丛式井防碰绕障技术的应用于发展.docx
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丛式井防碰绕障技术的应用于发展
丛式井防碰绕障技术的应用与发展
摘要:
由于开发需要以及外部条件限制,近年来的防碰绕障井口数逐渐增加,本文根据近几年的教训和经验,总结分析出了一套现场应用的防碰绕障技术措施,包括井身设计、井组排序及一些新软件的应用。
并用于今年57口井中,取得了明显的效果。
近年来,随着油田勘探开发的进展,井网逐渐加密,陕、甘、宁地区的油井,受地理条件的限制,大多采用丛式井开发。
由于井口距离较近,在钻进过程中容易发生轨迹相碰事故,给钻井生产带来大损失。
我们吸取了前几年的教训,应用和发展了一批工艺技术措施,弥补了这一方面的不足,大大提高了井下安全,达到了安全施工的目的。
一、问题的提出
近几年来,我处一直在安塞、靖东、靖吴油田打井,安塞油田属于开发中期,需要加密井网,提高产量,故调整井数量较多,一般都在老井场施工,防碰绕障是一个大问题;靖东、靖吴属于开发初期,在评价井打完之后往往要在老井场重新布井,更要考虑防碰问题,另一方面,由于是丛式井开发,在施工过程中,由于直井段打斜,发生两井相碰的几率增加,下表是近几年相碰事故的统计:
(表1)
年份
96
97
98
事故次数
2
2
2
报废进尺(米)
1000
500
600
由于相碰事故的发生,一般都造成填井侧钻,给井队带来了重大损失,因此,如何采取各项技术措施,防止此类事故的发生,是我们要立即解决的问题。
二、现场分析及技术措施的应用:
针对这几年的总结分析,发现防碰绕障最关键的是提前作好设计和预测。
从理论上讲,离开障碍物井相当容易,但在实际施工中,由于实钻井眼轴线与设计井眼轴线总有一定差距,在加上两井的测斜和计算上的误差,就有可能出现计算上不相碰而实际上相碰的结果,我们已有好几起这样的先例,所以,绕障井与障碍井之间需要保持一定的安全距离。
剖面实际原则是:
根据绕障井与障碍井已知条件可求出总水平位移和方位扭转角,再利用二维剖面设计方法暂求各井段长度及扭方位作业的有关数据,最后,对上述二维设计数据进行修正,就可得出现场所用数据。
绕障设计时大多采用此方法,这里不再详述。
下面详细介绍现场中所应用的几种技术措施:
(一)、对绕障造斜点用高差法和变方位法进行选择。
造斜点的选择对绕障有至关重要的作用,选择过高,则绕障容易,后面井眼轨迹不好控制;选择过低,则不能完成绕障作业。
现场最好的要求效果是尽量减少螺杆的下入次数,希望绕障造斜后,在下面井眼中不再使用动力钻具扭方位,而是通过调整钻井参数,达到预期目的。
在考虑到这一方面因素后,高差法和变方位法比较适合应用。
高差法就是利用垂直距离的差距影响水平位移的大小,从而达到绕障目的。
根据绕障井与障碍井之间的距离,再综合绕障井与障碍井的实际轨迹,选择合理的绕障点,并对绕障之后的井斜与方位进行控制和预算,保证达到施工目的。
在20127队承钻的东75-19井组中,下图为正常竟号排列顺序,由于东76-19井是一口老井,位于大门方向正前方,且与第一口井东75-19的距离只有29.05米,到东77-19井时与老井井口距离为16.97米,切设计方位相近,根据东76-19井的测斜情况,如果按常规实际造斜点,则两口井的最近距离在两米内,必须上移造斜点,这样才能保证绕障成功,设计在180米开始定向绕障,在300米时两口井距离已达32.08米,顺利绕过障碍井。
下图是整个井组的排序图:
(图1)
变方位法就是改变绕障井的轨迹方向,从而达到绕开障碍井。
在丛式井施工中发现,由于直井段钻井参数选用不合适,或者舅斜钻具不能发挥其作用,就会引起直井段井斜偏大,如果偏斜的距方向朝前大门方向或与下口井偏斜方向靠近,就必须采取防碰绕障措施,运用井下动力钻具可达到改变其方向的目的。
我处承钻的塞148井组正常排序图如下:
(图2)
