5、大庆钻井院]大庆油田首钻双分支水平井钻井实践.doc

1、大庆油田首钻双分支水平井钻井实践32大庆油田首钻双分支水平井钻井实践王大力 王广新 祁兆清 张庆豫（大庆石油管理局钻探集团钻井工程技术研究院 163413）【摘 要】 为了利用分支水平井提高特低丰度扶杨油层的开发效果，提高单井产量和储量动用程度，大庆油田研究并成功实施了肇分 31-平 28 井钻 井和完井作业，这是大庆油田第一口分支井。本文在肇分 31-平 28 井设计的基础上，详细的介绍了 该井主井眼钻进 、下分支井眼 钻进、下分支井眼完井作业、 244.5mm 套管开窗、上分支钻进、斜向器回收、壁钩式尾管 悬挂器下入、上分支固井等施工过程。【关键词】钻井技术 分支井 大庆油田 试验为了利用

2、分支水平井提高特低丰度薄层扶杨油层的开发效果，提高单井产量和储量动用程度，大庆油田开发部门采用分支水平井与直井联合开发布井的原则和方式，部署了肇分 31平 28 井开发外围扶杨油层。肇分 31平 28 井是大庆油田实施的第一口双分支水平井，该井于 2006 年 4 月20 日一开，经过 42d 的施工，完成了表层钻进、主井眼钻进、下分支井眼钻进、下分支井眼完井作业、清刮回接筒、 244.5mm 套管刮壁、 244.5mm 套管开窗、上分支钻进、上分支井通井、斜向器回收、壁钩式尾管悬挂器下入、上分支固井、上下分支通井与技套测声幅等施工，在 6 月 1 日顺利完钻，比预计的钻井周期 49d 提前了

3、近 7d 的时间。1 地质概况肇 州 油 田 北 部 州 201 区 块 构 造 位 置 位 于 松 辽 盆 地 中 央 坳 陷 区 三 肇 凹 陷 肇 州 鼻 状 构 造 上 ， 该 井 区 扶余 油 层 扶 一 组 、 扶 二 组 较 发 育 ， 地 层 厚 度 170m， 油 底 深 度 1955m， 油 层 中 部 深 度 1880m。 主 力 油 层 为FI5、 FI6、 FI7、 FII5， FI5 层 砂 岩 钻 遇 率 95.65%， 有 效 厚 度 钻 遇 率 73.91%， 平 均 钻 遇 砂 岩 厚 度 为3.7m， 有 效 厚 度 为 1.4m。 FI6 层 砂 岩 钻

4、 遇 率 73.91%， 有 效 厚 度 钻 遇 率 56.52%， 平 均 钻 遇 砂 岩 厚 度 为3.4m， 有 效 厚 度 为 1.5m。 FI7 层 砂 岩 钻 遇 率 78.26%， 有 效 厚 度 钻 遇 率 56.52%， 平 均 钻 遇 砂 岩 厚 度 为3.8m， 有 效 厚 度 为 2.0m。 FII5 层 砂 岩 钻 遇 率 65.22%， 有 效 厚 度 钻 遇 率 60.87%， 平 均 钻 遇 砂 岩 厚 度 为3.0m， 有 效 厚 度 为 1.7m。 该 区 扶 余 油 层 孔 隙 类 型 主 要 为 缩 小 粒 间 孔 ， 孔 隙 大 部 分 不 联 通 ，

5、 有 效 孔 隙度 在 9.0%17.6%之 间 ， 平 均 12%； 空 气 渗 透 率 在 0.110-3m2310-3m2， 平 均 1.210-3m2， 属 于 低孔 低 渗 储 层 。2 肇分 31平 28 井设计概况2.1 基础数据表 1 肇分 31 平 28 井设计基础数据表井号 肇分 31平 28 井型 分支水平井 井别 采油井构造位置 松辽盆地中央坳陷区三肇凹陷肇州鼻状构造目的层 FII5、F I7 井口标准层深度 1203mX 5078480.45 水平位移 m 完钻垂深 m井口坐标Y 21671208.18 下分支 上分支 下分支 上分支网格方位 90.00 磁场强度 5

