井挖潜杏南开发区厚油层顶部剩余油.doc

利用超短半径侧钻水平井挖潜杏南开发区厚油层顶部剩余油
傅志明
大庆油田勘探开发研究院 黑龙江大庆 063600
摘要：高含水后期，杏南开发区的主要挖潜对象逐渐由厚油层内部向薄差油层及厚油层顶部转变。在杏南开发区主力厚油层的顶部，还存在420×104t水聚驱均难以对其进行有效动用的剩余地质储量。而超短半径径向水平钻完井技术由于具有转弯半径小、入靶准确、施工简单等优点，是很好的厚油层顶部剩余油挖潜手段。该技术适合于控制含油面积相对较小、油层相对较厚的区块，尤其是对由于侧积夹层遮挡而使得水、聚驱均无法让其进行有效动用的油层。不过因其水平井段较短的技术短板制约了剩余油挖潜效果及剩余油采出程度，需要进一步开展水平水力喷射工具及水平机械钻进工具的研制，对应不同剩余油的地质特点，采用不同的挖潜手段，开发出系列挖潜工具并形成相应的配套挖潜技术。
关键词：挖潜 超短半径 钻井 喷射
高含水后期，杏南开发区的主要挖潜对象逐渐由厚油层内部向薄差油层及厚油层顶部转变。薄差油层多数发育不连续，物性差，井段长，产油低，直井开采经济效益较差。近年来多学科油藏研究成果及油田生产实践表明，水平井是厚油层顶部剩余油挖潜的有效手段。然而水平井技术因受其转弯半径过大、斜井段过长及成本过高的限制，并不适宜大面积推广应用。超短半径径向水平钻完井技术是介于侧斜修井与水平钻井之间的技术，可作为水平井的补充技术，既具有水平井的功能，又具有比水平井更明显的优势，其具有转弯半径小、入靶准确等优点，又由于其钻井成本低，操作简单，容易实施，是油田老井改造、油藏挖潜和稳产增产的有效手段[1-2]。
1侧钻水平井区地质特征及剩余油分布
1.1地质特征
⑴处于构造部位高点，受断层遮挡，相对独立
水平井设计目的层为葡I31单元，属分流平原相的高弯度曲流型分流河道沉积，平面上不同曲流带的侧向摆动和砂体间的相互连接，形成大面积连片分布的厚砂体。设计井位位于单斜构造的高部位，废弃河道和断层组合成一个相对封闭的井区。
⑵单元间及单元内隔层、夹层发育
侧钻水平井区隔层比较发育，与上下单元间切割较弱，隔层保存完好；层内薄夹层也比较发育（表3），平均每个砂层都至少发育两个薄夹层，从点坝砂体内部薄夹层资料统计来看，分布较密，自下向上夹层密度逐渐增加，垂向间隔为1.9m，水平间隔为22.5～27.7m，夹层倾角是5.7°。
表1 曲流点坝砂体内部夹层发育状况表
沉 积 单 元
夹 层
夹层个数/
砂层个数
夹层厚度/
砂层厚度
夹层数
(个)
夹层厚度
(m)
侧钻水平井区葡Ⅰ31单元
36
8.1
2.12
0.1416
⑶层内非均质性强，渗透率级差大
从基础井网渗透率分布看，总体上在100-400毫达西范围内，点坝体内河道多属于正韵律沉积，其中上部渗透率低，一般分布在100-200 毫达西范围内，下部渗透率高，一般在400-600毫达西范围内,最大渗透率1000毫达西以上，最小不到50毫达西，层内渗透率级差大。
1.2剩余储量及分布
根据取芯井资料，在杏南开发区，由于驱油效率存在差异，导致在同一单油层内部存在剩余油。其中动用状况较差的低、未水淹厚度主要分布在厚油层顶部及层内变差部位，由于侧积薄夹层影响造成的，在杏南开发区主力厚油层的顶部，还存在420×104t水聚驱均难以对其进行有效动用的剩余地质储量，分布于葡I31、葡I32及葡I33a三个油层中。
2超短半径钻完井工艺技术简介
超短半径径向水平钻完井工艺技术是２０世纪８０年代快速发展并日臻完善的一项综合性配套技术[3]，目前已成为比较成熟、有效的剩余油挖潜技术。利用该技术钻取水平井段，可作为增产、增注措施的一种。与单一压裂、酸化、注水、注蒸汽、钻调整井等传统措施技术相比，这种挖潜技术更具有明显的效果优势。
2.1技术原理
其机理是利用万向节原理制造柔性钻具，该钻具以3.2m的曲率半径即可实现90°转弯。在实际应用中，造斜段弧长达到5.0m、水平位移达到3.3m时即可进入到目的油层的靶点位置。然后通过靶点沿斜井段水平井眼轨迹继续钻进，即可到达水平井段的目标靶点[4]。
2.2钻进过程
⑴斜井段造斜
造斜时把造斜钻头体固定在导向管前端，柔性钻杆安装在导向管内，柔性钻杆传递扭力并提供钻压驱动钻头转动前进。造斜管柱沿套管开窗口斜向进入地层，造斜角度由导向管割缝宽度和钻压进行控制。造斜段完成后，井斜角度即可达到90°，造斜钻进完成后提出井内造斜工具。
⑵水平井段钻进
水平钻进时的工具组合是由改造后的三牙轮钻头、水平钻头体、导向管、柔性钻杆等组成，其特点是在水平钻进的同时，导向管同步跟进，通过导向管可在水平钻进时对前进的方向进行控制和调整。同时，导向管对其内部的柔性钻杆起保护作用、对所钻孔道起支撑作用，保持所钻孔道畅通。
3钻井工程设计
侧钻水平井是在老井井深1028.07ｍ处开始侧钻。造斜段5.08m，水平段18.14m，完钻井深1051.29m，采用防砂筛管完井。完井管柱为：导斜器+防砂筛管（外径Ф94mm，内径Ф72mm）+封隔器+油管，在割缝防砂筛管尾管位置坐封后完井，封隔器坐封深度：1025.5m，防砂筛管下深1026.5m～1051.2m（图1、表2）。

