復雜剖面無溶腔對井連通技術在趙集鹽礦應用.docx

1、復雜剖面無溶腔對井連通技術在趙集鹽礦應用李根奎(中石化江蘇石油工程有限公司，江蘇揚州225000)摘要：水平連通井對接控制鉆井技術廣泛應用于鹽硝非炷類礦藏的開發(fā)中。由于影響水平連通井目標井實鉆井眼仇跡誤差因素及地面布井限制條件等較多，在水平連通井對接控制鉆井技術發(fā)展初期，一次對接連通成功率不高，礦藏采收率也受到影響。關鍵詞：復雜剖面；水平連通井；對接技術；RMRS；無溶腔中圖分類號:TS32文獻標識碼：A文章編號：1001-0335(2015)05-0019-05ApplicationofWellConnectedTechnologywithNoSolutionCavityofComplexS

2、ectioninZhaojiSaltMineLiGenkui©inepecJiangsuOilEngineeringCoJdYangzhouJiangsu225OOQAbstract：Horizontalconnectedwell(lockingcontroldrillingtechnologyiswidelyusedinthedevelopmentofsaltandnitratedeposits.Durtotheinfluenceofhorizontalconnectedwelldrillingholetrajectoryerrorandthegroundwelllimitcond

3、itions.Atthebeginningofthe(lev<*lopm<*ntofhorizontalconnectedwell,thesuccessrateisnothigh,andtherecoveryrateofmineralresourcesisalsoaffected.Keywords：complexsection,horizontalconnectedwell,dockingtechnology,RMRS,nosolutioncavity作者簡介：李根奎(1962-)，男，江蘇鹽城人，本科，主要從事定向井水平井及非埒類礦蔽鉆井技術研究工作。1 前言目前，國內外廣泛采用

4、水平連通井鉆井對接控制技術開采指芒硝、匚業(yè)鹽等地下礦產(chǎn)，提高了對地下水溶性固體礦藏的開采能力，形成一種特殊鉆井工藝技術，它是對水平井鉆井技術的延伸和綜合,是水平井、救援井、“u”型井等多項技術的結合。其主要技術特點是水平連通井進入口的層要控制好井身軌跡叫沿者主采礦層的底部穿越，實現(xiàn)與目標井的對接連通，從而實施對水溶性固體礦藏的溶釋開采。江蘇鉆井引進近鉆頭電磁測距技術，配套RMRS儀器【：具，在趙集鹽KK展夏雜剖血無溶腔對井設汁與連通控制技術研究，累計完成3()多對井施工，其中FS19單對井累計位移超過1700m次連通，從式井對井布井、眼軌跡精確控制匚之印RMRS精確定位悶技術最大化完成對礦產(chǎn)的

5、開采，積累了豐富施工經(jīng)驗。2 復雜剖面無溶腔對井布井與設計2.1地層構造及巖性特征趙集礦區(qū)位于淮安市區(qū)以南40km的趙集鎮(zhèn)境內，展F蘇北盆地洪澤凹陷的東部一趙集次凹，其構造南斷北超，大致呈向北突出的扇形，地層傾向南東，傾角410?？谇坝卸嗉沂}、無水芒硝企業(yè)在此勘探開發(fā)。含鹽地層為下第三系阜寧組第四段，可劃分為五個巖性亞段，其中，上鹽亞段和下鹽亞段是鹽類礦層的主要富集層段，上鹽亞段主要:為石鹽礦層,鹽層厚度大，NaCl含地較高，分布穩(wěn)定;下鹽亞段主要為無水芒硝礦層，分布不穩(wěn)定。2.2復雜剖面無溶腔對井布井與設計(1)布井方案：趙集鎮(zhèn)緊鄰洪澤湖，村莊建設不規(guī)范，人口相對密集，農(nóng)川種植以早糧為主，

