裸眼水平井定向射孔技术应用_李大攀.pdf

化学工程与装备 2023 年 第 5 期 92 Chemical Engineering&Equipment 2023 年 5 月 裸眼水平井定向射孔技术应用 裸眼水平井定向射孔技术应用 李大攀，黄涛梅（中海油能源发展有限公司工程技术湛江分公司，广东 湛江 524000）摘 要：摘 要：海上生产平台井槽数有限，部分生产平台已无剩余井槽可用于新增调整井，因此需采用分支井技术，相比采用分支井工具实现分支井技术，采用空心斜向器定向射孔技术费用低，对窗口要求低，作业难度小。传统空心斜向器技术主要用于定向井，井斜小，陀螺校深。本次通过优化射孔管柱，采用 MWD 测量工具及旁通循环阀，实现大斜度井定向射孔技术，为后续油气田开发提供了借鉴。关键词：关键词：定向射孔；斜向器；裸眼水平井；分支井眼 引 言 引 言 早期开发的海上油气田逐步进入了生产中后期，为实现增产稳产的目标，需要经济、实用的技术提高采收率。受海上井槽限制，生产平台无法新增槽口增加调整井数，老井虽然含水率高，但产液量大，仍然具有一定开采价值，需要保留生产，因此需采用分支井技术。根据 TAML 分级体系，多底分支井分为即 1-6 级和 6S级，用来评价多分支井的连接性、连通性和隔离性1。等级越高，分支井施工作业越复杂，费用更高。利用定向射孔技术射穿尾管及空心斜向器，实现了两个井眼的连通，保证了窗口处的密封性，可实现四级完井2-3。相比采用分支井工具实现分支井钻完井技术，采用空心斜向器定向射孔技术费用低，作业难度小。目前国内定向射孔工艺适用于尾管固井，井斜小，采用陀螺校深4。考虑到钻井优选侧钻点，深层侧钻减少钻井进尺，一开裸眼完钻，大幅降低钻井成本，完井尝试裸眼井中优化防砂管柱，进行定向射孔作业。需要解决大井斜中新的校深及定方位方式。本次通过优化射孔管柱，采用 MWD 测量工具及旁通循环阀，实现大斜度井校深及定方位，管柱内加压点火；优化完井管柱实现新老井眼可分可合开采。该技术实现定向射孔技术应用于裸眼水平井中，成功助力增储上产，为后续油气田开发提供了借鉴。1 南海西部 X 油田 XXH2 井作业概述 1 南海西部 X 油田 XXH2 井作业概述 南海西部 X 油田 X 平台无剩余井槽，ZH2油组 N1 井区隔夹层发育，分隔作用较强，2 小层剩余油富集；ZH2油组N1 井区受隔夹层影响，水驱模式为边水驱动模式，1 小层高部位剩余油富集。目前 X 平台已无剩余槽口新增调整井，油藏方案 XXH1 井侧钻多底井水平分支井 XXH2，水平段长度500m，初期单采新支配产 100m3/d，后期合采提液至 680m3/d。考虑窗口稳定性及后期生产新老井眼可分可合，设计侧钻点在目的层顶部泥岩段，侧钻 8-1/2裸眼完钻，裸眼封隔器下入在泥岩段实现裸眼分层。防砂管柱上部采用盲管，定向射孔射开盲管及斜向器工具面，连通老井眼。1.1 空心斜向器结构 采用特殊设计的空心斜向器，斜向器共分两部分，下部为中心有通孔的封隔器，上部为开窗侧钻的斜面，其轴向也为中空结构，斜面为 25.4mm 厚特殊材质盖板，利用定向射孔射穿。为保证定向射孔深度准确，斜巷器背面设计有 2个同位素安装孔5。为防止开窗及钻进过程中钻具磨损斜面盖板，斜向器设计为凹型，并在斜面上部加装导向块，钻具不与斜面盖板接触。1.2 斜向器定向射孔试验情况 射孔器在井下的示意图见图 1 所示，需在斜向器盖板上射孔，连通主井眼和分支井眼。图 1 射孔段截面图 图 1 射孔段截面图 图中 A 值为射孔器与 7in 盲管的距离，0A42.8mm，介质为井液；B 值为 7in 套管与斜向器盖板的距离，0B38.1mm，介质为井液；C 值为斜向器盖板与斜向器背托间距离，13C115mm，为了井下射孔时 9 5/8in 套管不被损伤，地面模拟试验选择最严苛条件，即 C 取最小值，若 C 为最小值 9 5/8in 套管未损伤，则 C 为其余值时也不会损伤。射孔器在井下输送到目的层后，依靠工具保证其朝向斜向器盖板方向射孔，有一定的角度偏差。