图1 水平井段完井示意图

表2 水平井井深结构参数表
造斜点深
完钻垂深
完钻斜深
入靶点垂深
入靶点斜深
入靶点处井斜角
造斜段长度
水平段长度
m
m
m
m
m
度
m
m
1028.07
1029.82
1051.29
1031.18
1033.15
94.3
5.08
18.14
4现场实施
超短半径径向水平钻完井试验现场施工分为定方位及井深、锚定导斜器、套管开窗、造斜钻进、水力喷射、水平钻进等六个关键工序，完井方式为防砂筛管完井。同时，在井段造斜、水力喷射、水平钻进时同步开展岩屑录井，通过同步采集砂样并进行荧光分析，判断施工情况是否与方案设计吻合。
4.1锚定导斜器
通过锚定导斜器，固定开窗方向和深度；下导斜器工具组合：导斜器+定向接头+Φ73mm油管；
施工时用陀螺定位仪和磁性定位器测试方位和校对深度，然后用水泥车将导斜器打压座封。
导斜器上端井深为1028.07m，方向为真方位48.36°。
4.2套管开窗
开窗所用钻具组合为：Φ120mm铣锥+Φ73mm钻杆短节+Φ73mm钻杆+方钻杆，钻压为0～3kN，转盘速度为60r/min，循环排量为480L/min。施工前在井口安装旋转密封器，施工时先正循环冲洗、后反循环开窗。进尺1.0m后完成开窗，此时窗口斜深1029.07m，在洗出所有的铁屑及岩屑后起出钻具。
4.3造斜钻进
造斜所用钻具组合为：Φ118mm钻头+钻头体+柔性钻杆+软硬变扣+短钻杆+Φ73mm钻杆，钻压为0.2～4.5kN，转盘速度为30～60r/min，循环排量为480L/min。施工前加装井口密封器，在管柱下至斜深1028.07m时，校正指重表，重新定位，确保造斜钻具与导斜器完全重合、方位与实测方位重合。为使钻头仰角与设计造斜率18.4°/m同步，采用反循环钻进方式。当钻至井深1033.15m时，到达预定靶点。继续钻进0.5m，完成斜井段造斜。造斜后，循环一小时以返出全部岩屑，然后起钻。下入多点测斜仪测量井底井斜为94.3°，与设计一致。为防止地层坍塌，在造斜段内1027.10m-1033.10m处下入导向弯管并打压坐封。
4.4水力喷射
水力喷射采用高压喷射破岩机理进行水平井段施工，喷射过程中所产生的岩屑随循环液返出地面。施工时，泵压最高达到40MPa，排量1.0m³/min，钻压8t。由于泥岩夹层相对致密，在无进尺的情况下采取加砂喷射，利用高射速的压裂砂撞击岩层，在产生了20cm的有效进尺后又无进尺。查明喷嘴水眼已被压裂砂冲蚀，喷嘴压力达不到岩石破裂门限压力，喷射失败。
4.5水平钻进