6、同時施工區(qū)域內分割成多個小開發(fā)區(qū)域(多家甲方)。這給優(yōu)化布井優(yōu)選井場帶來困難，為此引入從式井布井和復雜剖而三維繞障技術。同井場設計布多對井，如禾KK4-1、KK2-1JF場設訂布"置施I：KK5、KK8、KK7、KK6等4口井，在FS19-2井場設計施工三對水平連通井，其中FS19-2與FSI9-1.FS20與KS21為同井場叢式對接井組，見圖I。(2) 井身結構:新鉆目標井因不下生產(chǎn)中心管，換川139.7mm套管可節(jié)約鋼材，在對老區(qū)域高密度調整井，可考慮增加一層技術套管，安裝封井器，以防施工井與鄰井溶腔相串出水，水平井深表層，二開后下0178.8mm套管。無溶腔對井井身結構部分井見

7、表lo圖1FS19-1、19-2、20、21叢式井組水平示意圖井組號井號一升/(mmxin)二開/(mmxin)三開/(mmxm)鉆頭套管鉆頭套管鉆頭中心管FS19-2FS19-1311.1x3S2244.5x38。215.9x2223139.7x2210無對接井組FS19-2311.1x400244.5x398215.9x2188177.8x2186152.4x2512無FS21FS20311.1x382244.5x380215.9x1976.53139.7X1974無對接井組FS21311.1x4(X)244.5x398215.9x1965177.8xi960152.4x2270.6無表1

8、FS19井組井身結構設計表(3) 井身剖面設計：fI標井井身剖面設計,由于受地面條件限制，目標井均為定向井的，采用RMRS近鉆頭電磁測距技術，應選用五段制剖而，一般為增穩(wěn)降尚五段制剖面，目標井在靶前位移允許的情況下，盡量減小最終井斜，如不能掛直應控制井斜小于10。,盡可能使RMRS儀器出套管鞋在垂直井段,避免儀器掛套管鞋,保證安全施I：；水平連通井一般為由增穩(wěn)增水平丘段制劑面，直井段平行段較長在必於時吁以號虐提前定向,拉大在井段兩井間距,減少磁性F擾,提高軌跡描述精度。當靶前位移較小情況下，水平井采用為宜增穩(wěn)降(扭)增水平多段制三維復雜剖血，水平連通井剖面設計結合區(qū)域地質資料、.程資料確保造斜

9、率在可控范圍內，盡可能不超30°/100m,對于帳鉤型三維剖面設計造斜率不超24°/100m；表2為部分對接井剖面設計表。表2部分對接井剖面設計表井組號井號剖血類型水平位移仙備注QF21-1叢QF21式對接井蛆QF21-1FS19-2叢式FS19-1對接井組FS19-2FS2I叢式對FS20接井組FS21QF10-4叢QF10-3式對接井組QF10-4QF21-1叢QF21式對接井蛆QF21-1FS19-2叢式FS19-1對接井組FS19-2FS2I叢式對FS20接井組FS21QF10-4叢QF10-3式對接井組QF10-4宜-增-穩(wěn)-降IL-增-穩(wěn)-扭-增-水平直-增-穩(wěn)

10、-扭-增-水平谷-增-穩(wěn)-降苴-增-穩(wěn)-扭-增-水平£增-穩(wěn)-降585.29925.06直-增-穩(wěn)-降886.47831.96401.4406.98287.57直-增-穩(wěn)-扭-增-水平520.44圖2叢式無溶腔水平連通井垂直投影圖3復雜剖面水平連通井軌跡精確控制技術通過多年研究和現(xiàn)場實踐，其影響實鉆井眼軌跡誤差因素較多,如對井眼軌跡基準參數(shù)取值、測址儀器自身誤差、計算測仙數(shù)據(jù)取值精度、數(shù)據(jù)計算處理方法及相應的因素誤差修正等。國內石油院校對特殊井井眼軌跡控制進行理論研究和探索，發(fā)表r若干有關井眼軌跡設計與計算的論文或著作;針對江蘇淮陰趙集水平連通井、口標井岌雜性，主要:開展了目標井軌跡

