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陈学之工学专栏:LWD测量仪器井下安全因素浅析

作者:江苏天源    添加时间:2014/7/20 9:13:40    浏览量:

12bet\12bet网址\12bet游戏 www.johnckirk.com   摘要:本文介绍了LWD无线随钻测斜仪使用中出现的井下安全问题,所采取的对策措施,对同类仪器的使用具有一定借鉴作用。
  关键词:LWD无线随钻测斜仪;井下安全;水平井
  LWD无线随钻测斜仪,具有地质参数、定向参数、地磁参数测量等功能,是目前国际上先进的定向井、水平井测量仪器,其性能可靠、精度高、实时性强。它能够在钻井施工中随钻实时测取地质参数,实现地质导向钻井,是提升复杂油藏勘探开发能力,回避钻探风险,简化施工工序,缩短钻井周期和提高钻探成功率的有效工具。
  近年来,随着水平井技术的发展和完善,LWD测量仪器得到广泛应用,仅胜利油田2004年所施工的84口水平井,有75%以上的井使用了该仪器,它在开发薄油藏、边底水油藏以及复杂油藏等方面成效显著,已成为油田勘探开发的重要手段。但该仪器在钻井施工过程中,出现了损坏严重、发生井下事故以及不能有效规避仪器本身风险等问题,如何解决其使用中的井下安全问题十分重要。
  1、LWD仪器使用情况
  胜利钻井工程技术公司引进了美国哈里伯顿公司的LWD,全称为LWD(Formation Evaluation While Drilling)地质评价无线随钻测斜仪,具有地质参数测量(自然伽玛、电阻率、中子孔隙度和岩石密度)、工程参数测量(井斜角、方位角、磁性/高边工具面角和井下温度)、地磁参数测量等功能,井下仪器串属于钻铤式组合。该仪器投入使用以来,在国内外油田施工各类水平井100多口,其中胜利油田内部 64 口,印度尼西亚4口,为油田的勘探开发带来了显著的经济效益,同时为石油工业实施“走出去”战略,闯入国际市场提供了技术装备保障。
  1.1精确地找准了油层,水平井回填的情况明显减少
  该仪器在胜利油田内部使用服务64口水平井,精确地找准了油层,没有出现填井的现象。而同期没有使用该仪器施工的156口水平井,出现进A点无油填井侧钻18口,占总量的11.5%。
  1.2保证了水平段在油层最佳位置的有效延伸
  根据LWD仪器测量的地层变化情况,实时调整轨迹,最大限度地保证井眼轨迹在油层最佳位置穿行,有42口井在进入A点或水平段钻进中因油层层位变化,调整轨迹到油层最佳位置,占用LWD施工水平井的65.3%,充分体现了LWD在水平井施工中所发挥的重要作用,水平井的成功率大大提高。
  1.3水平井的施工水平得到提高
  水平井的轨??刂凭却锏搅俗菹颉?.5m、横向±5m,在原来纵向±2m、横向±10m的基础上有了大幅度提高。施工工艺技术有了较大进步,形成了油藏、地质、采油、钻井的快速反映机制,减少了水平井中间电测等施工环节,提高了钻井速度,减少了油层受污染的时间。
  2、存在的井下安全问题
  LWD仪器在水平井施工过程中,仪器使用发生井下事故和损坏严重以及不能有效规避风险等问题。
  1.1仪器使用发生井下事故
  仪器使用多次发生卡、落事故。自2002年以来,LWD仪器在水平井施工共出现4次严重的井下卡落事故。其中两次断钻具事故:H10-平2井和Z17-平516井断钻具事故;两次严重卡钻事故:H90-平2井粘卡卡钻事故和GD8-平3井压差卡钻事故。上述4次井下事故中,造成两套LWD仪器落井,另外两套受到严重损害。
  1.2仪器损坏严重
  仪器部分配件冲蚀损坏严重。LWD仪器投入使用以来,部分配件冲蚀损坏严重。同国际市场和国内其他油田使用情况相比,备件报废速度快,消耗数量大。仪器电阻率短节维修频繁,LWD仪器的电阻率短节接收极损坏严重,自2000年以来共送美国维修 5次,每次的维修费用为6万美元左右。
  1.3缺乏风险机制
  缺乏合理的风险共?;?井下仪器的作业风险全部由服务方一家承担。   3、原因分析
  3.1造斜率偏高;
  3.2钻井液性能达不到仪器使用要求;
  3.3技术措施得不到落实;
  3.4高风险不能承担。
  4、国际市场以及其他油田经验
  该仪器先后在卡塔尔、印度尼西亚等国际市场,以及大庆、冀东、新疆等油田外部市场进行水平井技术服务。由于甲方对造斜率和泥浆性能的控制有合理的机制约束,技术措施落实到位,因此,较少发生仪器的意外损害。例如:卡塔尔项目已经运作了4年,除密封圈、固定螺丝外等消耗件外,未补充配件;2004年大庆、冀东油田已累计完成14口水平井,未发生一起井下安全事故,零配件也未明显消耗。
  5、对策措施
  5.1严格控制造斜率
  增大水平井靶前位移,严格控制设计造斜率在25°/100m以下??蒲?、合理的选择动力钻具,严格控制LWD施工井段,实际造斜率控制在仪器要求范围内。
  5.2严格技术措施,规范现场作业
  根据技术措施执行不彻底,现场作业不规范的情况,应进一步完善现有的仪器操作规程,并要求施工人员严格执行。对部分年轻技术人员,强化技术培训,从技术素质、业务水平和责任心几方面从严要求。强化技术措施,使现场施工做到标准化、规范化,杜绝不规范作业,降低仪器作业风险。针对仪器作业中经常出现的问题和事故,制定应急措施和应急预案,配套相应的工具,特别是要针对仪器断钻具落井事故,研制配套专用打捞工具,提高事故处理的效率和成功率。杜绝仪器的落井报废事故,避免资产损失。
  5.3加强横向协调和技术交流,改善仪器施工环境
  注重利用合理的途径与各施工单位加强横向的协调和技术交流。使其详细解仪器作业的性能指标和对施工环境的要求,便于现场技术措施的落实,改善仪器施工环境,提高仪器作业成功率和井下安全性。特别是加强对泥浆技术指标的监控,整体提高泥浆性能。
  5.4依靠技术进步,提高仪器性能和抗冲蚀性
  加强技术革新和配件国产化,提高仪器性能和抗冲蚀性,降低仪器运行成本,是减少仪器受到意外损害时造成的损失的有效途径。根据调研分析,完成了仪器耐磨环和下井零配件的国产化,使用效果良好。进一步针对伽玛短节封装钻铤和控制短节封装钻铤开展国产化技术攻关,以降低下井仪器的整体费用,降低风险。
  5.5建立风险机制
  形成风险共?;?使施工各方对井下安全和仪器的意外损害都负有责任,易于技术措施的落实。
  6、取得的效果
  自2004年下半年以来,由于采取了以上对策措施,各施工方都能较好地落实LWD测量仪器使用技术要求,使该仪器的使用走上了科学化、规范化的轨道,所完成的30口水平井没有发生一起井下事故,仪器配件损坏严重的问题也有所好转,极大地提高了仪器的使用效率。
  7、结束语
  LWD测量仪器的推广应用为油田的勘探开发带来了显著的经济效益,但在使用中出现的井下安全问题,只要严格执行操作规程,采取有效的对策措施就能避免。建议国内石油行业钻井工程应遵循国际惯例,以利于高新技术装备的推广应用。