丛式井是指在一个
井场或平台上,钻出若干口甚至上百口井,各井的井口相距不到数米,各井井底则伸向不同方位。即一组定向井(水平井),它们的井口是集中在一个有限范围内,如
海上钻井平台、沙漠中钻井平台、人工岛等。
介绍
丛式井的广泛应用是由于它与钻单个定向井相比较,大大减少钻井成本,并能满足油田的整体开发要求。丛式井广泛应用于海上油田开发、沙漠中油田开发等。丛式井主要有以下优点:可满足钻井工程上某些特殊需要,如制服井喷的抢险井;可加快油田勘探开发速度,节约钻井成本;便于完井后油井的集中管理,减少集输流程,节省人、财、物的投资。
作业特点
区别于单一定向井,丛式井的作业具有整体性和长期性,因此,无论是钻井技术上,还是管理上,丛式井作业有着自身的特点。
作业难度大
①每一口定向井都必须完全达到设计标准,因为任何一口井都是油田整个井网的一部分,牵涉到油田的整体开发。
②作业中期由于地质要求的变化,会导致后续钻井的难度增加。如绥中36-1B平台丛式井作业中,由于地质要求的变化,需要修改设计,而此时已完成数口井的作业,这就给以后的作业带来很多不便。这些困难包括:磁干扰情况更严重,给井口分配带来不便,有防碰问题的井例增多等。
③由于钻井事故,要恢复钻进比处理单个定向井复杂,这个道理是很简单的,因为每口井周围都有其它已完成井或设计要钻井,并且每一口井允许的轨迹变化范围是有限的,所以恢复钻进的选择余地较少。比如SZ36-1A1平台作业中,A9、A10、A17井于井深500米处发生严重漏失,曾堵漏多次未获成功,不得已只能采用套管开窗侧钻的方法。
程序化作业方式
由于丛式井作业是在一个地区或一个构造上进行,因此许多作业可以考虑以程序方式进行,比如表层作业和BHA等。
①集中打表层,采用程序化作业方式省时省钱,便于积累作业经验和优化程序,进一步提高钻井作业水平和钻井时效。渤海的SZ36-1A、B两个丛式井平台都采用这种作业方式。实践证明,经济效益很明显,平均每口井节约一个船天。
②如有可能,钻具组合的选择做到随用随取。是否采用这种方式或是部分钻具组合随用随取,这取决于地质构造的特点以及单井建井周期。比如绥中36-1试验区丛式井作业平均不到10天完成一口井,并且各井地质情况相似,因此将马达造斜、转盘增斜、稳斜及通井四套钻具组合立于钻台,根据作业需要,随用随取。该方法的使用,可节省钻井时间,降低劳动强度,作业按程序化进行,提高钻井时效,也能减少井下事故及复杂情况发生的可能性。
主要问题
在丛式井设计和作业中,要在一个有限空间内完成几口、十几口井的设计和施工,满足油田开发的要求,往往会遇到井与井之间的防碰和绕障问题。
防碰技术
解决丛式井防碰问题无非两条,一是丛式井设计时尽量减小防碰问题出现的机会;二是施工时采取必要措施防止井眼相交(碰)。
①防碰设计。
首先在整个丛式井设计时,把防碰考虑体现在设计原则中。具体做法是:⑴相邻井的造斜点上下错开50米;⑵用外围的井口打位移大的井,造斜点较浅,用中间井口打位移较小的井,造斜点较深;⑶按整个井组的各井方位,尽量均布井口,使井口与井底连线在水平面上的投影图尽量不相交,且呈放射状分布,以方便轨迹跟踪;⑷如果按照上述三点考虑,还有不能错开的井,可以通过调整造斜点和造斜率的方法解决;⑸如果钻井期间,根据地质要求或钻井工程需要,欲修改设计,那么修改后的设计必须考虑到防碰问题,尽量做到每一口井的轨迹都有最安全的通道。
②严格控制井眼轨迹
对于有防碰问题的一组井或几口井的轨迹控制,必须严格控制每一口井的轨迹。先期完成的井必须给后续待钻的相邻井提供安全保障。因此,先期完成的井不仅要轨迹合格,而且要轨迹优质。
③利用计算机防碰程序协助轨迹控制
丛式井作业,必须使用相应的计算机防碰软件。在防碰问题出现的井段使用计算机防碰程序算出有关数据,绘出较大比例尺的防碰图。
④在防碰井段,密切注意机械钻速、扭矩和钻压等的变化和MWD所测磁场有关数据的情况,并密切观察井口返出物,以此来辅助判断井眼轨迹的位置。
绕障技术
从根本上讲,绕障和防碰的性质是一样的,都是防止正在钻进的井与其它已完成井或其它障碍物相交。但是绕障要求更严、更精确,允许的轨迹偏差更小。有时候,两个或几个套管的绕障作业在允许钻头通过时,只剩0.2米左右的间隙。由此可见,绕障作业的最大技术难点是磁干扰严重。下面介绍绕障作业的一些技术措施:
①绕障作业前,认真分析周围地层的结构,障碍物的情况,使用计算机防碰程序计算有关数据,绘出较大比例尺的防碰图,防碰图应同时包括水平投影图和
垂直剖面图。
②合理选择测量仪器。绕障作业通常是在强磁干扰环境中进行,因此如何选择适当的测量仪器(MWD、SST或GYRO测量仪)至关重要。一般来说,如果预计磁干扰不是很强,并且绕障作业容许的轨迹范围较大时,可采用MWD或SST作为测量仪器。如果预计磁干扰很强,并且绕障作业容许的轨迹范围很有限时,应考虑使用不受磁场影响的陀螺测量仪器。当使用MWD或SST测量时,应充分估计磁干扰对测量结果的影响程度并进行修正;如使用陀螺定向时,则应准确把握动力钻具反扭角的大小,以保证正确的钻进方向和井眼轨迹。
③绕障作业时,密切注意机械钻速、钻压等的变化。如应用磁性测量仪器,还应密切观察各磁通门分量和总的磁场强度的变化。
④选用合理的钻具组合和参数。如果绕障作业以转盘钻形成进行,应尽可能依靠地层方位的自然漂移绕过障碍物。
⑤密切观察井口返出物,以此来辅助判断的位置。海洋石油技术服务定向井公司有着丰富的绕障作业经验,我公司分别在JZ20-2-S3井、SZ36-1-A10井、SZ36-1-A17井、SZ36-1-A9井、SZ36-1-B11、SZ36-1-B12、SZ36-1-B16等井进行了大幅度的绕障作业,其中SZ36-1-A10井是一口开窗侧钻井,侧钻时,需避开A5、A18等5口井,钻头绕过邻井时的最小间隙(套管间距减钻头外径)只有0.15米。