按正常施工,应该先打北29-25井,由于其他原因,必须先打第二口井北29-26,在该井施工过程中直井段井斜较大,且正好偏向了北29-25的施工方向,测斜数据如表2,第二口井施工时表层井斜较小(具体数据见表2),照此趋势预算下去有相碰的可能性,根据这种情况,制定了如下的绕障措施:
(1)从180―200米螺杆调整轨迹趋势3根,调整方位50到80度;
(2)起出螺杆后用钟摆钻具组合钻进,到井深390米时定向施工。
实际施工中方位改变50度,达到预定目的。
从图(3)防碰图上可以看出,第二口井从井深180米改变了轨迹方向,绕开了北29-26井。
表2
北29-26井
北29-25井
测深
井斜
方位
垂深
位移
测深
井斜
方位
垂深
位移
40
0.8
10
40
0.28
35
0.6
338
35
0.18
76
0.6
335
76
0.71
70
0.5
90
70
0.46
112
0.8
320
111.9
1.11
80
0.3
105
80
0.48
157
0.2
260
156.9
1.36
114
1.0
126
114
0.60
202
2
230
201.9
1.64
148
0.8
0
147
1.14
251
3.9
201
250.9
3.1
183
0.7
315
182
1.26
298
4.4
189
297.8
5.84
220
0.2
80
219
1.53
346
4.7
182
345.6
9.24
257
1.0
165
256
1.61
393
4.0
189
392.5
12.63
294
1.8
150
293
1.61
441
2.9
190
440.4
15.48
332
1.3
145
331
2.26
图3
二、对丛式井排序做整体上的调整和改动:
在现场施工中,经常出现这样的情况,原来的老井场已经布满丛式井,现在又要添加丛式井组,这就不得不考虑防碰绕障问题,要充分考虑到老井的井眼轨迹和中靶位置,这样才能做到安全绕障目的;另一种情况,由于障碍井的轨迹方向使得下一口正常排序井不能施工,也可以考虑重新布置井序,然后进行施工。
通常采用双排序法和改变原排序法进行设计。
双排序法就是考虑到原老井组的情况,如果按以前的大门方向前拖受场地限制,不能进行作业,在对老井眼轨迹进行分析和计算后,根据绕障原则,设计成双排井。
图4是d71-21井组的防碰图,老井场原有三口井,分别是d72-21,d70-21,d71-21,由于井场限制,设计成双排井,而且老井位于大门方向前方,具体方位见防碰图,新井施工次序是d70-22,d71-22,d72-22(未标出),施工第一口井时,为防止直井段朝前大门方向倾斜,给d71-22井的绕障施工增加难度,故提高造斜点,在250米定向,同时也绕开了d72-21井,第二口井施工时难度更大,为绕开两口井d71-21和d70-21,制定了如下措施:
(1)井深150米绕障,朝方位65°±5°定向,初始井斜取10°;
(2)绕过d71-21障碍后下入强增斜钻具钻进至400米;(3)400米以后下入钟摆钻具降斜至650米,从而饶过了d70-21井,顺利完成了绕障。
(4)在650米以后定向,完成了本井的施工。
最后一口井前拖距离如果小,从图4可看出无法绕障施工,故前拖29米,饶过了防碰圈,减少了施工难度。
今年实行双排序的有四个井组,由于整个井组井口数增加,给绕障施工造成了一定难度。
采用布井前提前预测,经过现场实际勘探,钻进过程中及时对轨迹情况进行跟踪,达到了预期目的。
图4
根据现场数据跟踪,如有必要,亦需要对原井组布井做重新的调整,否则增加施工难度,给绕障造成困难。
以塞34-25井组为例,正常施工顺序如图5,但第一口井施工完后,根据测斜数据预算,如果按老顺序打塞34-26,绕障难度大,且不一定成功,针对次种情况,决定先打第三口井,由图6的防碰图上可看出,塞34-26井顺利完成了施工目的。
图5图6
具体的测斜数据见表3
塞34-25
塞34-24
