哈得四油田深井薄油层阶梯水平井钻井

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1、哈得四油田深井薄油层阶梯水平井钻井杨成新孙海芳王琦袁晓山(塔里木油田分公司工程项目管理部 )摘要本文主要介绍了哈得四油田开采 2个超薄油层所设计的阶梯水平井的钻井实践，着 重介绍了如何利用 FEWD 这种新的随钻测井仪器准确八靶，并在油层段如何防止出靶所采取的 措施以及钻井成功后的一些认识。基本情况哈得四油田位于新疆阿克苏地区沙雅县哈得逊乡西南约 16km 处。该油田主要发育 2套 含油层系，石炭系中泥岩段薄砂层油藏和东河砂岩油藏。薄砂层油藏属于超深度 (大于5000 0m)、低幅度 (22m) 、油层超薄 (0 6 2 1m)、特低丰度 (19 16104t km2)油藏。 构造形态为一接近

2、南北走向的低幅度长轴背斜，由北向南发育 5个局部高点。纵向上主要发 育有 3个小层，全区均有分布，其中 1号层不含油， 2、 3号砂层为产层且在全区分布非常 稳定， 2号油层厚度一般为 0 6 1 20m， 3号油层厚度在 1 5 1 70m之间， 2、 3号砂层之 间的夹层为厚度分布稳定的泥岩，厚度为 3 4m左右。直井哈得 2井投产初期日产原油仅为23t，有关专家认为属边际开发油田，开发这样的油田无经济效益可言。如何开发这类油藏 看似一个经济问题，实质是一个技术问题，也就是说如何利用先进的钻井技术使得没有开发 价值的油田变得有利可图，进而使塔里木盆地轮南、塔中及一些老油区油层厚度不超过 2

3、m 的超薄油藏得以开发。鉴于以上原因，哈得 11井完钻后，将该井改为阶梯水平井，通过技术攻关，利用国 际上较先进的 FEwD 无线随钻仪器来监控井眼轨迹及地层变化，完成了整个造斜段和水平 段的钻井施工，成功穿越垂深距 3 8m，油层厚度分别为 1m和 1 5m2套油层，水平段总长259m，钻穿油层 193m，获得日产原油 180t，变无利可言为有利可图。轨迹控制技术Hdl一 lh井钻井的成功，使得哈得 4油田开发速度加快，随后，又成功钻成了 5口超薄 油层阶梯水平井，且都获得了高产。一、水平井井身轨迹剖面优化设计 根据该地区的地层造斜规律，对井身轨迹剖面进行了优化设计。通常设计成三段增斜剖面，

4、第一段造斜为 30。 100m，第二段造斜为 12。 100m，第三段的增斜率调整为 30。 100m， 以利于调节，使轨迹准确进入 A点，在 B点与 C点过渡段，采用平均分解降斜、增斜率， 使一、二水平段平稳过渡。267二、优选钻井液设计 钻井液是成功进行长裸眼、深井、薄油层、阶梯水平井的关键，首先选择好适合哈得地区的钻井液体系，即：搬土 +聚合物 +正电胶 +聚磺混油钻井液体系，使钻井液具有低的失 水量、良好的润滑性能、强的悬浮携砂能力和防塌效果，有力地保证了井眼稳定，避免了井 下事故和复杂情况的发生。上部井段，用好低固相强包被正电胶聚合物钻井液体系，加足高 分子量聚合物，抑制了水化分散，

5、解决了上部井段的阻卡和钻头泥包问题。深部井段，改用 正电胶聚磺体系，提高体系的抗温稳定性及防塌能力，保证了长裸眼井壁稳定，解决了二叠 系安山岩、玄武岩掉块、垮塌问题。定向水平段，采用正电胶聚磺混油钻井液体系，主要从 避免岩屑床、保井壁稳定及良好的润滑性三方面考虑。充分发挥正电胶的固有特性，以利于 动力钻具功能的发挥。该段钻井过程中，注意钻井液返速控制，满足带砂避免岩屑床的形 成避免冲涮，保护井壁。该地区普遍存在严重渗漏性漏失的问题，加入新型聚合物随钻堵 漏剂基本上解决了渗漏问题。在进入油气层段钻进前 50m，在钻井液中按室内配方加入保 护油气层材料，对井壁进行暂堵，防止有害固相和钻井液滤液进入