11、和連通井軌跡的高粘度控制研究；結合油氣lh開發(fā)對井眼軌跡參數(shù)取值、參數(shù)修正技術研究，如于2005年完成的江蘇油區(qū)地磁偏角測1止研究匚作，開展的對實鉆井身軌跡誤差因素分析網(wǎng)匚作等，開發(fā)鹽或無水芒硝礦層目的層水平連通井對接控制是一項綜合鉆井技術的有機結合和科學應川。3.1軌跡精確描述技術目前影響實鉆井眼軌跡誤差主要因素是測111:儀器誤差、方位角化、測lit數(shù)據(jù)現(xiàn)場取值粘度等o軌跡測仙精度控制現(xiàn)場主要是加強儀器校驗、消除磁干擾、修正:磁參數(shù)等優(yōu)選測量:儀器及加強儀溶的校駛。為提高測杭儀器的精度，在鹽井的施匚中,使用的電子單多點、MWD均選用高粘度石英片式的傳感器，對所用的測斜儀均定期標校，要求每口

12、井1：井面均變進彳j標校。3.1.2消除磁干擾。使用磁性合格的IE磁鉆鋌，無磁鉆鋌是否合格可通過磁化檢測來確定，合格的無磁鉆鋌導磁率為1.003,現(xiàn)場避免用短無磁鉆鋌；保持傳感器在非磁鉆鋌中處于合適位殂。3.1.3 修正：參數(shù),保證軌跡描述粘度。在鹽硝礦無溶腔對井施匚中，嚴格控制口標井、水平連通井測ht間距，直井段測距小于30m；斜井段測距小于10m,防碰井段加密測量，曲率半徑法計算。同時準確進行對方位角歸化，引入了午線收斂角等修正參數(shù)，按照標淮SY/T5435-2OO3定向井軌道設汁與軌跡計算軌跡計算部分中，第8.1條規(guī)定：方位角應進行磁偏角及了午線收斂角校正叫我們完成井眼軌跡歸化及參數(shù)的取

13、值，對方位角等參數(shù)歸化。根據(jù)計算淮陰鹽硝礦子午線收斂角1.21度，保證軌跡的粘度。3.2軌跡精確控制技術提高軌跡精度。趙集鹽礦對井剖而夏雜，目標井以丘段制剖面為主，水平連通井剖面大多為三維帳鉤型剖面，對井累計位移大，累計位移大均在1000m左彳亍，其實鉆軌跡累積誤差大。連通井的測量誤差主要來源為電子多點測斜儀和無線隨鉆測斜儀，目標井的數(shù)據(jù)主要來源電子單多點測斜儀或電測井斜儀叫存在著人為誤差和系統(tǒng)誤差。在實際施工中控制誤差措施:一是控制好直井段質量并加密測距;二是選用高精度MWD跟蹤監(jiān)測，對所用儀器進行室內校核,造斜井段鉆完進行電子多點復核;井號項目井深/m垂深/mE分量/mS分量/m位移/m閉

14、合方位/。設計2562.51980.29-537.68-106.54548.14258.79QF21-1實鉆2529.51980.16-541.91-106.47552.27258.88差值0.13-4.230.07-4.13-0.04設計2512.381906832.13-102.71832.1397.09reino實鉆24951905.16827.22-119.14835.7698.20差值0.84-1.45-16.63-3.63-1.11設計2366.22033.07297.5433.23299.8283.63QF10-4實鉆2395203L71303.4328.63304.7884.6

15、1差值+1.365.8944.60-4.96-0.98設計25481947.40-781.31-0.18781.31269.99KK8-1實鉆25391946.78-776.960.83776.96270.06差值0.724-4.351.014.350.07表3施工井連通點設計與實鉆數(shù)據(jù)表4重雜剖面無溶腔對井連通技術兩井連通過程中所采用的技術為近鉆頭電磁測距法,國外通常稱為RotatingMagnetRangingService,英文縮寫為RMRSORMRS技術應用時,需要一組測量位置數(shù)據(jù)，包括傳感器位置數(shù)據(jù)，目標井中的靶位數(shù)據(jù)，鉆頭在正鉆井眼中的投影位置數(shù)據(jù)。其處理軟件可以對偏差進行修正，討

