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手握“金刚钻” 啃下“硬骨头”——新疆油田玛湖勘探开发项目部达13井区以技术创新推动钻井提速纪实

2024-11-28  

  克拉玛依融媒记者 青山 通讯员 管晶
  在广袤的准噶尔盆地,有一块被岁月雕琢的地方——玛湖油区。
  2017年初冬,玛湖油区以其丰富的储量向世界宣告它的存在,自此这片土地不再沉寂,成为中国石油原油稳产上产的主战场。
  达13井区是玛湖油区的重点区块之一,探明含油面积45平方公里,地质储量近2000万吨。但是,受油藏埋深大、地质条件复杂、钻井压裂难、单井投资高等因素制约,如何实现达13井区的油藏效益开发一直是道难关,而钻井提速正是打开这道难关大门的关键钥匙之一。
  于是,一群“一马当先 决胜玛湖”的石油人——新疆油田公司玛湖勘探开发项目部技术人员,携智慧和汗水迎难而上,不断挑战着钻井提速的极限。

玛湖勘探开发项目部党总支委员、副经理于洋飞(左一)在达13井区钻井现场指导工作。(图片由新疆油田玛湖勘探开发项目部提供)

蒙着眼睛往前走

  想象一下,有这样一场汽车拉力赛,赛道不仅曲折颠簸,而且还有许多坑洼和障碍物。若是常规赛车,它虽能按照路线行驶,但不能提前探测前方的障碍,遇到障碍就得减速或停车。如果有一辆经过改装的高性能赛车,能提前探测并灵活避开前方的障碍,那么,它就能快速到达终点。
  赛车就像钻井,赛道就是复杂多变的地质环境,把常规赛车改装成高性能赛车的技术就是钻井提速方案。
  说起来简单,做起来却不易。玛湖油区是非常规致密砾岩油藏,地质条件复杂,具有“一深两低一大”的特性(即埋深大,特低孔隙度、特低渗,平面差异、平台差异大)。
  因此,在钻井过程中,卡钻、井漏和溢流等井下故障时有发生。尤其在达13井区,油藏埋深已达4200米,开发技术难度不断增大。
  “俗话说上天容易入地难,钻井就像是蒙着眼睛在地下前行,很难知道该怎么走,更难预测会碰到什么障碍。”玛湖勘探开发项目部党总支书记、经理叶义平这样形容玛湖油区钻井之难。
  “宁可方案想破头,不可轻易动钻头。”叶义平说,“两头论”是实现钻井提速的核心理念和先决条件。
  “为了彻底‘想破头’,去年年底我们就组织相关人员开始分析达13井区历年钻井的井史资料。”玛湖勘探开发项目部党总支委员、副经理于洋飞说。
  玛湖勘探开发项目部联合乙方命运共同体单位西部钻探钻井公司、钻井液公司、定向井公司、固井公司相关技术人员,以及地质专家等20多人组成钻井提速攻坚小组,逐口分析8口历史井的技术资料和工程质量资料等,研究为什么完井工期时间这么长、钻井复杂会发生在这些地质层位,进而找准攻克钻井提速的方向和目标。

设计方案“想破头”