6、5532nT 744.08 744.08 1951.23 1887.11第六届全国石油钻井院所长会议论文集33钻井目的探 索 利 用 分 支 水 平 井 提 高 特 低 丰 度 薄 层 开 发 效 果 的 途 径 ， 提 高 单 井 产 量 和 储 量 动 用 程 度 ， 提 高扶 杨 油 层 的 有 效 开 发 效 果 ， 研 究 分 支 水 平 井 与 直 井 联 合 开 发 布 井 的 原 则 和 方 式 ， 开 展 分 支 水 平井 钻 井 、 测 井 、 完 井 和 开 采 技 术 试 验 研 究 ， 研 究 分 支 水 平 井 钻 井 、 测 井 、 完 井 降 成 本 的 技 术

7、 措施 。续表 1 肇分 31 平 28 井设计基础数据表井号 肇分 31平 28 井型 分支水平井 井别 采油井上分支：2520.92m（斜深）：1887.11m（垂深） ；设计井深下分支：2582.92m（斜深）：1951.23m（垂深） 。钻井液 油基钻井液，水平段密度 1.251.30g/cm 3完钻层位 下分支 F52 层完钻；上分支 F73 层完钻完钻原则 上下分支水平段位移均为 504.08m。完井方法 射孔完井2.2 井身结构（见表 2、图 1）表 2 井身结构设计数据表开 钻次 序井 深m钻 头尺 寸mm套管柱类 型套 管尺 寸mm套管下入层 位套管下入深 度m环空水泥浆返

8、深m打导管 25.00 311.2 导 管 339.7 明二段 30.00 地 面一 开 1680.00 311.2 表层套管 244.5 青二、三段 1678.00 地 面下分支 2582.92 215.9 生产套管 139.7 泉三段 2580.00 1648.00二 开 上分支 2520.92 215.9 生产套管 139.7 泉四段 2518.00 1624.00图 1 井身结构示意图3 肇分 31平 28 井施工概况3.1 主井眼钻进（01680m）3.1.1 311.2mm 直井段钻具组合 311.2mm R4252 钻头+ 203mm 钻铤18m+ 308mm 稳定器+ 197m

9、m 无磁钻铤9m+ 308mm 稳定器+ 177.8mm 钻铤54m+ 159mm 螺旋钻铤54m+ 127mm（18）斜坡钻杆大庆油田首钻双分支水平井钻井实践343.1.2 311.2mm 直井段钻井参数钻压 3050kN，转速 220r/min，缸径 150mm/140mm，冲数 90/120，排量 52L/s，泵压6MPa，密度 1.10g/cm3，粘度 47s。3.1.3 311.2mm 直井段时效分析钻进 1680m，纯钻进时间 128h，机械钻速是 13.13m/h。 3.1.4 244.5mm 套管结构表 3 244.5 套管结构表套管程序 井深 m 套管下深 m 套 管 串 结

10、 构表层套管 1680.00 1678.00浮鞋水泥伞N80 壁厚 11.05mm 套管(11)m+ 浮箍N80 壁厚11.05mm 调长套管+N80 壁厚 10.03mm 套管（65m）+ N80 壁厚11.05mm 套管至井口3.2 下分支井眼钻进（16802582.92m ）3.2.1 造斜段、探油顶着陆（1690.862122m）3.2.1.1 钻具组合 215.9mm B425 钻头+ 165mm1.25螺杆+ 172mm LWD+ 159mm 无磁钻铤9m+ 159mm螺旋钻铤27m+ 127mm 加重钻杆220m+ 127mm（18 ）斜坡钻杆3.2.1.2 着陆点测量参数电阻值

11、 20.24hmm，伽玛值 105.85API，垂深 1875.77m，井斜 83.72，方位 91.74，视平移320.34m。3.2.1.3 造斜段、探油顶着陆时效分析1.25螺杆所钻井段（16902122m） ，进尺为 432m，纯钻进时间是 70h，机械转速是6.17m/h。3.2.2 水平段（21222582.92m ）3.2.2.1 钻具组合 215.9mm B425 钻头+ 165mm0.75螺杆+ 172mm LWD+ 127mm 无磁加重钻杆9m+ 127mm（18）斜坡钻杆900m+ 127mm 加重钻杆220m+ 127mm 普通钻杆3.2.2.2 时效分析0.75螺杆所

