于占国
华北工程公司国际分公司 工程师 河南南阳 473132
摘要：针对沙特油田产层开发特点, 介绍了我油田在沙特钻井承包施工中采用的边漏边钻、边涌边钻、清水解卡技术, 有效地降低了钻井成本, 利用了每口井的资源, 大大提高了单井产量, 对国内钻修井技术的发展有一定参考作用。
关键词：沙特钻井、钻井程序、钻具组合技术、钻井技术
一、 前言
世界各大石油公司为了占领和拓展中东市场，不断推陈出新, 开发应用各种新工具, 来满足沙特钻修井的需要。我油田在沙特的钻井承包施工中, 依靠自身的努力, 克服了种种困难, 完成了各种高难度的钻修井施工, 包括水平井、直井、小井眼钻井和油水井大修, 满足了甲方沙特阿美石油公司的苛刻要求, 走在了各国施工队伍的前列。而且, 他们积累了不少成功的经验, 其先进技术对国内钻修井技术的发展有一定借鉴作用。
二、 钻井程序
沙特油井的井身结构一般为: Φ473.1mm 套管+Φ339.7mm 套管+Φ244.5mm 套管+Φ177.8mm 尾管+Φ155.6mm 裸眼。
1 .一开钻具组合
Φ558.8mm 钻头+近钻头滚子扶正器(带浮阀和测斜座)+减震器+Φ 241.3mm 钻铤1 根+钻柱型滚子扶正器+Φ 241.3mm 钻铤2 根+Φ 209.6mm 钻铤15根+Φ127mm 加重钻杆。钻进期间, 大多数井都要发生漏失, 只进不出,漏失层深度各不相同。漏失后, 改用清水开双泵钻进, 每单根打入15～20bbl(1bbl=0.159m3, 下同)高粘泥浆用于携砂。表层套管采用内插法固井。
2.二开钻具组合
Φ444.5mm 钻头+近钻头滚子扶正器(带浮阀和测斜座)+减震器+Φ 241.3mm 钻铤1 根+钻柱型滚子扶正器+Φ 241.3mm 钻铤2 根+Φ 209.6mm 钻铤8根+随钻震击器+Φ 209.6mm 钻铤4 根+Φ 127mm 加重钻杆12 根。二开钻进发生井漏的几率较大, 井漏后, 改用清水钻进。通常每单根打入20bbl 高粘泥浆, 以利于携砂。
3. 三开钻具组合
Φ311.2mm 钻头+近钻头滚子扶正器(带浮阀和测座)+Φ209.6mm 钻铤2 根+钻柱型滚子扶正器+Φ 209.6mm 钻铤15 根+随钻震击器+Φ 209.6mm 钻铤2 根+Φ127mm 加重钻杆12 根。311.2mm 井段是全井最为复杂的井段, 钻穿的地层包括WASIA 和SHUAIBA。WASIA 是高含水层, 同时又含有吸水膨胀性很好的泥岩。因此, 钻WASIA 地层必须用泥浆而不能用水。WASIA 地层钻时非常快, 钻进时只要求转速和排量, 而钻压可能很小。要求控制钻时, 每小时钻3～4 个单根, 包括接单根和划眼时间; 尽可能地加快接单根速度, 增加循环时间, 以利于携砂, 减少井下复杂情况的发生。WASIA 地层一般情况下不漏, 一旦漏失, 必须配足够的泥浆, 才能保证正常钻进。进入SHUAIBA 地层, 钻时明显变慢, 然后发生井漏。井漏发生后, 继续用泥浆钻进(有可能加入一些堵漏剂, 试图堵漏), 待泥浆漏失完毕, 转用清水钻进, 每钻进1 单根, 打入20bbl 高粘泥浆, 并且每0.5h 向环空内灌15bbl 高密度泥浆, 直到钻完为止。Φ244.5mm 套管固井采用双级固井。
4. 四开钻具组合