  70天以内,这是今年年初玛湖勘探开发项目部确定的达13井区钻井提速完井工期。

玛湖勘探开发项目部技术人员在钻井现场对甲供物资逐项核对排查。(图片由新疆油田玛湖勘探开发项目部提供)
  “70天是什么概念?达13井区以前最快的完井天数是91天,而最长的完井天数甚至达到了307天,现在的目标就是要比之前的最优指标还要再快20天!”玛湖勘探开发项目部工程技术科副科长李鹏飞坦言,得知这个目标时,他倍感压力。
  “‘路虽远行则将至,事虽难做则必成’,这是项目部文化的核心理念之一,所以我们有信心完成这个目标。”于洋飞说。
  91天的最优完井天数是建立在钻井复杂较少的基础上,但达13井区的地质条件非常复杂,就像一个错综复杂的迷宫,每个转角都可能隐藏着未知的挑战和难题。所以,要想实现70天以内的钻井提速目标,不能寄希望于遇到复杂较少井的运气,只能“想破头”做出更优设计方案。
  为此,方案设计小组从去年年底开始,通过分解工序对标典型常规砾岩油藏钻井指标找差距,不断总结经验、分析原因、创新思路、优化技术,花费了一个多月时间优化设计方案。
  “我们把达13井区以往打过所有井的施工过程分解成一个个工序,解剖麻雀式分井段、分工序对标先进指标,一层层挖掘提速空间,细化提速目标。”李鹏飞说。
  期间,钻井提速攻坚小组联合采油工艺研究院(监理公司)、西部钻探各单位共同开展井眼尺寸、平台组合、设计轨道优化,从源头降低施工难度,提高现场钻井效率。
  此外,他们总结出制约达13井区钻井周期长的四大难点——
  二开偏移距斜井段机速较低,施工周期长;
  二开井漏频发,复杂处理周期长;
  三开造斜段井壁失稳;
  三开百口泉组受断块构造影响,压力窗口窄,且频繁受钻压干扰,溢漏复杂频发。

直井思维打斜井

  找准方向后,钻井提速攻坚小组开始逐个攻破难点。其中一大亮点是他们首次尝试反向设计理念,用直井钻具组合解决二开造斜段防漏堵漏难题。
  何为反向设计?
  “以前的思路是遇到斜井段就全程用定向工具去打,现在思路是钻至偏移距造斜点时,先用定向工具打出造斜的趋势,然后换直井钻具组合沿着造斜趋势继续打斜井段。也就是说用打直井段的技术来打斜井段,这就跟常规思路反着来了。”于洋飞直言这种反向设计理念是花小钱、办大事。
  花小钱是因为定向工具价格昂贵,少用定向工具就能少花钱,从而降低钻井成本。办大事是因为反向设计理念解决了二开打偏移距耗时长和二开造斜段漏失频发耽误时间的部分问题,可以让钻井二开过程节约至少20天。
  那么,在实践中,反向设计理念是如何发挥作用的呢?
  达13井区地层的裂缝发育程度很高,有些裂缝在钻井过程中避无可避,必须穿过去,因此导致了钻井二开过程漏失频发。而且若要打偏移距,就要使用定向工具,但定向工具又不能携带堵漏剂去堵漏,因为这样会影响其信号,使其无法正常工作,从而花费更多时间去处理漏失复杂。
  先用定向工具打出造斜的趋势,然后用直井钻具组合——螺杆带随钻堵漏剂+双扶正器,就能稳着斜率穿过漏层打出造斜段,在打出偏移距的同时,又能防漏堵漏。
  同时,在反向设计理念的基础上,技术人员分析井史资料,研究了二开井段的漏失情况,调整了二开上部地层的钻井液密度,并且研发了随钻堵漏剂和工艺的匹配方式,形成了应对二开井漏频发的设计思路;优化二开轨迹,调整部分井在三开斜井段完成扭方位偏移作业,形成了应对二开偏移距斜井段机速较低的设计思路。

钻进过程“开导航”

  如果开车前往一个不熟悉的地方,我们首先想到的就是打开导航,提前查看路况路线,做到心里有数,然后跟着导航的指引,顺利抵达目的地。
  要是钻井也能在开钻前根据地质条件情况,提前刻画出钻井轨迹可能穿过的断裂和裂缝,进而提前准备好处理这些复杂情况的方案,那不就能顺利高效完成钻井了吗?
  根据这个思路,在方案设计期间,为了应对第四项难点,钻井提速攻坚小组探索了漏点提前预测技术,开展了多尺度裂缝及钻前漏失风险预测。
  “这是方案设计中的另一亮点,相当于开车用导航,知道前方哪里该拐弯、该减速。”于洋飞说。
  技术人员通过反演三维地震资料,结合钻井数据,预测钻井过程中可能遇到的裂缝,以及裂缝在平面和纵向上的分布情况,再把具体的漏点标注在具体的井深上,甚至还能预测漏失的速度。
  “这相当于为钻井路线中可能遇到的障碍做好了标记,让‘地图’看起来一目了然。”于洋飞说,做好标记后,他们可以有针对性地处理不同漏点。对于可以避开的漏点那就避开,对于无法避开的漏点,那就使用两种应对方法:一是能稳斜不定向,就实践上述反向设计理念;二是优化钻具组合,带着堵漏剂穿过漏点。
  “‘两头论’就是尽可能预测钻井过程中会遇到的问题,不打无准备之仗。”于洋飞说,“以往,只有勘探工作用到地震资料解释,今年,我们尝试在开发过程中也应用地震资料解释,就是为了在设计方案时尽全力做好准备。”
  此外,技术人员通过精细控压、强化钻井液封堵性能、采用油基钻井液等措施“三管齐下”应对三开造斜段井壁失稳的问题。
  直到今年春节前,钻井提速攻坚小组终于完成了达13井区今年4轮次12口井的钻井提速方案设计工作。