12、钻井段 21222583m，进尺为 461m，纯钻进时间是 61h，机械转速是 7.56m/h。下分支设计与实钻井眼轨迹见图 2。第六届全国石油钻井院所长会议论文集35Vertical Section at 90.00 mTrueVerticalDepthm-1600-1400-1200-1000-800-600-400-200 0 200 400 600 800100012001400160018002000220024000200400600800100012001400160018002000图 2 肇分 31-平 28 井下分支设计与实钻井眼轨迹图从数据表和曲线中可以看出，设计轨迹与实

13、钻轨迹基本吻合，井眼轨迹控制的非常好。3.2.3 随钻测量参数分析60801001201401601801850 1950 2050 2150 2250 2350 2450 2550 2650测 深 ， mGRAX(API)0204060801001201401601802001850 1950 2050 2150 2250 2350 2450 2550 2650测 深 ， mRACLX(Ohm.m)图 3 下分支伽玛值随测深变化图 图 4 下分支深电阻值随测深变化图从图 3、4 中可以看出，下分支油层钻遇段 2090.112367.86m（垂深 1939.351942.27m）和2490.5

14、2511m（垂深 1948.671950.44m） ，累计长 298.25m，水平段长 487m，油层钻遇率61.24%。FII5 的两个小层厚度分别为 2.92m 和 1.77m。另外，2 个图都显示出在井斜角 6265.5时，即井深 18891908m（垂深 18711881m）处显示较好，油层厚 10m。3.3 下分支井眼完井作业表 4 下分支 139.7mm 套管结构表套管程序 井深 m 套管下深 m 套 管 串 结 构表层套管 1680.00 0 浮鞋水泥伞N80 壁厚 10.03mm 套管(911)m+浮箍N80 壁厚大庆油田首钻双分支水平井钻井实践361678.00 10.03m

15、m 套管至井口下分支生产套管 2582.921641.232579.72浮鞋P110 壁厚 7.72 套管(911)m浮箍+球座P110 壁厚 7.72 套管至井深 1648m尾管悬挂器下入套管和尾管悬挂器组合，循环钻井液 7 小时，循环排量 1.31.4 m3/min，投球，碰压5MPa，缓慢升致 12MPa，稳压 2min。下放管柱，悬重由 69t 降至 59t，说明尾管悬挂器座挂。蹩压到 19.5MPa，压力突然下降回零，说明球座蹩通。大排量循环后进行固井施工。然后用 118mm牙轮钻头和通井扫塞到 2560m，起钻下 187mm 铣刀至 1641m，铣尾管悬挂器喇叭口。3.4 244.

16、5mm 套管刮壁作业3.4.1 通井管串组合 215.9mm 锥形磨鞋+ 238mm 刮壁器+ 208mm 下西瓜磨鞋+挠性接头+ 218.5mm 上西瓜磨鞋+ 127mm 加重钻杆+ 127mm 钻杆3.4.2 刮壁施工下至 1642m 处遇阻，遇阻吨位 3t，判断已到悬挂器位置。上提 0.5m，开泵，排量 1.1m3/min，泵压 5MPa，以 25r/min 的转速进行刮壁，在 16421610m 处重点刮管 10 次，上下活动钻具的速度为 20min/根。3.5 244.5mm 套管开窗作业3.5.1 套管开窗工具管串组合定位接头+变扣接头+ 127mm 钻杆配长组合+ 可回收式底部锚

17、+下防屑接头+剪销脱手接头+上防屑接头+斜向器 +开窗磨鞋+ 下西瓜磨鞋+挠性接头+上西瓜磨鞋+ 127mm 加重钻杆+液压下击器+ 165mm 定向接头+ 127mm 加重钻杆+ 127mm 钻杆至井口3.5.2 窗口位置数据计算（1）上下套管接箍位置：1615m ，1626.25m（2）窗口设计位置：顶部 1618.50m，底部 1623.42m，3.5.3 陀螺定向和座挂底部锚连接斜向器与开窗磨鞋，测角差，下到井底；下入陀螺测量工具面，然后进行定位。下压 10t座挂底部锚，开泵循环处理 200s 的高粘钻井液。3.5.4 开窗施工过程（1）开始进行磨铣施工，20min 后转盘扭矩增大，上

