低渗低孔低产能油田钻井技术

　　摘要:　在分析了制约和影响油田企业低渗透低孔隙低产能油藏开发效果的主要因素的基础上,结合油田企业最新现场试验成果,提出了相应的钻井技术措施,并从井身结构、钻具组合、钻井参数、钻机和钻头选型及油层保护等方面进行了重点和详细论述。

　　主题词:低孔低产能;油田;钻井

　　Abstract: analysis of the restricted and influenced low permeable oilfield enterprises low porosity can low yield of reservoir development effect of the main factors of basis, combining with the latest oilfield enterprises test results, and put forward the corresponding measures of drilling technology, and well from body structure, downhole assembly and drilling parameters, drill and bit selection and oil reservoir protection and so on key and detailed discussion.

　　Keywords: low holes can low; Oil field; drilling

　　中图分类号：TE242 文献标识码：A 文章编号：

　　目前油田单位低渗透低孔隙低产能(简称“三低”)石油地质储量近3亿t,占油田已探明未动用储量的92.4%,这是该油田持续稳定发展的后备资源。油田单位在正确分析制约和影响“三低”油田开发效果的主要因素的基础上,采取相应的钻井工艺技术,最大限度地减少了投资,使未动用的“三低”油藏得以有效开发,确保油田持续稳定地发展。

　　一、制约和影响“三低”油田开发效果的主要因素

　　1.采用常规技术开发,投资大,原油生产成本过高油田企业“三低”油藏单井产量低,井深千米的油井产量多为2t左右,且井网较密。

　　2.储层特性影响，从地质的观点看,渗透率低于10×10-3μm2的低渗透油藏,具有双峰型的孔隙分布特性,这不仅决定了油藏具有大的比表面积和强烈的微观非均质性,而且决定了其弱排油和低产特性。另外,储层孔隙细小,比表面积大,造成了流体流动的表面分子力作用和贾敏效应十分强烈。因此当打开油气层时,水锁效应将相当严重,表1的试验数据就证明了这一点。

　　注: ko1——油水两相达到平衡后,测油向渗透率; ko2——正向用煤油测损害后的渗透率。由表1可见,水锁效应对低渗、低孔储层损害十分严重,最大损害率高达85.02%,使油井产量大为降低。

　　二、提高“三低”油田开发效果的途径

　　1.应用油层保护技术,提高单井产量，对于低孔隙度低渗透率砂岩储层来说,按三分之一的架桥原理,外来较小颗粒进入储层的最大喉道是可能存在的,而较大的颗粒进入储层主要连通喉道却不大可能存在,且最大连通喉道在储层孔隙中所占比例很小,因此低孔隙低渗透油藏的主要损害是泥浆滤液进入油层,使油层产生水锁及水敏效应等。又考虑到“三低”油藏渗透能力低,油井必须压裂改造后才能投产,因此在钻井过程中的油气层保护,主要是减小泥浆滤液侵入深度和侵入量,并且严防压漏油气层,从而降低后期完井和采油作业时近井地带的处理费用,提高近井地带处理效果,达到提高单井产量、降低采油成本的目的。

　　2.采用小眼井钻井技术,降低钻井成本

　　“三低”油藏因其自身特征,造成了开发和稳产的难度很大,因此要使该类油田得到有效开发,必须大幅度地降低投资规模。在进一步研究和试验的基础上,油田企业在1997年又进行了开发“三低”油田，采用小眼井钻井技术平均每米钻井成本可节约158.98元。尽管由于摸索小眼丛式井井眼轨迹控制规律及试验和优选小眼井PDC钻头,使前三口井平均钻井周期较常规井多5d,但4口小眼井综合钻井成本仍比常规井眼降低19.1%。而且随着小眼井井眼轨迹控制技术的完善及高钻速小眼井PDC钻头研制的成功,小眼井平均机械钻速达到常规井眼水平,使最后一口小眼井钻井成本较常规井眼降低达34.6%。因此,目前采用小眼井钻井技术使钻井成本降低25%以上完全可以实现,而且理论上也有依据。以某地区为例,一口井深1800m的?152mm小眼井与常规井眼相比,可降低钻井费用: (1)钻机作业费: 14万元; (2)套管费用: 10.67万元; (3)水泥费用: 0.65万元;(4)钻前工程: 11.8万元(平台井单井节余费用),以上四项节

