Valhall油田位于北海,在挪威以南约290km,水深69m。在软的白垩岩Valhall储层,棘手的钻井问题包括:
(1)造斜困难;
(2)地震的分辨率低;
(3)储层上部是高压和不稳定的Lista页岩;
(4)储层下面是高压的Hod层;
(5)在储层中进行地质导向钻进;
(6)防挤毁问题;
(7)枯竭层;
(8)井眼清洁问题;
(9)扭矩和摩阻问题;
(10)下衬管和固衬管。
BP公司从Valhall油田顶部向上覆岩层钻进时遇到了困难,导致在数口大位移井中下95/8in套管失败。井眼稳定性研究认为,钻大位移加密井风险较小。为了实施钻井设计,在油田的南侧安装了井口平台,2003年在油田的北侧安装了同样的平台。采用这种方法减少了钻井风险(包括钻上覆岩层)。
1.初始在南侧钻井
使用导向马达和铣齿牙轮钻头钻了口井。使用这种钻具组合钻穿位于2861m的套管鞋并完成造斜。该井底钻具组合的平均造斜率为7.4o/30m,钻进了76m。采用地质导向钻达3727m。第二次下井采用了旋转导向系统和PDC钻头。开始时,发生摩阻和扭矩较高和下井遇阻问题。扭矩的波动范围为4000~19000ft·lbs。在3861ft处,电测指出井眼在3848m就已进入Lista层。起出钻具组合,在3635m处开始侧钻。在4330m处摩阻上升,该钻具不能克服地层的造斜趋势,井眼进入Hod层。钻达4849m后下衬管。
以倒划眼的方式把井底钻具组合起出井眼。例行的检查表面,高摩阻和倒划眼可以为下衬管提供条件。
2.钻井效率
在Valhall油田共打了10口井,3口是在南侧打的,7口是在北侧打的。以80o~100o的井斜角钻入储层。口井的平均机械钻速为200m/d,而最后一口井的平均机械钻速达到500m。机械钻速高的主要因素是:
(1)使用了PDC钻头;
(2)使用了LWD遥测系统;
(3)使用了旋转导向系统;
(4)降低了旋转扭矩;
(5)降低了起下钻时间。
使用LWD遥测系统使机械钻速由最初的40m/hr提高到50m/hr。使用随钻压力测量仪能测量实时孔隙压力,有助于使当量循环密度与地层破裂压力之间形成压力平衡。
以前在Tor层采用9切削翼的钻头,这种钻头可以达到较高的机械钻速,但是其扭矩也很大。当钻头扭矩稳定时,钻速却大幅度下降。经多次试验,开发出7切削翼的钻头,这种钻头不但提高了Hot层的机械钻速而且降低了扭矩。
在储层中钻进时,采用的是地质导向钻井方法。其计算的机械钻速极限是480m/d,在一次下井过程中,连续2天超过了极限机械钻速,其极限机械钻速分别达到514m/d和530m/d。
为了提高造斜率,进行了旋转导向井底钻具组合模拟。在旋转导向系统以上的稳定性变化对钻速的影响很小,改造后的旋转导向系统的造斜率高达5o/30m。
在钻达设计深度之前,往钻井液中添加减扭矩剂,发现扭矩大幅度减低。
3.结论
在Valhall油田钻2000m的储层段时,利用了多学科工作组,使钻井和下套管的效率大幅度提高。最后3口井比最初3口井的日进尺约增长了200%。日进尺增长的原因是使用了LWD、新型PDC钻头和旋转导向钻井系统等先进技术。