模拟井下状态进行整枪射孔试验，使用对应工装模拟井下器材。为了验证极限条件下射孔器的射孔可靠性，选择 3 种试验状态，具体状态见下表所示。DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.05.115 李大攀：裸眼水平井定向射孔技术应用 93 表 1 整枪射孔试验状态 单位 mm 表 1 整枪射孔试验状态 单位 mm 序号 A 值 B 值 C 值 备注 1 0 0 13 近间隙状态 2 42.8 38.1 13 远间隙状态 3 42.8 38.1 13 远间隙偏移10状态 试验结果见下表所示，在近间隙状态下穿孔形成通径较大。通过本次试验，测定了模拟井下状态条件下射孔弹的整枪射孔性能，无论远、近间隙，斜向器盖板均能可靠射开，但随着间隙增大，孔径变小。表 2 斜向器射孔弹整枪射孔试验结果 单位：mm 表 2 斜向器射孔弹整枪射孔试验结果 单位：mm 序号 状态 7in 套管平均孔径盖板平均孔径 背托平均深度 9 5/8 套管损伤情况1 近间隙 22.5 13 12.6 无损伤 2 远间隙 21.1 10.5 1.8 无损伤 3 远间隙偏移 10 22.4 10.3 1 无损伤 1.3 大斜度校深及定方位 目前陀螺定方位适用于井斜低于 50生产井，针对大斜度井空心斜向器定向射孔工艺，推荐采用旁通循环阀+MWD随钻测量工具进行校深及定方位。（1）MWD 随钻测量工具 控制泥浆排量 5701320L/min 范围内 MWD 随钻测量，进行深度及方位测定。（2）旁通循环阀 旁通循环阀通过开关泵实现旁通孔开关，每次开泵后，泥浆流经内部喷嘴，产生压差，推动活塞下行实现旁通孔的开关，其中前 5 次开关泵为旁通孔开启状态，第 6 次开泵达到关闭排量后实现旁通孔关闭。旁通循环阀理论关闭排量需960L/min。（3）压力开孔起爆装置 压力开孔起爆装置实现管柱内加压点火后打开循环通道进行压井。（4）作业程序简述 下放射孔管柱到达斜向器同位素记号源下部 10 米处；接顶驱缓慢开泵，排量控制在 650L/min 左右，记录泵压，测试 MWD 工作正常后缓慢上提管柱校深，读取空心斜向器记号源的具体深度，对比设计空心斜向器上下 2 个同位素间距，复测一次确认深度准确；根据校深结果上提管柱使射孔枪装弹部分对准空心斜向器，井口钻具划线；根据 MWD 测得目前射孔管柱的方位，正转管柱调整管柱方位至目标方位，期间保持开泵状态监测管柱方位变化情况，使射孔枪穿孔方向对准空心斜向器，角度误差不能超过 10。开泵提高排量至 1000L/min 左右，开关泵关闭旁通循环阀；管柱内加压点火，射孔。1.4 生产管柱设计 为实现新老井眼的分采，裸眼泥岩层段下入裸眼封隔器，实现分层。考虑井眼不规则，裸眼封隔器封隔有效性，建议至少下入两个裸眼封隔器，实现新井眼和老井眼分采。考虑钻井深层开窗，位置井斜较大无法钢丝作业，下入中部管柱，将分层滑套上移至井斜较小井段。生产管柱采用Y-TOOL 电泵管柱，实现钢丝作业分层。生产管柱图见图 13所示。如果要生产上支，则关闭中部分层管柱生产滑套即可；如果要单独生产下支，则打开生产滑套，投堵塞器与坐落接头封堵新上支。图 3 X 油田 XXH2 井生产管柱图 图 3 X 油田 XXH2 井生产管柱图 1.5 现场应用情况 X 油田 XXH2 井优选侧钻点深层泥岩段开窗，井斜 85.6，采用 MWD+旁通循环阀校深定方位。管柱组合：圆堵+插入密封杆（3-1/2EUE BP）+定位接头（3-1/2EUE BP）+3-1/2EUE 油管短节（3-1/2EUE BP）+3-1/2EUE 油管（3-1/2EUE BP）+变扣（3-1/2EUE P2-7/8EU P）+压力起爆装置（不装雷管）+4-1/2定向射孔枪+压力开孔点火装置+4-1/2定角度射孔枪+倒角油管接箍（2-7/8EUE PB）+（下转第 110 页）（下转第 110 页）110 高恒达：厚油层剩余油分布与挖潜措施 综上所述，石油资源对于促进经济发展具有重要作用与意义，然而近年来石油资源总量在不断减少，诸多油田开发已进入后期的阶段，需要加大力度对厚油层剩余油进行开发，因此为提升产量，则需要加强对开采技术的研究，为实现该目标，技术人员需要对厚油层剩余油分布情况进行明确全面的分析，并依据分析结果采取针对性的开采技术，从而能够在较大程度上提升剩余油开发水平。