16、尊出較準確的結果。當接近連通點時，討尊結果累計指示出實際目標的位置。在數(shù)據(jù)處理中,投影蜘g中的誤差會在新的目標數(shù)據(jù)中出現(xiàn)，測量數(shù)據(jù)質量是決定預算結果精確度,當鉆頭與傳感器之間的徑向距離大于80m的時候數(shù)據(jù)是不可靠的。4.1RMRS儀器及測量RMRS連通儀器配套改進。RMRS連通儀器主要由地面接口箱、軟件、軟件狗、井下探管、加重桿、通訊裝置.RMRS磁接頭（4$外徑，3夫正規(guī)扣）組成。原進口RMRS儀器組裝后全長為2.5m,按標準測量要求，探管傳感器必須離套管鞋3m以上，這樣RMRS儀器探管桿件及電纜頭必出套管鞋，由于目標井以定向井為主，在測量完起儀器時容易出現(xiàn)套管鞋掛電纜頭現(xiàn)象而導致儀器落井。

17、對儀器進行改進配套，配套加長筒、電纜頭、電纜帽、扶正器、底部減震裝置，配套后的儀器串總長7.3m,完全達到測量要求并確保測量儀器安全。RMRS現(xiàn)場測量施工，首先在目標井中下入探管；其次在連通井距設計連通點80m時要下入RMRS儀器測量鉆具組合，連通測量組合在鉆頭處三是對軌跡方位角歸化，并進行軌跡修正;四是現(xiàn)場通過相關磁參數(shù)對其測量精度進行控制，提高目標井、連通井軌跡實鉆精度。通過對目標井、連通井軌跡數(shù)據(jù)進行校核和誤差分析，實鉆軌跡結果經(jīng)RMRS儀器證實連通井軌跡實鉆精度很高，表3為部分對井設計與實鉆連通點對比數(shù)據(jù)分析。連接一個強磁短節(jié)。測量時對RMRS測量基本數(shù)據(jù)詳細收集，對測量儀器入井位置確

18、認，要求儀器探管傳感器放置在產(chǎn)層位置最佳點，即設計的連通點。通過儀器測量信號反饋、分析，并與電纜測量深度比對，確認儀器傳感器位置不受套管磁干擾影響,并與設定的連通點為同一位置。4.2 測量信號數(shù)據(jù)處理。信息收集輸入重點是必須將目標井的測量數(shù)據(jù)轉換成正鉆井的坐標系統(tǒng),轉換過程是通過計算兩口井地表位置參數(shù)（垂深,北、東）差值。進行數(shù)據(jù)分析前,必須輸入探管和靶位的測量位置數(shù)據(jù),提供這兩個位置參數(shù)是因為傳感器放置的理想位置是高于或低于目標靶位至少3米，這是因為帶有旋轉磁性接頭的鉆頭和傳感器之間的角度變化可以改善數(shù)據(jù)質量。4.3 軌跡預測、目標點糾偏。預測是指現(xiàn)場工程技術人員及時準確推算出井底軌跡數(shù)據(jù)，

19、井底軌跡數(shù)據(jù)的準確精度決定了靶點分析計算結果精度，預測精度越高指導性越強；而靶點糾偏則建立在準確推算出井底軌跡數(shù)據(jù)基礎上，通過軟件對所測電磁曲線分析計算，得出相對目標點的距離、偏角、垂深及分量。一般測60m井段進行測量分析目標點糾偏指導。RMRS測量數(shù)據(jù)是否能作為下步軌跡調整依據(jù),還要看數(shù)據(jù)誤差不可信度。當分析數(shù)據(jù)集時，這種數(shù)值會在彈出的窗口中顯示出來，這是一個衡量模型是否能夠適應數(shù)據(jù)。表4是KK5-1井的RMRS測量分析表,RMRS測量距離小于30m數(shù)據(jù)誤差不可信度小于2-5%,數(shù)據(jù)是準確的。表4KK5-1RMRS測量精度分析表序號測址井深/tn點距/mRMH而深/m【S測算N分量/mE分知