Φ215.9mm 钻头+近钻头滚子扶正器(带浮阀和测斜座)+Φ158.8mm 钻铤1 根+钻柱型滚子扶正器+Φ 158.8mm 钻铤23 根+随钻震击器+Φ 158.8mm 钻铤2 根+Φ 127mm 加重钻杆12 根。Φ 215.9mm 井眼用清水钻进, 每钻进1 单根打入15bbl 高粘泥浆, 以便携砂。
5. 五开钻具组合
Φ155.6mm 钻头+浮阀接头+Φ 120.7mm 钻铤24根+Φ88.9mm 加重钻杆12 根。钻穿水泥塞、尾管附件和尾管浮鞋后, 需要将井内替成柴油泥浆钻进,以保护油气层。
2.6 完井作业
完井作业需要进行测井, 通井, 刮管、井内的泥浆替换成清水, 钢丝作业, 下Φ 114.3mm、Φ 88.9mm油管串, 钢丝作业, 井内的清水替成柴油, 安装采油树, 开井放喷和关井等一系列复杂工序, 最后完成一口井施工。
三、 钻井技术
1. 边漏边钻技术
在乌大利亚地区钻油井, 工艺比较复杂, 最具特色的是边漏边钻技术。
井漏后, 有的地层改用清水钻进, 通常每单根打足量的高粘泥浆, 以利于携砂; 而有的地层则必须配足够的泥浆, 并可能加入一些堵漏剂, 试图堵漏, 才能保证正常钻进。成功的边漏边钻技术大大地降低了钻井成本, 节省了钻井液材料, 并且缩短了钻井时间。由于漏失后的井底压持效应降低, 一般漏失后的机械钻速是未漏失时的3 倍左右。
2 .边涌边钻技术
乌大利亚地区钻油井的第二个有特色的工艺是边涌边钻技术。在进入ARAB- C 之后, 为了提高机械钻速, 阿美公司一般不用泥浆钻进, 而是用清水直接钻穿ARAB- C 地层, 在钻到尾管点之后, 再替为泥浆, 以保证下套管安全。但是, 如果在钻进过程中有溢流现象, 而且溢流的是清水, 不含硫化氢,继续用清水钻进; 一旦有硫化氢溢出或者是清水的溢流速度太快, 就必须关井进行压井作业。
3. 清水解卡技术
使用边涌边钻技术时, 由于压井过程中不活动钻具, 而且上层的SULAI 地层的压力系数低, 所以这时候压井, 特别是定向井中的压井, 极易造成压差卡钻。卡钻之后, 用一般解卡剂解卡效果不好, 而最直接也是最容易的方法是用清水解卡, 也就是直接在钻具内打入50bbl 清水(清水的前后要有隔离液), 然后用密度为85lb/ft3(1lb/ft3=16.02kg/m3, 下同)的泥浆尾随其后, 边活动钻具边循环。一周之后, 如果不能解卡, 则再使用同种方法, 但是清水要增加到100bbl。就算是最复杂的情况下, 一般用200bbl清水就能解卡。
4 .旋转导向技术
旋转导向技术是现在世界上比较先进的定向钻进技术。在沙特用的比较多的是斯伦贝谢、贝克休斯和威德福的旋转导向工具，并且已经达到非常成熟的阶段。旋转导向最大的优点就是在钻进水平井和大位移井的时候钻速快，由于是钻具是处于旋转状态，不容易卡钻，有效的控制了井眼轨迹并且加深了水平位移。
5.多分支井技术
在沙特，多分支井技术运用非常普遍，少的有三分支井，多的有4分支甚至更多。对于这种特殊类型的井，就需要有特殊的工具来实现。现在运用普遍的工具是斜向器。斜向器的原理比较简单，就是一个带斜面的工具，下面有卡瓦和封隔器。当旋转钻柱将卡瓦座在上一开套管内壁时，再利用液压系统憋开封隔器，达到密封的效果。通过配合无线随钻技术，可以达到斜向器斜面可以转到所需要的方位，然后开窗钻进。现场使用斜向器的公司比较多，例如贝克休斯，史密斯和威德福等等。
6. 固井技术
