江苏油田套管开窗侧钻井“一趟钻”技术.pdf
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1、Technology Stetroleum Industry1Vol.39 No.11第39 卷第11期Nov.20232023年11月石油工业技术监督江苏油田套管开窗侧钻井“一趟钻 技术杨雪山,蔡多卓,窦正道,魏秀乾3,张鑫1.中国石化江苏油田石油工程技术研究院(江苏扬州2 2 50 0 9)2.中国石化江苏油田矿业开发有限公司(江苏扬州2 2 50 0 9)3.中国石化江苏油田工程技术中心(江苏扬州2 2 50 0 9)摘要开窗侧钻井由于井眼尺寸小,设备、工具受限,实现“一趟钻”面临着更大挑战。通过分析侧钻井地质工程难点,开展“一趟钻”关键技术与工具研究。优化PDC钻头刀翼布局和流道的线性
2、设计,增强钻头工具面稳定性及防泥包特性;优化螺杆设计,延长螺杆的使用寿命,提高输出功率,有利于提升水力清洁效果和轨迹调整的效率,确保“一趟钻”的实现。通过应用“一趟钻”钻井技术,7 口井实现侧钻一趟钻完钻,钻井周期缩短9 0.2%。结果表明,江苏油田套管开窗侧钻井“一趟钻 技术能顺利实施,且提速效果显著,可为国内侧钻井提速提效提供有益的借鉴。关键词侧钻井;“一趟钻 技术;高效钻头;长寿命螺杆;低压耗D01:10.20029/j.issn.1004-1346.2023.11.012Application of One-Trip Drilling Technology for Lateral We
3、ll Drilling withCasing Window in Jiangsu OilfeildYANG Xueshan,CAI Duozhuo,DOU Zhengdao,WEI Xiuqian,ZHANG Xin?1.Jiangsu Oilfield Petroleum Engineering and Technology Research Institute,Sinopec(Yangzhou,Jiangsu,225009)2.Jiangsu Oilfield Mining Development General Company,Sinopec(Y angzhou,Jiangsu,2250
4、09,China)3.Jiangsu Oilfield Engineering and Technology Center,Sinopec(Y angzhou,Jiangsu,225009,China)Abstract One-trip drilling technology for lateral well drilling with casing window faces greater challenges due to the samll welbore sizeand limitations on equipments and tools.To achieve“one-trip dr
5、illing,research has been conducted on key technologies and tools byanalyzing the geological and engineering difficulties in lateral well drilling.The linear design of PDC cutter layout and flow channels hasbeen optimized to enhance stability and anti-balling characteristics of the drilling tools.Scr
6、ew design has also been optimized to prolongthe lifespan and increase output power,which improves hydraulic cleaning and trajectory adjustment efficiency,ensuring the realizationof“one-trip drlling.By applying the one-trip dilling technology,seven wells in Jiangsu Oilfield have achieved completion o
7、f lateraldrilling in a single run,resulting in a 90.2%reduction in drilling time.Our results demonstrate that the one-trip drilling technology forlateral drilling with casing window in Jiangsu Oilfield can be smoothly implemented with significant acceleration effects,providing valu-able references f
