地层自然造斜下的钻井技术优化研究

0 引言

石油钻井过程中井斜的控制是重点, 也是难点。常规钻井方法往往使得钻井提速困难。事实上, 由于地质条件的差异, 地层存在不同的自然造斜能力。若能利用自然造斜能力实现钻井技术优化, 将会更好的提高钻井速度, 降低成本。本文探讨了地层自然造斜规律, 并通过计算, 建立了优化的钻井技术。

1 地层产状的确定

地层产状指的是倾向、倾角。研究认为, 基于地层空间网格数据, 开展任意一点的产状计算是可行的。不同的地层层面网格, 可按顺序、规则排列的正方形投影在水平面上, 网格结点 (水平面上和不同层面) 都在一条铅垂线上, 仅仅表现出海拔 (或垂深) 的不同。假定地层存在一点A (N, E, D) , 其水平面上的投影处于正方形abcd中 (图1) 。

(1) 正方形abcd顶点坐标计算

研究可知, 平面水平投影的网格间距为固定值grid_space, 从而可知投影平面上的不同结点 (N, E坐标) 均为grid_space的整数倍。按照图1, 可知a点N、E坐标为:

同理, 定点坐标b、c、d的N、E坐标依次为:

(2) A点处地层倾角的计算

地层的方位角:

2 现场应用

A井为塔里木盆地英买46井区的一口开发评价井, 设计井深5150m, 从已钻探的其他井可知, 该区下部地层存在自然造斜能力, 同时和A井所处地层的倾向一致。根据第一节建立的计算模型, 可知A井下部地层产状为15°、185°, 将预测结果与实钻资料对比, 误差率在10%以内。实钻过程中为了进一步提高机械钻速, 对地面井口的位置进行了优化, 使得井眼轨迹能够自然中靶。最终计算出地面井口往180°方向处进行偏移, 约为98m。

结果表明, 本井下部地层的轨迹, 实钻和预测大致一样, 也证明了方法的可靠性。在此基础上, 该井在井深3450m开始牙轮钻头钻进, 提高钻压至350-480k N之间, 相比平常要高出50-100k N。统计分析同区块5口井 (A、B、C、D、E) 的平均机械钻速可知, 其机械钻速分别为3.31m/h、1.92m/h、2.47m/h、2.89m/h、2.54m/h, 进一步提高了平均机械钻速, 取得了较好的应用效果。因此, 该方法值得进一步推广应用。

3 结语

利用地层自然造斜, 结合钻井过程中所获得的地层层面的空间网格数据, 建立了地层产状 (倾角、倾向) 的计算模型。为验证模型的准确性, 将其应用与英买力46井区A井中, 对比验证后, 可知模型的准确性, 同时该技术使的平均机械钻速提高15%以上, 值得现场进一步推广运用。

摘要：地层的自然造斜特性对钻井过程中井斜、方位的控制影响较大。在充分考虑地层各向异性的基础上, 通过建立基于地层层面空间网格的地层倾角、倾向计算方法, 进一步推导出了井斜、方位偏移量的计算模型, 现场应用表明该技术可有效的对钻井技术进行优化。

关键词：地层,自然造斜,产状,钻井技术,优化

参考文献

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[2] 董世明, 王志远, 王宠, 等.普光气田地层自然造斜规律统计分析[J].天然气工业, 2008, 28 (4) :74-75, 144.