　　约钻井费用共计37.12万元。某地区常规井眼每口井钻井成本139万元,则小眼井降低钻井成本幅度为: 37.12/139=26.8%。除此之外,钻井液、固井施工、设备维修等环节还可节约一定的钻井费用,而且随着井深增加,相应钻井周期增加,使得钻机作业费及材料消耗节余继续增大,因此小眼井钻井降低钻井成本幅度完全可以达到25%以上。小眼井钻井是实现“三低”油田高效开发的有效途径。

　　三、钻井工艺技术

　　1.井身结构及钻具组合

　　小眼井井身结构及钻具组合设计要由工程、地质、成本预算联合确定。设计中在考虑井眼稳定、中途测斜、完井测试、钻机选型、采油及压裂等因素前提下,使钻井成本最低。

　　(1)井身结构241mm井眼×40m (178.8mm表套) +?152mm井眼(114.3mm油套)×完钻井深。其依据是:①表层套管可成功地封住第四系未成岩的砂层(厚度<40m),既经济又安全,确保钻井顺利地进行;②全井段内无异常高压带存在,通过合理设计钻井液密度和精心施工可避免井漏、井塌等事故的发生;③油田企业早在60～70年代就曾在浅层油田开发中采用过114.3mm油层套管,并大面积地应用于扶余油田的开发生产,掌握了注水、举升、油层改造等完善配套的主体采油工艺技术。

　　(2)钻具组合一开: 241mm钻头+165mm钻铤×3根+?89mm钻杆+方钻杆;二开: 152mm钻头+121mm水力加压器+121mm钻铤×18根+121mm上下震击器+89mm钻杆+方钻杆。

　　2.钻头及钻井参数优选

　　实践表明,小眼井钻井中钻头选型及其与水力参数的匹配非常关键,它直接影响到小眼井机械钻速提高和钻井成本的降低。油田企业“三低”油藏地质情况相似,根据某区块钻井验,首选PDC小眼井钻头,既可显著提高机械钻速又能减少井下事故的发生。上部地层(姚家组以上地层)选用胜利油田生产的SLR2或SLR3钻头,下部地层选用新研制的F652G钻头,机械钻速可达到常规井眼钻头水平。另外在岩性变化较大的地层,则选用单牙轮钻头。钻头和钻井参数的优选结果

　　3.钻井完井液

　　小眼井钻井液要满足以下要求: (1)钻井液处理剂应与地

　　层水配伍; (2)滤失量小,粘度低; (3)抑制性能强。综合以上因素及油田企业现场应用效果,可选用小阳离子聚合物泥浆体系。主要处理剂为: KPA、CSW-1、NH4PAN、FA367、FT-1等。

　　4.油气层保护

　　小眼井环空流动阻力大、流速高,泥浆对井壁的冲蚀作用强,滤失量大,加之钻具柔性大,在高转速下易鞭打井壁,所以与常规井眼钻井相比,小眼井钻井对储层污染较大。据国外资料介绍, 107.9mm的小眼井与215.9mm的常规井眼相比,在泥浆浸泡时间相同的情况下,小眼井渗透侵蚀深度是常规井眼的1.71倍。因此小眼井钻井更应进行油层保护。小眼井低伤害钻井应采取以下措施:

　　(1)在进入储层前50m,调整好泥浆性能,严格控制泥浆密度、滤失、粘度; (2)钻进油层段,转速不大于160r/min,排量不大于14L/s,并严格控制泥浆滤失量; (3)只许正副司钻扶刹把,防止井下事故的发生;接单根后,缓慢启动泵,均匀送钻;起钻时用I档;下钻时控制下放速度,防止压力激动过大,造成井漏; (4)尽量避开在油层段换钻头,完钻后及时测井,缩短油层浸泡时间。

　　5固井

　　采用G级水泥+早强降滤失剂+减阻剂,下套管时加放新型刚性扶正器保证套管居中,同时优化注水泥设计,可保证固井质量,同时减少油层损害。

　　四、结论和建议

　　1.小眼井低伤害钻井可在提高单井产量的同时,最大限度地降低钻井成本,是实现“三低”油田高效勘探和开发的有效途径,建议全面推广应用。

　　2.要想使小眼井钻井大幅度地降低成本,在优化小眼井钻井工艺的同时,还要搞好小眼井钻机的优化配置。

　　3.建议在开展小眼直井及丛式井试验的同时,积极开展小眼水平井钻井的研究和试验,从而提高单井产量,探索进一步降低钻井综合成本的可能性。

　　4.由于“三低”油藏主要采取压裂后投产,因此除了钻井过程中的油层保护外,还要搞好压裂及采油过程中的油层保护及油层改造,以提高单井产量,进一步降低开发成本。