大井丛多层系立体开发钻井一体化设计技术在HQ802建产区的研究与应用.pdf

技术研究 32 2023年第9期HQ区块主要有2套开发的储油层，一套为三叠系延长组，储层埋深在20002500m；一套为侏罗系延安组，储层埋深在19002150m。地层从上而下依次为第四系、白垩系、侏罗系、三叠系。随着HQ区块勘探开发的深入，通过开展三叠系、侏罗系含油面积叠合区建产潜力和经济效益评价，在HQ65井区利用侏罗系开发井加深，后发现HQ802建产区长8油藏，落实叠合建产面积3.6m2。为提高区块开发效率，实现低成本开发，以前期HQ区块丛式井钻井设计优化研究和国内丛式井先进经验为基础，逐步由单一层系开发向叠合多层立体开发转变，本文以HQ802建产区为例，开展大井丛多层系立体开发钻井一体化设计技术现场试验1。1 HQ802 建产区侏罗系油藏钻井概况HQ802建产区自2019年9月开始实施侏罗系井以来，历时近2年时间陆续利用7个丛式井平台完成99口侏罗系油藏定向井，包括3口探评井，96口开发井，单平台平均布井达到14口，表层平均深度540m，平均井深2431m，定向段设计造斜率3.5/30m，绕障扭方位段设计造斜率1.5/30m，设计最大井斜33.96（HQ65-28J），设计最大水平位移1010m/垂深2311m2。表1 HQ802建产区上部侏罗系油藏已钻井统计 序号平台井数1HQ652平台212HQ65-23J平台153HQ65-4J平台134HQ65平台135HQ63平台186HQ63-18J平台97HQ68-1J平台10合计7个平台99口侏罗系井2 多层系立体开发技术难点HQ区块尚处于勘探阶段，多层系立体开发技术还处于起步攻关阶段。通过4年的技术攻关和积极探索，钻井模式实现了由直井、定向井到丛式定向井（大斜度井/水平井）、混合井型大井丛钻井的不断转变。但随着勘探开发的不断深入，为提高单井产量，减少环境扰动，实现少征平台多钻井，最大限度提高平台利用率和储量动用程度，致密砂岩油藏多层系高效立体开发钻井难度显著增加，具体表现在：（1）平台位置优选、槽口规划布局难度增大；（2）井眼剖面类型复杂化；（3）丛式井组的井眼轨道整体设计及施工难度大；（4）井网密大井丛多层系立体开发钻井一体化设计技术在HQ802建产区的研究与应用曹刚 白璐 马洪亮 张新臣玉门油田分公司工程技术研究院 甘肃 酒泉 735000摘要：针对叠合建产区钻井一体化设计中遇到的技术难点问题，以优选的HQ802井区为例，从平台位置优选、地面槽口优化及钻井排序研究、井身剖面优选及轨道优化、防碰扫描及绕障设计四方面开展研究，顺利保障了多层系立体建产区17口三叠系定向井的安全快速施工，为油田钻采提效，高效建产提供了可靠的技术保障。关键词：多层系 立体开发 大井丛 HQ区块R e s e a r c h a n d A p p l i c a t i o n o f I n t e g r a t e d D e s i g n T e c h n o l o g y f o r L a r g e We l l C l u s t e r a n d Mu l t i l a y e r S y s t e m S t e r e o s c o p i c D e v e l o p me n t a n d D r i l l i n g i n H Q 8 0 2 P r o d u c t i o n A r e aC a o G a n g，B a i L u，Ma H o n g l i a n g，Z h a n g X i n c h e nEngineering Technology Research Institute of Yumen Oilfield Branch，Jiuquan 735000Abstract：This article focuses on the technical difficulties encountered in the integrated design of drilling in stacked production areas.Taking the selected HQ802 well area as an example，research is carried out from four aspects：platform location optimization，ground groove optimization and drilling sequencing research，well profile optimization and trajectory optimization，anti-collision scanning and obstacle avoidance design.It successfully ensures the safe and rapid construction of 17 Triassic directional wells in multi-layer three-dimensional production areas，and improves the efficiency of oilfield drilling and production，Efficient production provides reliable technical support.Keywords：Multi-layer system；Three-dimensional development；Large well cluster；HQ block 33 技术研究2023年第9期集度增高，防碰难度大幅度增加；（5）为满足防碰的要求，测斜数据的连续性、准确性要求更高；（6）部署调整的频次增加，最优钻井排序与地质需求无法兼顾3。