满怀信心迎“棒喝”

  “方案‘想破头’的过程,其实也是一个让我们重塑信心的过程,方案做出来了,我们心里也有底了,知道该怎么干了,就能过个踏实年了。”李鹏飞笑着说。
  2024年元宵节一过完,李鹏飞就带领技术人员满怀信心地去现场准备开钻第一轮井。然而,迎来的却是当头一棒。
  那是达13井区今年的第一口井——DaHW1512井(以下简称“1512井”)。
  这口井开钻后按照设计方案稳步钻进,根据方案设计,这口井在上部地层不会遇到复杂情况,所以,李鹏飞在关注钻井情况的同时也在处理其他工作。
  开钻第8天,李鹏飞正在玛湖勘探开发项目部前线基地忙着验收其他井的开钻工作,手机铃声突然响起,他接通了电话。
  “1512井漏了!”李鹏飞不敢相信自己的耳朵。
  “这是从来没有出现过的情况,在分析达13井区所有井史资料时,就没有一口井在上部这么浅的地层发生漏失,但是1512井偏偏在不到800米的井深处发生了严重漏失。”李鹏飞说,这个情况谁都没有预料到。
  李鹏飞迅速组织项目部和乙方单位相关人员召开线上会议讨论分析原因。
  达13井区区块长高义得知1512井漏失时也很诧异。“那天我们讨论了一下午,还是难以确定具体漏失原因,所以决定先堵漏,再继续找原因。”高义说。

意外之余有惊喜

  堵漏效果并不理想。没过两三天,还没等技术人员查找出原因,1512井在1800米井深处又漏失了,与第一次的漏失特征一样。这让还没找到漏失原因、本就摸不着头脑的技术人员们心情复杂。
  “如果总是出现漏失,一次次堵漏就会耽误时间,这对钻井提速是非常不利的,势必会拖慢整个完井周期。”李鹏飞很着急。
  经过不断努力,项目部工程技术人员联合地质人员,通过分析地震资料终于找到了漏失的原因。
  “地质上确实没有裂缝,所以不是先天存在的裂缝导致井漏。这是我们对上部地层破裂压力认识不够精准,因操作原因而导致的井漏。”李鹏飞说,“通俗地讲,就像一口锅,如果它漏了,要么是锅本身就有裂缝,要么是锅内的压力太高,把锅压出了裂缝。”
  1512井就是第二种情况。为此,技术人员采取了分层段降钻井液密度,漏层段弱化参数等措施,并配合堵漏接头的快速堵漏技术解决漏失问题。此后,该井在上部地层后续的钻进过程中再没有出现漏失。
  进入造斜段后,1512井的钻进过程较为顺利,要出现的复杂情况都在预料之中,技术人员也做好了针对性的措施,最终,1512井完井用时73天。
  “1512井虽然出了几次意外,耽误了不少时间,但完井总时间比之前的91天还快了18天,真是意外之喜,这让我们觉得完成‘70天以内完井’的目标指日可待。”李鹏飞说。
  有了1512井的经验,达13井区后续开钻的井都采取了上述的技术措施,避免发生漏失。达13井区的钻井提速模版也在实战中从1.0版本升级为2.0版本。
  5月31日,第一轮次DaHW1518井用时61天完井,顺利完成既定目标。但玛湖勘探开发项目部的目标并不止于此,“做战马、当黑马、成龙马”是项目部的企业文化,全体技术人员向着钻井提速无极限奔去,力争实现55天完井的奋斗目标。