6、储层。三、直井段施工 开直井口，保证井身质量，钻进中做好防斜打直，最大限度地控制直井段的井斜、位移，加强单、多点对直井段的般测，确保直井段的井身质量符合设计要求 (设计规定：最大 井斜角 5 。，造斜点处最大水平位移 50m) ，直井段井斜角越小、水平位移越短、方位角 越接近设计定向方位，这样就越有利于下部定向钻进的轨迹控制。四、精确入靶技术 钻完导眼后，测出 FEwD 的测井曲线，并以此确定油层位置和标志性地层位置，同时与电测曲线对比；在井斜角接近 80。时，下带有 2套 (或 4套 )地层参数的 H!wD 仪器，在 对井眼轨迹监控的同时，加强对地层变化的监测，在钻穿标志性地层后，测出 FE

7、wD 的测 井曲线，并利用该曲线同时结合地质录井资料，明确实钻地层与设计垂深的偏差；从 FEwD 随钻电阻率曲线的变化可以看出 (图 1)，在油层以上垂深 O 83 0 90m ，斜井段长10 25m ， FEwD 随钻电阻率开始升高，随后伽马值也将变化，其趋势与电阻率的变化相 反，由高变低，但变化的垂深落差只有 0 3m，斜井段长 5 20m。这些 (特别是电阻率 )都 能预报油层的到来，为我们准确预测油层位置并及时对靶点进行调整、确保以最佳的井斜角 人靶提供了有利的条件。哈得地区地质构造及油藏埋深基本探明，在近构造中部位地层比较稳定的区域，控制好人靶角度，使用 MwD也能进行薄油层的阶梯水

8、平井钻井， HDl7H井没有使用 FI研 D系统但其进入油层 A、 c点的人靶角度都控制在 88。以上，平稳穿越 AB段油层有效长159m cD段油层有效长 136 78m，全井油层有效长 295 78m，达到设计全井油层有效长9859。 五、水平段稳斜微调技术 (水平段井眼轨迹控制 ) 用 1 25。单弯配合 PDC钻头的稳斜钻具组合钻进；加密测点，充分利用电阻率和伽马变化情况及测斜数据，及时调整钻进方式，在油层的中间位置钻进时，电阻率相对比较稳定， 一旦电阻率值明显升高，意味着井轨迹所处的位置已靠近油层的顶部或底部，必须结合井眼 轨迹数据和地层数据 (倾角 )，将钻井方式调整为增斜、稳斜或

9、降斜钻进。在油层的中间位 置时伽马最低，由于在水平段钻进时井斜角接近 90。，虽然伽马的探测深度只有 30a11 ，其导 向井段可达 10 20m，所以在水平段钻进时，伽马的地质导向作用比较明显一些。268罂挈 !簟辈 !竺 !罂 !； !； !竺 !； o。 1_、 1Trr0T1rr篇5100 5lOO图 1哈得 19H 井进油层时的伽马、电阻率变化钻进中还要及时对比分析 FEwD 测出的电阻率及伽马曲线，根据上部井眼的实钻曲线 及井眼轨迹情况，对实钻轨迹做出分析判断，明确实钻井眼的实际位置，及时采取措施，准 确的控制井眼轨迹穿行于储层中有利于产油的最佳位置，哈得地区 n!wD 随钻油层电

10、阻率 值一般在 7 8nm ，伽马值在 80API 左右。从图 2、图 3可以看出，在出油层进泥岩前，电阻率的变化和进油层时的变化是一致 的，即由低到高；而伽马值的变化和进油层时的情况相反，由低到高，其垂深落差斜井段长 又与进油层时一致。5002 I5003 、L J， 15004目 5005 1 _一l 、一 J鞋 5006 _ 喇 5007 、卜 l 、位移， m图 2哈得 11H井水平段垂直剖面图100 10 00 电阻率， 0m100 00 耋 | 80 120 160 伽马 2005100 i蚴5150 暑 萤 r5200 垂圣r l二茗鞴诸茸； 抖菇5250 墓 |J鞭 剩5300