18、提遇卡，加大上提力解卡，恢复开窗作业。( 转速 60110r/min，钻压 80120 kN)（2）开窗作业累计钻进 12m，井深是 1630.5m。（3）起出开窗磨鞋管柱，发现开窗磨鞋一个翼上有 3 个合金齿脱落，其余各部分磨损不严重。（4）下入稳斜钻具划眼到底，钻到井深 1645m，起钻。3.6 上分支井眼钻进3.6.1 造斜段、探油顶（16452008m）（1）钻具组合 215.9mm B425 钻头+ 165mm1.25螺杆+ 172mm LWD+ 159mm 无磁钻铤9m+ 159mm螺旋钻铤27m+ 127mm 加重钻杆 220m+ 127mm18斜坡钻杆第六届全国石油钻井院所长会

19、议论文集37（2）钻进到井深 1674.41m 时无磁干扰，开始 LWD 仪器跟踪。1.25螺杆所钻进尺363m（16452008m） ，纯钻进时间是 42h，机械转速是 8.64m/h。3.6.2 着陆（20082085m）（1）钻具组合 215.9mmB425 钻头+ 165mm0.75螺杆+ 172mmLWD+ 127mm 无磁加重钻杆9m+ 127mm18斜坡钻杆900m+ 127mm 加重钻杆220m+ 127mm 普通钻杆（2）着陆点测量值电阻率值 11.6hm.m，伽玛值 110API，垂深 1874.53m，井斜 83.55，方位 91.83，平移309.41m.(与设计 24

20、0m 晚着陆 69.41m)。6.6.3 水平段（20852543m）（1）钻具组合：在上趟钻基础上更换 0.75螺杆。（2）在井深 2425m 时进层，电阻值 38.2hmm，伽玛值 100API，垂深 1885.18m，井斜83.91，方位 92.22；钻进到 2503m 时出层，电阻值 101.5hmm，伽玛值 31.17API，垂深1892.16m，井斜 86，方位 91。(砂岩钻遇 2503-2425=78m)（3）0 .75螺 杆 所 钻 井 段 20082543m， 进 尺 为 535m， 纯 钻 进 时 间 是 52h， 机 械 转 速 是 10.29m/h。（4）上分支设计与

21、实钻井眼轨迹见图 5。Vertical Section at 90.00 mTrueVerticalDepthm-1600-1400-1200-1000-800-600-400-200 0 200 400 600 800 1000120014001600180020002200020040060080010001200140016001800图 5 肇分 31-平 28 井上分支设计与实钻井眼轨迹图6.6.4 随钻测量参数分析大庆油田首钻双分支水平井钻井实践38测 深 GRAX(API)60801001201401601801660 1760 1860 1960 2060 2160 2260

22、2360 2460 2560 2660侧 深 ,mGRAX(API)0204060801001201401601802002202401660 1760 1860 1960 2060 2160 2260 2360 2460 2560 2660测 深 ， mRACLX，Ohm.m图 6 上分支伽玛值随测深变化图 图 7 上分支深电阻值随测深变化图从图 6、7 中可以看出，上分支油层钻遇段 2085.212327.18m（垂深 1874.561879.74m）和2419.12508.5m（垂深 1884.931892.45m ） ，累计长 309m，水平段长 458m，油层钻遇率67.5%。 FI

23、7 的两个小层厚度分别为 5.18m 和 7.52m。3.7 斜向器回收作业用 215.9mm 三牙轮钻头和 212mm 螺扶通井，通井的目的是充分洗井、修整井眼和保护井壁，以满足下套管的可靠性。3.7.1 钻具组合斜 向 器 打 捞 钩 + 127mm 加 重 钻 杆 9m+震 击 器 +定 向 接 头 + 127mm 加 重 钻 杆180m+ 127mm 钻 杆3.7.2 打捞作业程序下打捞工具到井底，悬重 64t，排量 1.2m3/min，开泵称重，循环后缓慢上下活动 35m，悬重无变化。下方钻杆至 4.8m 处遇阻 3t，缓慢上提，悬重 61t，上提至 4.2m 处悬重升至 65t，上