8、or improving speed and efficiency in domestic lateral drilling operations.Key words lateral well drilling with casing window;one-trip drilling technology;high efficiency bit;long-life screw;low annularpressure loss杨雪山,蔡多卓,窦正道,等.江苏油田套管开窗侧钻井“一趟钻 技术 J石油工业技术监督,2 0 2 3,39(11):55-59.YANG Xueshan,CAI Duozh
9、uo,DOU Zhengdao,et al.Application of one-trip drilling technology for lateral well drilling with casingwindow in Jiangsu Oilfeild JJ.Technology Supervision in Petroleum Industry,2023,39(11):55-59.0引言油田生产过程中,由于套管损坏、产油量低等因素导致油气井无法正常生产,在老井套管中开窗侧钻,可以利用老井的部分套管和地面采输设施,减少征地难度,挖掘井间剩余油,让套损井和报废收稿日期:2 0 2 3-0
10、5-12;修回日期:2 0 2 3-0 6-13基金项目:江苏油田局级科研项目“侧钻井优快钻井配套技术研究应用(编号:JS22027)。作者简介:杨雪山(19 8 5),男,硕士,副研究员,现主要从事钻井工程研究、设计和储层保护工作。E-mail:56石油工业技术监督井起死回生I-4),具有投资少、见效快等优点,已成为许多油田老区挖潜和提高最终采收率的重要手段。近年来,江苏油田老井开窗侧钻逐年增多,部署井数大幅增加,每年侧钻井在35口左右,年累计增油量均在12 0 0 0 t以上,为油田稳产发挥着举足轻重的作用。与常规钻井相比,套管开窗侧钻井由于受小井眼条件限制,以及设备、工具和工艺等因素影响
11、,存在机械钻速低、施工周期长等问题。据统计,2 0 2 1年江苏油田侧钻井完钻39 口,平均井深2199m,平均裸眼长度7 0 0 m,机械钻速仅2.32 m/h,钻井周期长达2 2.7 1天。“一趟钻 技术是钻井提速提效的有效手段 5-6 ,探索“一趟钻”应用于套管开窗侧钻井,对于江苏油田大幅度提高侧钻井的机械钻速、缩短钻井周期,具有十分重要的意义。为此,江苏油田对套管开窗侧钻井进行了“一趟钻”技术攻关,开展钻头改型、螺杆优化设计、强化钻进参数和井眼轨迹控制等方面的研究,实现了套管开窗侧钻井一趟钻完钻,取得了明显的提速效果。1技术现状与难点分析江苏油田套管开窗侧钻井通常在139.7 mm(5
12、%)套管开窗侧钻,小井眼钻井具有钻具柔性强、环空间隙小和循环压耗高等特点 7-8 。通过分析,不能实现“一趟钻 完成的主要地质工程原因有:机械钻速慢导致“一趟钻”钻井时间长;部分井下工具寿命短,不能实现井下工具等寿命配套;滑动钻井速度慢、效率低、轨迹调整频繁,进一步影响侧钻井钻井速度19-10 ;井漏、跨塌、出水等复杂频发中断“一趟钻”等。1.1机械钻速低目前江苏油田侧钻井井眼尺寸为118mm,钻头可选类型少,主要采用GYD517和YC437两种单牙轮钻头,单牙轮钻头直径小,轴承及牙掌强度低,其次是牙齿短及水力能量低。通过现场使用情况,单牙轮钻头与PDC钻头相比,钻速正常要低15%左右。2 0
13、 2 1年江苏油田侧钻井完钻39 口,平均裸眼长度7 0 0 m,机械钻速2.32 m/h,以此机械钻速计算700m裸眼段纯钻时间将超过30 0 h,而井下工具仪器寿命难以达到30 0 h以上。要实现7 0 0 m裸眼段“一趟钻”,需要将纯钻时间降到2 0 0 h以内,这就要求平均机械钻速达到3.5m/h以上1.2夫井下工具使用寿命短江苏油田侧钻井常用118mm单牙轮+95mm单弯螺杆+MWD钻具组合,单牙轮钻头的使用寿命10 0 h左右,单弯螺杆钻具的使用寿命10 0 120h,M W D 定向仪的电池使用寿命为2 7 0 30 0h。根据2 0 19 2 0 2 1年侧钻井统计分析,单趟钻
14、具平均使用寿命约9 6 h,螺杆、钻头工作寿命距离实现“一趟钻 所需的2 0 0 h以上还有较大差距。1.3清滑动钻井速度慢、效率低江苏油田至今所钻侧钻井均为定向井,普遍采用三维轨道设计,最大井斜30 45,扭方位30 60,由于井眼小,所使用的钻具刚性低、柔性大、抗弯曲变形能力差,井斜和方位的漂移规律难以掌握,轨迹调整与控制是每口侧钻井施工的难点之一。滑动钻井反扭转角不易准确估算,工具面角很难摆到位,同时对钻井参数较为敏感,钻压增大对井斜、方位变化影响较大;钻压太小,导致机械钻速低,根据统计,滑动钻进时机械钻速仅为复合钻进的50%,随井深及井斜增大,滑动钻进时机械钻速降幅逐渐增大。1.4钻头
15、易发生泥包江苏油田侧钻井典型井身结构为斜井开窗侧钻、直井开窗侧钻,侧钻点斜深大部分在8 0 0 2 0 0 0 m,开窗点地层通常在三垛组及下部地层,实钻表明,三垛组和戴南组地层易水化膨胀,阜宁组易垮塌,特别是阜四段灰黑色泥岩钻头易泥包,前期采用PDC钻头的试验井,因泥包导致起钻2 3次,平均机械钻速1.55m/h,严重影响钻井时效1.5故障复杂频发随着油田勘探开发的不断深人,侧钻井施工难度也不断增加,一方面表现在裸眼段长度逐年增加,另一方面老油区长期注水后导致地层压力系统紊乱造成的溢流、垮塌、井漏等井下复杂,一旦出现复杂,不可避免会造成“一趟钻”失败。2 0 2 1年某作业公司施工的15口侧
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