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1、丛式井组总体防碰与钻井顺序优化技术及应用第34卷第2期2012年3月石油钻采工艺0ILDRILLING&PRODUCTIONTECHNOLOGYVo1.34No.2March2012文章编号:10007393(2012)02000904丛式井组总体防碰与钻井顺序优化技术及应用刘晓艳施亚楠李培丽(胜利石油管理局钻井工艺研究院,山东东营257017)引用格式:刘晓艳,施亚楠,李培丽.丛式井组总体防碰与钻井顺序优化技术及应用J.石油钻采工艺,2012,34(2):9-12,16.摘要:针对丛式井组井间距小,钻井数量多,井间防碰钻井顺序优化难度大的技术特点,利用观察法结合系统科学方法,对平台与
2、钻机整拖方向,目标点与井口位置,各目标井方位关系等进行了系统研究,以老168丛式井组为例,借助于Paradigm软件计算辅助手段,提出了一套钻井顺序整体优化思路与方法,并分析了钻井顺序排列规律.研究表明,对于密集型丛式井组钻井顺序优化,在分析防碰控制不利因素的基础上,根据油藏特点与布井规律分析钻井顺序优化原则,结合平台自身特点确定钻井顺序优化的方案,借助计算软件进行钻井顺序实施前的不断优化与实施过程中的持续优化.最终得到既满足油藏要求,又满足钻探目的的最优化钻井顺序,为国内海油陆采大型丛式井组钻井方案总体规划提供了科学依据.关键词:密集型丛式井组;防碰;排列规律;钻井顺序;老168平台中图分类
3、号:TE21文献标识码:ATechniquesofclusterwellgeneralanti-collisionanddrillingsequenceoptimizationLIUXia0yan,SHIYanan,LIPeili(DrillingTechnologyResearchInstitute,ShengliPetroleumAdministration,Dongying257017,China)Abstract:Duetothesmallwellspacing,largeamountofdrilledwell,andgreatdifficultyofinterwellanticoll
4、isiondrillingsequenceoptimization,bythemethodofmassobservationandsystematicstudy,thedragdirectionofwholeplatformanddrillingrigs,thepositionoftargetpointandwellhead,andtheorientationrelationshipofdifferentwellsaresystematicallystudied.Takingthematured168clusterwellasanexample,basedontheresultscalcula
5、tedbyParadigm,anapproachofwholeoptimizeddrillingsequenceisproposed,andthearrangementofdrillingsequenceisanalyzed.Thestudyshowsthatoptimizationofintensiveclusterwelldrillingsequenceshouldbebasedontheanalysisofadversefactors,anti-avoidancecontrol,thecharacteristicsofthereservoirandthedistributionofwel