11、 垂 |新5350 妻 |1 15400 姗毅 姗5450(a) (b)图 3 HDl 1H水平段电阻率曲线图 (a) 和 HDl 1H水平段伽马曲线图 (b)完钻井情况一、井身结构 哈得四油田的开发均采用 2层套管结构， 95 8“套管做表层， 81 2”井眼钻至井底，下 7”3000+51 2”套管 A点 +51 2”筛管 D点复合完井管串。二、基本数据基本数据见表 1。裒 1基本数据褒Hdl 1h Idl 6h Hdl 7h Hdl 一 8h Hdl 一 9h H【H05表层尺寸，tn 9 9 9 13 99表层深度， m 70917 497 95 497 5095 496 23 488

12、 13造斜点， m 4790 4794 7 4800 26 4794 36 4797 55 4798A点垂深， m 5004 88 5007 53 5001 24 5005 76 5006 48 5009 54A点斜深， m 5118 00 5119 00 5111 5136 00 5112 00 5132 00B点垂探。 m 5005 7 5830 500222 5006 7 5007 02 5011 43B点斜深， m 5217 00 5274 00 5266 5341 00 5249 00 5345 00c点垂深， m 5008 42 5012 05 50052 501106 50lO

13、56 5014 90C点斜深 m 5296 00 535800 5357 540700 530450 5384 00D点垂深， m 5009 29 5012 56 5006 37 5011 19 5011 32 5015 52D点斜深， m 5453 00 55lO 00 5514 78 5551 00 5436 12 5541 48 续表Hd】 lh Hdl 6h Hdl 一 7h Idl 8h Hdl 9h d405水平位移， m 53657 585 00 590_86 639 02 51494 643 24 油层段长 m 206 307 295 78 278 233 62 278 48

14、水平段长 m 256 307 312 78 349 26862 370 48 油嘴大小， mm 10 10 10 10 10 10 投产日产量 t 180 144 135 130 86 36问题与讨论尚待解决的主要难点和问题： 油层太薄，有些井的垂深上下活动范围不到 O 5m，精度要求已超过了仪器误差的精 度范围，无法同时满足两个精度要求。 实际存在、还没有完全掌握规律和大小的地层倾角给油层段钻井带来了非常大的影 响，有的井的地层是上倾还是下倾，都没有规律可循，实钻中有可能朝相反的方向钻进，需 要在以后的钻进中加强攻关和对油藏的认识，逐步做到全面了解构造，顺着油层钻井。 测量信息滞后，虽然定向

15、井公司为超薄油层水平井专门定做了部分短螺杆，但对于超 薄油层水平井尤其是水平段的施工，测量信息滞后仍不能满足轨迹控制的需要。 FEwD 测 量的伽马、电阻率数据距井底分别为 8 12m、 11 15m，井斜、方位的测量位置距井底近20m。 在钻越油层上下界面的时，导向马达造斜率无任何规律可寻，时大时小、时增时降的 造斜率在钻进中经常出现，而且多次出现出油层后，用很高增斜或降斜的钻具组合都很难回 到油层，还需要加强对造斜规律的探索。 目前， FEwD 的近钻头测量还不完善，在同一弯度马达的情况下，滑动导向钻进和 旋转钻进长度比例关系的选择比较困难。虽然薄油藏阶梯水平井钻井还存在着目前还无法解决的问题和难题，但通过哈得 4油田6口井的钻井，也积累了很多宝贵的经验，并为薄油层的钻井提供强有力的技术支持。 准确预测油层的垂深是成功进行薄油层阶梯水平井的关键，通过钻导眼、校深、精细地质录井和使用先进的地质导向仪器预测未知油层的准确位置是非常有必要的。 对于地质构造已经很清楚的超薄油层的阶梯水平井钻井，完全可以采用常规的定向井工具 MwD 来完成。