3 多层系立体开发技术思路多层系立体开发是一种特殊的丛式井设计施工，相当于多个丛式井平台叠合开发，因此单一层系的轨道防碰变成了空间多个层系的三维立体防碰，新层系开发过程中要穿越现有开发层系已钻井，地下井眼轨迹纵横交错，做好与老井网各井的防碰扫描，达到安全钻井的防碰要求，关系整个工程的成败。因此多层系立体开发的关键是做好丛式井整体设计，保证在钻井作业过程中，整个丛式井组的井与井之间不发生碰撞，在保证地质开发要求的前提下，选用井深最短、井斜角适当的最简剖面，并且合理地优化钻井作业顺序，尽量降低施工难度4。3.1 开展平台位置优选根据地质部署靶点坐标、水平位移等数据，结合井斜、水平投影等限制条件，开展丛式井平台位置优选（如图1所示）。初步方案：扩建原有HQ65-4J平台，钻井总进尺94877m，最大水平位移2635m，最大井斜角57.04，超过30的井数有16口，占比高达50%。优 化 方 案：新 征 3 个 平 台，钻 井 总 进 尺83764m，最大水平位移983m，最大井斜角27.85，超过30的井数为0口（如表2所示）。优化效果：总进尺减少11113m，按照该区域平均钻井成本300元/m2进行测算，节约进尺费用超过300万元。表2 平台优选数据对比 名称总进尺/m最大位移/m最大井斜角/方案一HQ802-1平台94877 2635 57.04小计94877 2635 57.04 方案二1#平台（HQ802-1）34223 983 27.582#平台（HQ802-16）26223 979 27.853#平台（暂缓实施）23317 706 21 小计83764 983 27.85对比-11113-1652-29图1 平台位置优选 3.2 开展地面槽口优化及钻井排序研究根据地质靶点的分布情况，将“靶点位移之和最小”“井眼长度之和最小”作为地面槽口规划的优化条件。在综合考虑地面限制条件等环境因素的前提下，水平投影尽量不相交，满足现场安全钻井施工要求同时，大幅度降低钻井综合成本。3.3 开展井身剖面优选及轨道优化HQ802井区多层系开发以定向井为主，结合钻井现场实际造斜情况，均衡防碰空间，然后应用专业软件计算分析了造斜点高低、造斜率大小对轨道的影响。3.4 开展防碰扫描及绕障设计利用分离系数法，对不满足防碰要求（分离系数2.0）的中高风险井段进行绕障设计。在井口间距仅5.05.5m的情况下就防碰井数、最近距离、防碰措施等开展研究。目前已顺利完成HQ802井区多层系立体开发17口定向井的防碰绕障设计和钻井施工。4 应用效果通过11轮的槽口匹配关系调整和防碰绕障轨道优化，在HQ802井区已实施98口侏罗系井的基础上成功实施三叠系立体开发井17口，通过新增2个钻井平台，节约钻井进尺1.1万m，同时控制井斜不超过30，缓解了油井偏磨问题。5 结论与建议进行多层系立体开发过程中，一体化整体防碰设计是关键，并按照整体优化的方法不断优化总体钻井顺序，保证整个立体开发井组各井顺利完成。（1）平台位置优选过程中应根据待钻井靶点（下转第3 页）3 2023年第9期工业、生产（3）长2与长6地层水的混合水样碳酸钙结垢趋势预测见表4。（5）延安组、长2、长6地层水硫酸钙结垢趋势预测见表5。6 结束语长2、长6及延安组地层水均属于CaCl2水型，且含一定量的成垢离子，当与其他地层水混合时，易出现结垢现象；单一水样长6地层水无碳酸钙结垢趋势，长2及延安组地层水均有碳酸钙结垢趋势；单一水样长2、长6、延安组均无硫酸钙结垢趋势；结合配伍性实验及结垢趋势预测结果可判断，延安组与长2地层水按不同比例混合后会有碳酸钙垢产生，无硫酸钙垢产生；延安组与长6地层水按不同比例混合后不会产生碳酸钙垢和硫酸钙垢；长2与长6地层水按不同比例混合后会有碳酸钙垢产生，无硫酸钙垢产生。综合来看，延安组地层水可作为目标层长6的注入水源；当延安组地层表4 混合水样（长2与长6地层水）碳酸钙结垢趋势预测水样长2长6混合比1000901802703604505406307208109010SI值1.481.361.331.150.940.840.720.750.630.42-0.29状态化合物处于过饱和状态未饱和趋势有结垢趋势无 表5 硫酸钙结垢趋势预测结果 mmol/L水样S值1/2Ca2+浓度1/2SO42-浓度状态有无结垢趋势延安组118.021.0020.17化合物处于未饱和状态不结垢长2127.367.0830.44化合物处于未饱和状态不结垢长674.9610.394.84化合物处于未饱和状态不结垢水作为目标层长2的注入水源时，建议进一步进行阻垢剂的筛选优化，以防结垢产生堵塞设备和管道。参考文献1 文乔.CO2驱油提高采收率技术 J.江汉石油科技，2008（4）：65.2 赵立翠，高旺来，赵莉，等.低渗透油田注入水配伍性实验方法研究 J.石油化工应用，2013，32（1）：6-10.3 尹先清，伍家忠，王正良.油田注入水碳酸钙垢结垢机理分析与结垢预测 J.石油勘探与开发，2002（3）：85-87.作者简介迟九蓉（1993），女，硕士，油田化学工程专业，从事油田化学研究。坐标、最大位移，结合地貌条件选定丛式井平台位置。（2）槽口分配过程中以平台内各井的水平位移之和最小，并避免方位线相互交叉。（3）剖面优化过程中定向井宜采用直增稳三段制剖面类型，造斜率控制在3.5/30m左右。（4）进行钻井排序优化时应遵循先钻水平位移大造斜点浅的井，后钻水平位移小造斜点深的井；先钻平台外围的井，后钻平台里面的井。（5）与相邻井分离系数小于2或与相邻井空间最近距离小于20m的井段为中高风险防碰井段，需进行绕障设计，满足安全钻井的防碰要求。参考文献1 李绪锋.大组丛式井工程设计与施工 J.西部探矿工程，2006（3）：74-77.2 王万庆，石仲元，付仟骞.G0-7 三维水平井井组工厂化钻井工艺 J.石油钻采工艺，2015，37（2）：27-31.3 叶成林.苏 53 区块工厂化钻井完井关键技术 J.石油钻探技术，2015，43（5）：129-134.4 杨光.长庆油田丛式三维水平井井组钻井整体设计研究与应用 J.天然气勘探开发，2015，38（4）：71-74.（上接第3 3 页）