6、ls,combiningwithitsowncharacteristics.Then,thecalculationsoftwareisusedduringtheentiredrillingproceduretoimprovethedrillingsequence.Atlast,thebestdrillingsequencewhichnotonlymeetreservoirrequirementsbutalsothepurposeofdrillingisachieved.Itsuppliesanscientificevidencefordomesticlargescaleclusterwelld
7、rillingprogramplanning.Keywords:intensiveclusterwell;anti-collision;arrangementsequence;drillingsequence;matured168platform丛式井组开发可节约大量的道路建设,井场建设投资,节省地面空间,便于采油集中建站和管理,对开发浅海,滩涂,市区等油田具有广阔的应用前景.目前,东部老油田均已开采多年,地面条件与地下条件常常限制区块开发方案的整体实施,为了满足特殊油藏整体开发的部署要求,需要采取丛式井组钻井方式获取目标层位.随着钻井技术水平的日益提高,钻井所能探及的区域半径日益增大,在地面
8、条件与地下条件受限的情况下,密集型丛式井组渐渐成为主要的丛式井组开发方式.丛式井组开发应遵循科学论证为前提,整体防碰设计为关键,现场施工技术措施是保障的原则,总体防碰与钻井顺序优化是丛式井组优化设计的关键技术,也是丛式井组整体实施,顺利实现钻探目的的基金项目:中石化集团公司重点科技攻关项目滩海老168地区高效开发关键技术研究(编号:P09032).作者简介:刘晓艳,1974年生.2008年获中国石油大学(华东油气井工程专业工程硕士学位,现主要从事钻井工程设计及相关科研工作高级工程师.电话:05468784553.Email:zjylxyan126.corn.1O石油钻采工艺2012年3月(第3
9、4卷)第2期前提与保障.笔者从总体防碰与钻井顺序优化的角度出发,结合老168丛式井组的实际应用,阐述密集型丛式井组的总体防碰与钻井顺序优化技术.为密集型丛式井组钻井顺序优化提供了基本设计思路与理论支撑,对于油田后期滚动开发,提高整体开发效益具有重要意义.1钻井顺序总体优化方法老168区块位于渤海湾内,海水深2m左右,距海岸线约24km.该地区地层发育比较齐全,开发的目的层是馆陶组,属高孔,高渗稠油油藏.共部署新钻井58口,采用建立海上陆地平台,单台控制的钻井方式开发,具有井数多,井位密集等特点,为了更好地实现老168区块的合理滚动开发,需要对平台钻井顺序进行合理优化.密集型丛式井组防碰与钻井顺
10、序优化需要整体考虑,确定平台位置与平台数量后,首先分析影响钻井顺序优化,防碰控制的不利因素,主要考虑布井方位,研究区块所处地域的地面与地下条件,平台建设走向,油藏对其目标层位获取顺序的要求等多方面因素对其防碰控制的影响,确定对钻井顺序排布影响的因素,从而明确整体优化原则与优化思路.优化内容包括:平台位置与部署井位置的相对关系;钻机整拖方向与各井方位间的相对关系;为了便于落实储量和储层,油藏对开发顺序的要求;后期采油作业各开发层系对泵挂深度的不同要求;后期井位调整的可能性;井身轨道设计的科学性与可行性等L3.根据井位部署特征和油藏对钻井的要求等实际情况,充分考虑防碰控制不利因素的影响,根据优化原
11、则,从总体上确定防碰设计优化思路,最大限度地削弱不利因素的影响,确保安全施工.利用专业软件(如paradigm计算分析软件行井眼轨道优化,根据防碰扫描结果和轨道参数的合理性不断调整钻井顺序,最终确定整体的最优化钻井顺序.在方案实施过程中,根据实钻显示的油藏特征不断落实新的靶点位置,再次按照总体优化的方法不断优化平台总体钻井顺序,直至整个平台实施完成,获得满足油藏需要逐步落实储层的最优钻井顺序.2钻井顺序排列规律分析多平台同时开发时,采取就近原则,在满足油藏对开发顺序要求的前提下,各平台控制井之间平面轨迹尽量不交叉.单平台开发控制数10口井时,应考虑平台与部署井相对位置关系.2.1平台与部署井相
