18、给了有利条件。4) 超短半径水平井施工周期短、投资少，可以充分利用已有井段开采遗漏产层，大幅度降低了钻井本钱。该技术可应用于开采厚油层顶部剩余油和表外储层剩余油， 提高了老井利用效率。5) 超短半径水平井技术适用于低孔、低渗和低产的老井或停产井，通过在油层内水平钻进，增加油层泄油面积，形成井眼孔道，增加原井产量，让老井复活、死井重生，对大庆油田的剩余油挖潜具有重要的意义。【相关文献】1 Wade D,Herman D,Nees J M,et al.The ultrashort radius radial system applied to thermal recovery of heavy o
19、ilR.SPE 24087,1992.2 李介士.水平井钻井完井及增产技术M.北京:石油工业出版社,1992:272-294.Li Jieshi.Horizontal well drilling and completion technologyM.Beijing:Petroleum Industry Press,1992:272-294.3 屠由义,陈传搏,易松林.超短半径水平井钻井系统的现状与进展R石油工业机械科技情报协作 组.石油机械技术水平调研报告集:1990.北京:机械工业出版社,1992:47-55.Tu Youyi,Chen Chuanbo,Yi Songlin.The real
20、ity and development of ultra-short radius horizontal well drillingRPetroleum industry mechinery science and technology information cooperation group.The column of oil mechanic technology research:1990.Beijing:China Machine Press,1992:47-55.4 倪益民,袁永嵩,赵金海,等.成功油田两口超短半径侧钻水平井的设计与施工J.石油钻探技 术,2023,35(6):57
21、-59.Ni Yimin,Yuan Yongsong,Zhao Jinhai,et al.Design and implementation of two ultra-short radius side-tracking horizontal wells in Shengli OilfieldJ.Petroleum Drilling Techniques,2023,35(6):57-59.5 席长丰,江山,马卫国,等.超短半径水力水平井产能计算方法及影响因素分析J.石油钻探技 术,2023,32(1):48-50.Xi Changfeng,Jiang Shan,Ma Weiguo,et al.
22、A computation method for productivity ofsuper-radius hydraulic wells and analysis of factors on itJ.Petroleum Drilling Techniques,2023,32(1):48-50.6 赵峰.超短半径侧钻分支水平井曙 1-23-0370CH 井设计与施工J.石油钻采工艺,2023,31(6):37-39.Zhao Feng.Design and application of super-short radius side-tracking.technology in Shu 1-23-0370CH multilateral horizontal wellJ.Oil Drilling & Production Technology,2023,31(6):37-39.