24、提至70t，说明已经钩住斜向器。提至 92t 时锚定器解封，悬重恢复到 63t。禁止下放，禁止转动，起钻。3.8 上分支下套管、固井、完井作业3.8.1 上分支尾管串结构导 向 弯 管 +变 扣 接 头 + 139.7mm 浮 箍 + 139.7mm 套 管 + 139.7mm 浮 箍 + 139.7mm 套 管+ 139.7mm 承 托 环 + 139.7mm 尾 管 +变 扣 接 头 +配 长 套 管 +张 力 缩 紧 旋 转 接 头 +壁 钩 式 尾 管 挂 +送 放 钻具3.8.2 送放工具总成 73mm 胶塞适配器+ 73mm 配长油管+座球短节+ 悬挂器密封短节 +配长油管+ 油管

25、旋转头+配长油管+导向筒起出工具+ 配长油管+ 液压脱手工具+提升短节 + 127mm 钻杆至井口3.8.3 施工过程（1）开始下套管时弯管下入阻力较大，加压下入两根套管后，阻力消失。（2）过 窗 口 时 ， 控 制 速 度 ， 反 复 上 提 下 放 ， 根 据 悬 重 变 化 判 断 是 否 进 入 分 支 井 眼 和 是 否 座 挂 成功 。（3）灌浆，循环，投入 38mm 钢球，蹩压至 16MPa，液压脱手。（4）坐吊卡，升压至 22.5MPa，憋通球座。第六届全国石油钻井院所长会议论文集39（5）开始固井施工，打隔离液。（6）打灰，开始替泥浆，压力 4MPa，排量 1.4m3/min

26、。（7）碰压 22MPa，放压后试压 15MPa，稳压 5min。（8）卸压，接方钻杆，憋压循环冲洗，水泥浆返出井口。（9）循环，起钻至地面，固井结束。3.8.4 完井作业用小钻具通下分支，下导向筒进入上分支，用小钻具通上分支，最后进行技套测升幅作业，顺利完井。4 结论（1）经过精心组织和各单位密切配合，肇分 31平 28 分支井从打导管至上分支通井共历时41 天，现场试验获得圆满成功。肇分 31平 28 井是大庆油田真正意义上实施的第一口双分支水平井，达到了国际分支井 TAML 四级水平。该井的成功，作为大庆钻井史上的一个里程碑，标志着大庆油田钻井技术、完井技术已经有了一个新的起点。（2）该

27、井地质设计合理，油层位置准确，井眼轨迹控制与设计基本吻合。下分支油层钻遇段累计长 298.25m，水平段长 487m，油层钻遇率 61.24%，FII 5 的两个小层厚度分别为 2.92m 和1.77m。上分支油层钻遇段累计长 309m，水平段长 458m，油层钻遇率 67.5%，F I7 的两个小层厚度分别为 5.18m 和 7.52m。（3）该井油层钻遇段累计 607.25m，总水平段长 945m，全井油层钻遇率 64.26%。在油层钻遇段长和油层钻遇率两个指标上超过了该区两口水平井之和，钻井周期小于两口水平井之和。可见，分支井在开采外围三低油田上应用前景广阔。（4）水平段采用转盘滑眼，统

28、一了井径，又采用倒角刚性扶正器，保证了下套管的顺利进行。（5）由于随钻测量仪器 LWD 测点滞后，在开窗后 15m 内无法消除磁干扰，给造斜带来一定困难。建议开窗后增加一趟稳斜钻具，至少钻出窗口 40m 以消除磁干扰。（6）斜向器和开窗工具设计合理、结构紧凑、窗口规则、工艺简单、成功率高。（ 7） 壁 沟 式 悬 挂 分 支 井 完 井 系 统 可 靠 性 高 、 技 术 先 进 ； 主 分 支 井 眼 重 新 进 入 操 作 简 单 、 方便 可 靠 。参考文献1 韩祥慧. 肇州油田扶余油层分支水平井技术研究. 石油天然气学报， 2005（1）作者简介：王大力，1965 年生，1988 年毕业于大 庆石油学院，现任大庆石油管理局钻探集团钻井工程技术研究院副总工程师、高 级 工程师，从事定向井、水平井科研与技 术服务多年，大庆石油管理局局 级技术专家。通讯地址：黑龙江省大庆市红岗区八佰垧钻井工程技术研究院；邮编 163413；电话：0459-4893708，手机：13845921707；E-mail：