12、对位置关系若平台位于部署井一侧开发时,部署井钻井顺序走向尽量与钻机整拖方向一致.如平台位于部署井北侧,平台东西走向,钻机整拖方向朝东,控制井顺序原则上先控制西部部署井位再控制东部部署井位.若平台位于部署井中间开发时,可按平台与部署井的相对位置关系划分控制区域,各区域尽可能控制其扇区范围内的井位.如老168平台位于部署井中间,布双排4部钻机同时开发,按钻机数量划分为4个作业区域,平台西南走向,考虑布井方位不均匀,排序时布井少的区域尽可能多地照顾布井多的区域,保证各区平衡.老168丛式井组区域控制图如图1所示,1区主要控制东向井,2区主要控制北向井,3区主要控制西向井,4区主要控制南向井.2.2钻
13、机整拖方向与各井方位间的相对关系丛式井组一般利用造斜点相互错开的方式实现各井间防碰.当目的层位相同时,水平位移大的井造斜点浅,水平位移小的井造斜点深,通常推荐的钻井施工顺序优化原则是: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.但实际应用过程中,此原则只适用于钻机整拖方向与部署井方位走向相反的情况,通过对各种形式丛井组钻井顺序优化实践的分析,在确定造斜点井深时,需考虑钻机整拖方向与各井方位间的相对关系,若钻机向着远离部署井方位的方向整拖,也就是钻机整拖方向与目标点方位方向相反时,相邻两井的造斜点趋势应是越来越深;相反,若钻机顺着部署井方位的方向整拖,也就是钻机整拖方向与目标点方
14、位方向一致时,相邻两井的造斜点趋势应是越来越浅.2.3目的层相同的两井,方位及水平位移相近时的排列规律当相邻两井目的层相同,方位相近,水平位移也相近时,无法利用造斜点错开的方式解决井间防碰问题,此时可考虑利用方位错开的原则,先钻探其他刘晓艳等:丛式井组总体防碰与钻井顺序优化技术及应用方位的部署井,错开造斜点后再钻探相近方位与水平位移的井,从而解决防碰问题.3老168平台钻井顺序总体优化3.1影响老168平台防碰控制的不利因素老168平台方案部署新钻井58口,考虑其钻井平台实际建设走向,结合井位部署特征和方案分批实施,后期调整的要求,在优化钻井顺序时,影响各井间防碰控制的不利因素主要为:(1)钻
15、机整拖方向不利于同台井防碰控制.部署井方位与钻机整拖方向相同的区域内的井排序时无法满足水平位移先远后近,便于落实储量的原则,限制了钻井顺序的优化.(2)井位部署重心倾斜,布井不均匀,不利于钻井顺序的优化,不利于防碰控制.平台西部,南部布井相对密集,东部,北部布井相对稀少,布井不均匀大大地削弱了各区域控制井选择的余地和后期调整能力.(3)钻井顺序与地下需求是否相匹配不确定.方案实施前储量落实不明确,后期根据储量的进一步落实,重新调整井位的可能性较大,井位的调整必将导致后期钻井顺序的进一步调整,致使防碰控制处于被动局面.3.2老168平台钻井顺序优化原则老168丛式井组总体防碰与钻井顺序优化原则主
16、要考虑以下几个方面:(1)为了便于储量和储层的落实,先期实施的l0口井必须满足水平位移由远至近的原则;(2)考虑后期调整的可能性较大,优化时以各区钻机主要控制其扇区内的井位为原则,尽量保证各工作区域布井均匀,为调整留有余地;(3)以钻机整拖为原则,尽可能地减少钻机搬迁;(4)尽可能优化轨道设计,避免井眼相碰.3.3老168平台钻井顺序优化思路该井组一期落实井位10口,其余井位均有调整可能.因此,尽可能将这10口井均匀地放在4个作业区,减少后期井位调整时的排序压力(图2).图2老168丛式井组井槽与井号对照图一(1)根据优化原则,考虑2区钻机整拖方向,位于2区的x2,x3,x9井无法满足油藏由远
17、至近落实储量的要求.纵观整个平台,只能将此3口井放在3区实施.(2)考虑埕北103井区3口井,老173井最后实施,结合其方位和水平位移,确定在1区东南处留出4个井槽.(3)根据各区钻机主要控制其扇区内井位的原则,大体划分各区域控制井.(4)x7,xl位于4区扇区内,且在同一方位线上,4区钻机整拖方向由西北向东南,先钻x7再钻xl无法满足防碰要求.xlO,x4情况类似.优化后,一期10口井可均匀分布于4个工作区域,且一期井基本可以从各区第1口井槽处开始钻井,利于后期钻机的整拖,有效地避免了为解决防碰需要而带来的钻机搬迁问题.(5)各区控制井在确保一期10口井满足上述位置的前提下,根据各区钻机整拖