“调皮孩子”不省心

  看似顺利的过程,往往暗流涌动。
  在进入第二轮井次后,井区出现了一个调皮的“孩子”——DaHW1521井(以下简称“1521井”)。
  1521井同平台的井都在目的层顺利钻至油层,唯有1521井打导眼井时,没有在目的层中发现油层。
  按理说都是同平台的井,1521井也应该在目的层上打到油,那么油到底去哪儿了?
  “我们按照经验继续往下打,可还是没有找到油层,这让我们觉得事情不简单,不能继续往下打了。我们开始从地质上想办法,采用高端的探边工具,最后发现油层在之前设计的目的层之上。”李鹏飞直言这又是一个意料之外的情况,这说明地层的情况很复杂,油层变化也很大,也进一步加深了他们对达13井区地质情况的认识。
  “经过这次情况,我们认为,为了避免经验主义导致的损失,后续井该用高端工具就得用,即使增加一些费用也是值得的。”于洋飞说。
  虽然找到了油层,但1521井带给技术人员的考验还在后面——钻进至水平段时发生漏失。
  “调皮的孩子总是让人不省心。1521井之前的井在采用方案中的应对措施后,钻进至水平段时都没有发生漏失,偏偏就它出了问题。”李鹏飞感叹道。
  经过分析研判,原来1521井水平段的裂缝与旁边的老井窜通了。这又一次证明达13井区的地层裂缝发育程度非常高,裂缝数量远比地震资料刻画出来的多。
  经过第二轮次1521井的历练,达13井区的钻井提速模版又从2.0版本迭代升级为3.0版本,第二轮次井的完井时间也正式迈入50天的门槛,实现了奋斗目标。而玛湖勘探开发项目部决定,继续挑战提速无极限。

钻井提速无极限

  在奔向钻井提速无极限的征途中,达13井区技术人员不断挖掘提速潜力。其间,他们采取了“模拟能下才能下,模拟不通就不通”完井工序优化方式。

玛湖油区达13井区钻井现场。(图片由新疆油田玛湖勘探开发项目部提供)
  “一般情况下,钻完井后需要先通一趟井进行电测,之后再通一趟井才能下套管,两趟通井就要花费三四天的时间。”于洋飞说,通井的原因是掌握不好套管能不能下到位,根据经验,都是通了井更好下套管。当然,如果使用完井分析软件就能模拟出不需要通井的井,那就没必要浪费时间了。
  因此,达13井区今年的井全程采用该方式,实现7口井不通井完井,每口井节约工期3至4天。
  对于软件模拟要通井的井,技术人员应用通测一体化钻头,实现下钻通井和提钻测井二合一,减少一趟通井次数,提高完井效率。
  达13井区技术人员还不断总结每个轮次的实战经验,将吸取的经验教训、采取的措施方法、使用的工具仪器应用到下一轮次的钻井过程中,不断迭代钻井提速模版——
  每一口井都开展井震结合,通过实际钻井过程产生的地层资料,复核、矫正、完善之前的地震资料。随着钻井次数的增多,井震结合数据越来越多,多尺度裂缝及钻前漏失风险预测模型的精度也越来越高。
  从造斜段用旋转导向工具,水平段用螺杆工具,到造斜段和水平段都用旋转导向工具,加快钻井时效;向钻头要速度,优选更耐磨、攻击性更强的高性能钻头,减少换钻头的时间。
  随着提速模版不断迭代升级,达13井区也迎来了最短完井工期——第三轮次DaHW1511井用时48天完井。
  该井充分分析总结第一、二轮次5口井钻井存在问题及提速经验,把提速模版迭代至4.0版本,使钻井提速取得突破性进展,也让钻井提速无极限成为现实。

责任编辑:陈丽
本期编辑:唐艺洁



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