由于建井周期很短, 而且要下入Φ 609.6mm 和Φ473.1mm 的大直径套管, 所以插入式固井是常用工艺。成功应用该技术, 可节省水泥用量, 减少钻水泥塞的时间和费用, 提高了固井质量。虽然在钻进的时候没有漏失, 但是在固井的时候还是有可能漏失, 所以一般仍然要在已发生漏失的地层之上或可能发生漏失的地层之上安装两个水泥伞, 一旦在固井时全部漏失, 则从上部打水泥帽子。固Φ339.7mm 的套管和Φ 244.5mm 的套管都是使用双级固井。Φ339.7mm 套管的分级箍全部是使用哈里伯顿生产的带封隔器式分级箍, 它的附件有4 件: 承托环、第一级胶塞、打开塞和关闭塞。下套管时, 把承托环放在浮箍的上面, 第一级固井时, 替浆前把胶塞投入, 然后替浆, 碰压到循环压力加60psi(1psi=6.895kPa)后, 第一级固井结束。打开水泥头的上塞, 投入打开塞, 按照46m/min 的下落速度计算, 到底后, 憋压300psi, 时间2min。打开塞下行封隔器的单流孔, 慢慢涨开封隔器。比较谨慎的做法是分3 步做: 第1 次150psi, 第2 次300psi, 第3次到450psi。这样做的目的是防止封隔器没有完全涨开而分级箍的注水泥孔首先打开。然后, 继续憋压到850psi, 注水泥孔将被打开, 循环1 周后, 即可进行第二级的固井作业。第二级替浆的终了碰压压力高于循环压力400psi 后, 分级箍的注水泥孔被关闭, 第二级固井作业结束。对于Φ 244.5mm 的分级箍, 现场有三个厂家的供货, 分别是哈里伯顿、威德福和戴维斯公司。用的最多的是哈里伯顿的产品, 它的优点是操作方便,可靠性高, 价格便宜, 但是它的扣型单一, 基本是长圆扣。另外常用的是威德福公司的产品, 它的优点是可靠性高, 强度高, 有较大的选择空间, 扣型有长圆扣和梯形扣, 但是它的缺点是钻进时困难, 所花费时间大约是哈里伯顿公司同类产品的2 倍以上。另外, 哈里伯顿公司生产的水泥头也是一个很新颖的工具, 虽然体积较大, 但是安装和拆卸非常方便, 可靠性也很高。它的下部是大丝扣连接, 大丝扣圈的下部的凸缘部分靠在母接箍的下边缘, 母接箍的上边缘紧紧压在水泥头内部的胶圈上, 保证了可靠的密封。经济效益分析从阿美公司的技术措施中可以看出, 它的边漏边钻技术、边涌边钻技术和清水解卡技术都是紧紧围绕着提高生产效率、降低成本的目的来制定的,这些措施有效并且实用。小井眼钻井技术、短半径水平井钻井技术、多底井钻井技术和封隔器完井技术有效地利用了每口井的资源, 大大提高了单井产量。
四、结论及认识
沙特阿美公司在技术管理中将已经成熟的经验和技术转化为施工中的具体指令, 最大限度地减少了人为的因素, 提高了生产效率, 通过国际招标, 寻找最佳施工队伍, 寻求最有效的先进钻井技术, 从而争取到了效益的最大化。我油田在沙特钻井承包施工中采用的边漏边钻、边涌边钻、清水解卡、小井眼钻井、短半径水平井钻井、多底井钻井等先进技术, 有效地降低了钻井成本, 利用了每口井的资源, 大大提高了单井产量。钻井工艺详细周到, 考虑到了每一种可能发生的情况, 并制定了相应的措施来处理。没有甲方的同意, 不能改变任何一项施工工序。钻井工具完善可靠。尽管有很多合作公司, 但每个专业化公司的产品都非常可靠, 现场使用极其方便, 并有专业人员现场进行服务, 从而有力地保证了施工顺利进行。