18、方向与布控井方位间的关系确定防碰原则.1区,3区内布控井优化钻井顺序时,可考虑钻井顺序,方位走向与钻机整拖走向一致,造斜点浅,水平位移大的井先钻,造斜点深,水平位移小的井后钻,相邻两井的水平位移相近时,采取方位相互错开的防碰原则.2区,4区内布控井受钻机整拖方向与布控井方位影响,必须考虑造斜点不断上提,钻井顺序,方位走向与钻机走向一致,水平位移由近至远的优化原则来确保井间距最大.3.4实施过程钻井顺序的调整与优化随着一期第一批井的逐步实施,储层和储量得到进一步落实,二期重新部署了第二批实施的23口井,其余井位仍有调整可能.借鉴一期实施方案优化思路,依据优化原则,对一期未钻探井与二期23口井重新
19、考虑钻井顺序优化思路.首先重新划分控制区域(图3).图3老168丛式井组井槽与井号对照图二(1)x2,x3井仍放在3区,以满足油藏由远至近12石油钻采工艺2012年3月(第34卷)第2期落实储量的要求.(2)x7,xl井仍按原思路安排在1区,既解决了储量落实与防碰要求间的矛盾,又解决了1区控制井数少的问题.(3)位于4区的x29,x30井的水平位移较小,可安排在1区,在增加l区控制井数的同时又有利于后期井位的调整.(4)由于l区控制井较少,将位于4区控制井最东侧的x50,x60井放在1区,弥补1区控制井数少的不足.(5)各区控制井首先确保一期二期井尽量满足油藏要求,其余井根据各区钻机整拖方向与
20、布控井方位间的关系确定防碰原则.根据优化思路,对58口井的钻井顺序再次进行了优化.优化后的钻井顺序见图3.4优化后防碰扫描结果满足油藏需要,而且也要满足防碰要求,老168平台实施完工后,未发生任何钻井防碰事故,优化后的钻井顺序满足了施工要求.表1实钻防碰扫描结果槽号井号井深/m比较井井深/m最近距离/m4Lx】73实钻286.83x302868946723x5实钻520.14P124x1646x6实钻47x848x4649.79524.46240.00193.76x5实钻P3x6实钻x8实钻520.142.3449.794.89524.564.79240.004.40193.694.545井眼
21、轨道优化设计钻井顺序优化包括对井眼轨道的优化设计,优化后的井眼轨道应确保井眼平滑,避免同台井之间以及与老井井眼相碰.井眼轨道优化主要是轨道类型与轨道参数的优化加.尽量选用简单平滑,易于为了确保钻井顺序优化方案,轨道设计优化方实现,技术成熟,工具配套的轨道类型,老168平台案的可操作性,优化过程中随时对新钻井与其他各的定向井采用了直一增一稳三段制轨道类型.轨道井进行轨道防碰扫描,不断调整钻井顺序与井眼轨参数的优化主要涵盖以下几个方面:道,确保井口间距为各井间最小距离.老168平(1)相邻井的造斜点相互错开至少30m,优化时台井间距设计为5m,优化后各井问最小距离位于直在确保钻井能够实现的前提下错
22、开至少50m,为后井段(间距为5m),最终方案能够满足各井间防碰期调整预留空间.要求.表1列出了实钻数据与邻井距离小于5In的(2)考虑后期采油作业对泵挂深度的要求,造斜井,其中,由于老168一x5井实钻过程中直井段不直,点尽可能地深.造成后续已部署井难以调整与该井的最近距离.因(3)井斜角尽可能小(60.以内),确保携岩能力,此,在方案实施过程中,每一口井的直井段打直是确保证井眼清洗能力.保钻井顺序优化方案顺利实施的关键,同时,必须对(4)根据工艺要求优化造斜率,老168平台定向在钻井与已完钻井进行实时防碰扫描,及时调整钻井造斜率选定15(.)/100m.优化后的老168平台井顺序与井眼轨迹