20、m夾角/°誤差率/%12481.7672.4991978.18-132.35-698.3-0.951522487.567.341976.86-130.38-699.3().551232490.9563.781976.59-130.63-699.10.1742500.0654.171976.03-129.37-698.71.463.952509.5644.291976.56-130.75-698.20.864.762518.9234.541976.54-130.74-697.7-12.772528.325.151978.16-130.83-697.8-0.351.482537.7514

21、.331977.K4-130.47-696.5-0.811.2925448.291977.87-130.41-696.7-0.251.8102546.775.2571977.94-130.61-696.4-0.931.35復雜剖面無溶腔對接連通技術現(xiàn)場應用QF2I對井目的層為說硝。QF21-1井為一口大，維帳鉤型水平連通井，設汁造斜點1248m,最大井斜角88.7°,水平位移為548.14m,水平段長355m。同時由F受地面因索限制，QF21-1井、QF21井設計在同-井場，同井場鄰井還有QF20、QF8、QF18_2A、QF21等井,鄰井最近距離為22.14mo目標井QF21井為一

22、定向井且位移545m,兩井累計總位移1100多米,其軌跡誤差難以控制，目標井實鉆最大井斜25.87度,將影響了RMRS儀器測量粘度及儀器入井安全應川無溶腔對接連通技術，是建立對接井井口各測hI：位置參數(shù)取值精度確認及兩井軌跡精度的分析基礎匕且排除磁測信號F擾。具體步驟(1)測hM義器位置確認。要求儀器放置在產(chǎn)層位置最佳點，設計連通點，QF21目標點垂深選擇在硝底I：I米1980.4m處，通過儀器測仙信號反饋、分析，并與電纜測址深度比對，確認儀器傳感器位咒為了1980m左右(2)卜入連通鉆具組合。QF21-1井水平段鉆至2445m,距設計連通點85m提前卜入連通鉆具組合對軌跡指導控制，其鉆具組合

23、為：4152.4mmPDC鉆頭+C120mm強磁接頭+4)120111m單彎螺桿(1。30)+089mm無磁承壓鉆桿xl根+MWD短節(jié)+<I>89mm無磁承壓鉆桿xl根+089mm加重鉆桿x1根+C89n】m上下震擊器+<P89mm加重鉆桿x2根+<P89mm斜臺肩鉆桿;(3)預測、目標點糾偏ORMRS儀器在距設計I標點近7()m處測到磁信號，但.因F擾信號多而無法確認其信號準確性；在距設計點60m處，及從井深2472m測址到較可信的信號，經(jīng)冊除斐擾信號、分析計算,初步結果距實際口標點58.1Irn,偏角為-5.5度，東西位移偏4m多.建議左扭方位6度左右。圖3為247

24、2.9m至2473.9m所截取的曲線,仍有外磁F擾;軌跡i周卷。無溶腔水平連通井對接技術不儀決定于電磁仙線分析i卜算,重要的是淮確對短距離軌跡進行微調整，施時可選用帶穩(wěn)定器1.5。單彎螺桿來進行糾偏,確保造斜率。在井深2510.96m,測量分析計算其結果距實際口標點I9.5m,偏角為2.26度，東西位移偏0.75mo建議右扭方位，其井斜保持穩(wěn)可以了；在井深2523.7m測kt分析計算.偏角為1.63度.因距實際目標點5.63m,東西分量位移偏0.14mo建議右扭方位增斜至連通點,當鉆至2530m兩井連通，與實測結果相符，表5為QF21-I井RMRS測算點相關分析數(shù)據(jù)。5結論與建議序號測試井段R

25、MRS測算下步措施起點井深/m終點井深/m點距/m垂深/mN分量/mE分量/m夾角z°12472.92474581980.09-110.21541.74-5.8左扭4米22479.3224803251.91979.98-109.42-542.68-3.332471.472482.3249.91979.78-109.06-543.22-2.442486.822487.8243.51979.81-108.45-542.69-0.152488.222489.22421980.02-108.3-542.61().3562494.822495.8234.61980.67-108.29-541.