塞34-26
测深
井斜
方位
测深
井斜
方位
测深
井斜
方位
0
0
0
0
0
0
0
0
0
10
15
110
60
1
120
50
1.1
250
50
5
100
96
1
75
79
2
260
76
2.2
103
124
7
325
88
0.8
260
128
2.2
103
143
11.5
321
98
0.9
147
165
1.5
90
166
14
312
107
3
158
233
1.2
90
205
14.5
314
126
7.5
145
243
1
255
252
14.5
309
136
9
140
262
4.2
235
309
14
302
145
11
136
三、其他技术措施的应用:
随着近几年来绕障井的不断增多,在防碰绕障程序上做了一些改进,前几年一直应用钻采院编写的防碰图,由于井队所用计算机原因,运行速度慢,而且不能直观显示井底情况,以至于耽误时间。
在采用原程序优点的基础上,重新编写了一套定向井软件,在现场应用情况良好,能较准确地反映真实情况,特别是在防碰绘制方面,能直观地进行跟踪和预测;同时,还积极利用设备本身优势,今年有4台13型钻机用于生产,属于车背钻机,在其所承钻的招3-11井组中,有5口丛式井,到第五口井招2-11井时,由于井场限制,前拖距离太短,不能实施绕障作业。
这时充分考虑到车背钻便与灵活移动的优点,将钻机移动到井场一个合适位置,既解决了井场小的问题,又为防碰绕障准备了前提条件,使得其能顺利施工;在丛式井拖距问题上,制定了严格的前拖距离最近限度,保障井与井之间的安全距离,使后面绕障施工更容易进行;为解决丛式井直井段的防斜问题,大胆引用水平井防斜打直的塔式钻具结构,这些都收到了明显的效果。
四、成果分析几预测:
九九年度,我处共钻防碰绕障井57口,由于措施得当,未发生套管相碰事故。
同时大力推广该项技术,可以合并井场,减少钻前征地费用。
现在就经济效益评价如下:
1、九九年度共钻防碰绕障井57口,未发生套管相碰事故,按有相碰事故发生计算,可减少报废进尺800米,每米按成本640元计算,可节省成本51.2万元。
2、全年由于防碰绕障井口数增多,少征井场12个,每个井场按3.6亩计算,少征地43.2亩,每亩按33032.38元计算,可节省成本142.7万元。
五、取得的经验和认识:
由于今年绕障井数增多,在施工中我们发现:
1、绕障前的经验预测工作很重要,准确预测可得出最合理得绕障设计方案,减少动力钻具入井次数;
2、绕障点选择是关键,丛式井的拖距是饶障的前提条件,必须在以后的工作中使其规范化;
3、应加强数据库的管理汇集工作,进一步作好测斜数据收集工作;
4、对整个丛式井组,应加强正常的井组排序,减少施工难度。
_
丛式定向井组全员防碰措施
为了确保钻井工程质量,搞好定向井防碰,彻底杜绝两井相碰重大事故,特制定以下全员防碰措施,要求贯彻落实。
1、拖井时,相邻两井井口距≥4米,如条件许可应尽可能大一些。
2、队长或副队长全面负责监督落实各岗位措施的执行情况。
3、工程技术员制定合理的钻井参数和钻具组合,防斜打直、控制直井段井斜不超标,丛式井直井段测点间距不超过30米,如有相碰超势加密测点,及时跟踪做好防碰预算和防碰图,当两井距≤2米时停钻报技术公司,并分析原因采取正确的措施。
4、司钻严格执行钻井参数、防斜打直,落实防碰措施和本班岗位的执行情况,重点负责刹把操作,注意有无钻具放空和井下蹩跳现象,如有立即停钻汇报。
5、井架工负责观察老井井口,如有异常立即通知司钻停钻。
6、场地工观察振动筛岩屑中有无铁屑、水泥,如有立即通知司钻停钻,分析清原因再施工,不能盲目蛮干。
对丛式定向防碰工作,能够引起全队每一个岗位每一个人的高度重视,将防碰措施落实岗位,责任到人,杜绝事故的发生。
15531钻井队
2002年4月30日
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