23、.优化后的钻井顺序不仅应该井眼轨道主要参数如表2.表2老168平台井眼轨道优化后轨道参数参数最大最小井斜角/(.)68.01(老168一斜10井)20.65(老168.斜30井)井底位移/m2205.69(老168.斜48井)263.79(老168一斜8井)井斜角>60.的井数/口12井底位移>2000m的井数/口4(x2井,xl0井,x44井,x48井)6结论与建议(1)密集型丛式井组总体防碰与钻井顺序优化是实现整体开发钻探任务的前提与保障.(2)确定丛式井组总体防碰与钻井顺序优化原则时,主要考虑平台与部署井的相对位置关系,钻机整拖方向与各井方位间的相对关系,油藏对开发顺序的要求
24、,后期采油作业各开发层系对泵挂深度的不同要求,后期井位调整的可能性,井身轨道设计的科学性与可行性等多个方面.(3)在确定造斜点井深时,需考虑钻机整拖方向与各井方位间的相对关系:若钻机向着远离部署井方位的方向整拖,相邻两井的造斜点趋势越来越深;相反,若钻机顺着部署井方位的方向整拖,相邻两井的造斜点趋势越来越浅.(4)钻井顺序优化时,相邻两井间关系应遵循造(下转第16页)l6石油钻采工艺2012年3月(第34卷)第2期技术具备了五级分支井的3个技术特性:分支井眼与主井眼连接处具有整体机械支撑完整性,整体液力密封性和分支井眼的选择性再进入功能.上述技术特性使分支井眼与主井眼连接处能抵抗地层变形,防砂
25、,防水侵,同时还能实现投产对分支井眼的施工作业,提高油井的寿命和开发效果.(2)通过河3一支平1井的成功施工,初步形成了一套五级分支井钻完井工艺,为五级分支井钻完井积累了宝贵的经验,同时也为该技术的进一步推广应用打下了基础.参考文献:1蒋祖军.国内第一口TAML五级双分支井完井技科J.石油钻采工艺,2004,26(2):5.7.2刘坚,李勇,马旭川.XQ90气井分支井完井技术J.钻采工艺,2003,26(5):25.27.3赵金洲,唐志军.分支水平井钻井技术实践J.石油钻采工艺,2002,24(2):1921.4张桂林.胜利油田水平井钻井技术现状与发展趋势J.石油钻探技术,2005,33(2)
26、:66.67.5都振川.胜利油田薄油层水平井钻井技术综述J.石油钻采工艺,2003,25(3):3O.33.6赵景山.胜利油田薄油层水平井钻井技术J.石油钻探技术,2003,31(5):7274.(ff改稿收到日期20120207)编辑朱伟<蓍.<蓍.(上接第12页)斜点相互错开,目的层相同,水平位移相近时方位相互错开的防碰原则.(5)在方案实施过程中,应根据实钻情况不断调整与完善钻井顺序,从而满足整体开发分步实施的要求,达到钻井顺序最优的目的.(6)利用总体优化原则与思路对垦东3岛,河50丛式井组,老168丛式井组防碰与钻井顺序进行了整体优化.实钻结果表明,无一井碰事故发生,应用
27、效果良好.(7)建议开发相关优化软件,借助软件优化钻井顺序,减少人为因素对优化结果的影响.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,2006,18(3):74.77.2王正,樊迎春,陈小元,等.兴瓦油田定向井,丛式井整体开发钻井技术J.西部探矿工程,2004):5558.3谭平,岳砚华,雷桐,等.长庆小井眼丛式井钻井技术J.石油钻采工艺,2002,24(1):11.14.4张广垠,由宏君,马开良,等.定向井丛式井整体开发技术J.西部探矿工程,2004):76.77.5葛云华,卢发掌.丛式井和救险井井眼轨迹相互位置计算J.石油钻采工艺,1990,12(5):13.22.6罗玉金,汪兴华,周永福.丛式井的优快钻井技术J.重庆科技学院:自然科学版,2007,9(3):711.7张富成,王卫忠,扈东勇,等.苏里格气田丛式井钻井技术及应用J.石油钻采工艺,2009,31(4):3639.8高德利,韩志东.邻井距离扫描计算与绘图原理J.石油钻采工艺,1993,15(5):21.29.9王恒,崔永辉.草4丛式井组相碰事故经验与教训J.钻采工艺,2007,30(4):l51.10胡中志,徐小峰,侯怡,等.基于概率分析的密集丛式井组造斜窗口确定方法lJ.石油钻采工艺,2011,33(1):23.26.(收稿日期201l一1220)编辑薛改珍