水平钻进采用钻具组合为：Φ118mm钻头+钻头体总成+柔性钻杆（外接导向管）+软硬变扣+短钻杆+Φ73mm钻杆。钻压为3.0～4.0kN，转盘速度：60r/min，循环排量：480L/min。为保证岩屑被完全洗出地面，采取反循环方式。同时，为防止钻具漂移、保持轨迹稳定，采取缓慢进尺的钻进方式。当井深钻至1033.7m时返出紫色泥岩岩屑，经与地质核对，该地层为泥岩盖层。在1034.2m处返出的砂岩岩屑，荧光鉴定为含油砂岩，钻具在泥岩盖层被打穿后重新进入油层。随后录取的岩屑经荧光鉴定也为含油砂岩，且含油丰度较高，直至斜深1051.29m处完钻为止，返出砂岩均为含油砂岩。
5效果分析
试验井目的层为葡I31 小层，砂岩厚度6.2m, 有效厚度5.2m，属中、低水淹油层。本次试验沿斜深1033.15m的入靶点钻取了18.10m长的水平井段，该措施有效增强了流体的渗流能力。试验后从2009年8月23日开始计产，截至2009年11月11日，计量81天产量，平均日增油2.39t,平均含水下降了1.04个百分点，累计增油193.2t，产量增加明显（表3）。
表3 试验前后数据对比表
分 类
试 验 前
试 验 后
差 值
平 均
累 计
平 均
累 计
平 均
累 计
日产液（t）
11.8
955.8
23.96
1940.8
12.16
985.0
日产油（t）
2.1
170.1
4.49
363.3
2.39
193.2
含 水（%）
82.3

81.26

-1.04

6结论
⑴杏南开发区主力厚油层顶部存在部分剩余地质储量，但因水聚驱均难以对其进行有效波及而成为剩余油挖潜的难点。
⑵超短半径径向水平钻完井工艺技术具有转弯半径小、入靶准确、施工简单的优点，是目前有效的厚油层顶部剩余油挖潜手段之一。
⑶超短半径径向水平钻完井工艺技术是以岩屑录井及荧光分析作为钻进导向的，该技术适合于控制含油面积相对较小、油层相对较厚的区块，尤其是对由于侧积夹层遮挡而使得水、聚驱均无法让其进行有效动用的油层，使用该技术进行剩余油挖潜更具经济效益。
⑷超短半径径向水平钻完井工艺技术因其水平井段较短（20m左右）的技术短板制约了剩余油挖潜效果及剩余油采出程度。因此，应在短曲率半径造斜技术的基础上，进一步开展水平水力喷射工具及水平机械钻进工具的研制，对应不同剩余油的地质特点，采用不同的挖潜手段，开发出系列挖潜工具并形成相应的配套挖潜技术，以达到最大限度挖潜剩余油目的。

参考文献
[1] 倪益民，袁永嵩，赵金海，等．胜利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，2007，35（6）：57－59．
[2]　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，2009，31（6）：37－39．
[3]　燕金友，张克键，董士同．深井小井眼短半径水平井钻井技术[J]．石油钻探技术，2006，34（4）：34－37．
[4] 宫　华，郑瑞强，范　存，等. 大庆油田超短半径水平井钻井技术[J]．石油钻探技术，2011，39（5）：19－22．

傅志明：男