参考文献 参考文献 1 张庆超,张广迪.厚油层内部结构研究在剩余油挖潜中的应用J.内蒙古石油化工,2012,38(05):144-145.2 郑福新.水力喷射压裂技术在葡北油田厚油层剩余油定向挖潜中的应用J.长江大学学报(自然科学版),2011,8(07):33-34.3 罗述华.孤东油田七区西馆上厚油层水平井挖潜技术研究J.内江科技,2011,32(10):139+129.4 余成林,国殿斌,熊运斌,等.厚油层内部夹层特征及在剩余油挖潜中的应用J.地球科学与环境学报,2012,34(01):35-39+54.5 尹高平,吴镔,郑青华,等.下二门油田中下层系厚油层构造特征研究J.化学工程与装备,2016(07):90-93.6 余成林,国殿斌,熊运斌,等.厚油层内部夹层特征及在剩余油挖潜中的应用J.地球科学与环境学报,2012,34(01):35-39+54.7 贾兰,刘亚新,荆展.厚油层精细对比挖潜技术对策研究J.石化技术,2018,25(12):198+129.8 汪旭颖.大庆油田聚合物驱后厚油层压裂驱油技术先导性研究J.采油工程,2020(03):20-25+78-79.9 丁飞,涂小娟,张克瑞,等.油田地质开发厚油层剩余油分布及挖潜技术探究J.化学工程与装备,2019(08):186-187.（上接第 93 页）_ （上接第 93 页）_ 变扣接头（2-7/8EUE P310）+旁通循环阀（311310）+MWD 工具（311310）+3-1/2钻杆（311310）+变扣（311410）+变扣（411DSHT50 B）+5钻杆（DSHT50 BP）。MWD 校射孔枪工具面。开泵至 MWD 信号正常，旋转管柱并上下活动调整定向射孔枪工具面为 225，目标工具面为224，满足射孔要求。通过开关泵关闭旁通循环阀，加压点火射孔。累计开泵3 次，旁通循环阀正常关闭；泵压排量 800L/min，泵压520650psi；快速加压至 2800psi，压力突降，钻台有明显震感，判断射孔枪响。验证定向射孔作业。下钻将底部插入密封插入至第一个遇油遇水膨胀封隔器密封筒内；静止观察井筒 10min，环空液面微降；关防喷器，对井筒打压，无法稳压。排液情况：新井眼单独排液，日产液 175m/d，日产油73.0m/d，含油率 42%；老井眼单独排液，日产液 147m/d，产油 21.4m/d，含油率 14.5%；对比新老井眼排液情况两井眼封隔良好。2 结论及建议 2 结论及建议（1）X 油田 XXH2 井顺利实施，标志着南海西部油田首口水平裸眼井定向射孔技术成功应用，证明了定向射孔工艺的可靠性和通用性，为南海西部油田中后期的大规模调整开发提供了新思路，应用前景广阔。（2）考虑水平井裸眼井实施分支井，对侧钻点要求固井质量好、泥岩段，对开窗点至目的层段要求无水层。（3）为保障斜向器定向射孔孔径满足产液需求，定方位误差需控制在 10内。（4）斜向器定向射孔技术适用于大斜度井、水平井，随着海上油田的持续发展，可为后续油气田开发提供借鉴，助力油田增储上产。参考文献 参考文献 1 任振兴.国内外分支井技术现状J.内蒙古石油化工,2015(5):105-107.2 姚元文,汪长栓,冯国富,等.造斜器定向射孔技术探讨J.测井技术,2009,33(6):595-597.3 范白涛.定向射孔技术在四级完井中的应用J.油气井测试,2012,21(5):48-49.4 李凡,赵少伟,范白涛,等.四级完井技术在渤海油田的应用J.海洋石油,2014,34(1):93-96.5 徐太保,