26、561.59右扭增斜72500.212501.2129.1198037-108.51-541.310.47復合5米82504.312505.31251980.17-107.88-541.81.68全力右扭92509.962510.9619.51980.23-107.8-542.012.26全力右扭102514.962515.9613.21980.09106.93-541.090.85右扭增斜112519.72520.79.31980.02-107.08-542.050.56復合122522.72523.75.631980.06-106.35-541.781.63右扭增斜表5QF21-1井RMR

27、S測算點相關分析數(shù)據(jù)(下轉第26頁)5.1 無溶腔對接連通技術實現(xiàn)其雜剖面水平連通對井100%連通，解決趙集鹽KK采中布井困難、礦藏水資源浪費環(huán)境污染、采收率低等問題，實現(xiàn)鹽硝礦藏全面的開發(fā)，提高采收率。在倡炷類礦藏開多種活性材料成分，通過顆粒級配而形成的一種礦物粉末,摻入水泥漿中，使水泥漿具有極好的懸浮穩(wěn)定性和密實性，并能顯著提高水泥漿的抗壓強度、失水等性能，使其滿足封固目的層性能要求。JSS降失水劑是通過多元共聚反應制得的一種水溶性多元共聚物。JSS在含鹽條件下一方面能形成均勻穩(wěn)定的水泥懸浮體系，起到良好的失水控制作用;另一方面,降失水劑具有較強的活性結構,其控制官能團在水泥體系中盡管有較

28、強的吸附作用(一CONH),但不會對水泥顆粒的水化進程和水化速度產(chǎn)生較強的抑制作用，這樣能夠保證水泥漿在短時間內形成較高的結構強度和骨架結構，即使在較低的溫度環(huán)境下,水泥漿也能具有較好的強度發(fā)展。3.3提高頂替效率的措施固井的主要目的就是要對套管外環(huán)空進行永久性封固,為滿足這一要求，就必須徹底驅替環(huán)空內的鉆井液,使環(huán)空充滿水泥漿。如果驅替鉆井液不徹底，就會在封固的產(chǎn)層間形成連續(xù)的竄槽，從而使層與層之間竄通，影響封固質量。(1) 適用于平頂山鹽田采鹵井固井施工的沖洗液及隔離液1)沖洗液選擇的原則沖洗液功能上側重于稀釋鉆井液，沖洗凈井壁和套管壁,提高對鉆井液的頂替效率和水泥界面的膠結質量,其性能特

29、點主要有以下幾點： 具有較低的密度,密度為1.05g/cm3左右。 有很低的粘度，基漿流型接近牛頓型,在井下循環(huán)溫度下，有很低的紊流臨界返速，一般為0.30.5m/s，用于紊流頂替。 能明顯降低鉆井液的粘度和切力，對環(huán)空滯留的靜止鉆井液有一定的滲透力，降低粘土間的連接力,使鉆井液或泥餅的結構松馳、拆散，易于頂替。(2)合理使用套管扶正器，提高套管的居中度自由套管柱在井筒內受重力作用始終靠向鉛直方向，因此任何一口井都存在套管不居中的問題。加扶正器不僅可以提高套管的居中度，保持環(huán)空中的流速分布均勻，改善因環(huán)形空間間隙不均勻所造成的環(huán)空互竄現(xiàn)象，同樣也可以減少水泥環(huán)厚薄不均的情況，并且可以降低替漿時的阻力，防止替漿時環(huán)空中鉆井液的竄槽現(xiàn)象,實際施工中，扶正器按加入方式為：井底以上50m井段每根套管加一只扶正器，浮鞋以上50200m井段每2根套管加一只，200m以上井段每34根套管加一只，在“大肚子”井段加入旋流扶正器，切實保證套管在井內有較高的居中度。4結論優(yōu)選穩(wěn)定性較好的水泥漿體系，做好固井施工前的水泥漿性能的復核化驗，以及合適的頂替排量可以有效的提高固井質量；4.1 鹽水水泥漿對鹽層的沖蝕小，漿體的整體性能好，水泥漿配方易于調節(jié)，可以較好