復(fù)雜井眼環(huán)境下測(cè)井遇阻、遇卡情況分析與對(duì)策

汪 源,孫建軍,彭秀蘭

(江蘇石油勘探局地質(zhì)測(cè)井處,江蘇揚(yáng)州225007)

復(fù)雜井眼環(huán)境下測(cè)井遇阻、遇卡情況分析與對(duì)策

汪 源,孫建軍,彭秀蘭

(江蘇石油勘探局地質(zhì)測(cè)井處,江蘇揚(yáng)州225007)

詳細(xì)描述了常見的4種復(fù)雜井眼環(huán)境:井壁不規(guī)則、摩擦阻力過大、井眼軌跡差、吸附粘卡的成因及其特征。對(duì)裸眼井測(cè)井中經(jīng)常遇到的遇阻及遇卡情況進(jìn)行分析,給出不同情況下遇阻、遇卡的處理方法。提出了減少測(cè)井遇阻、遇卡的措施。如充分做好測(cè)前準(zhǔn)備,編制應(yīng)急預(yù)案;第1趟測(cè)井時(shí)應(yīng)以較短的儀器組合下井,注意觀察張力變化;引進(jìn)和研發(fā)新型復(fù)雜井測(cè)井工具和工藝等。

石油測(cè)井;復(fù)雜井眼環(huán)境;井眼軌跡;遇阻;遇卡

0 引 言

江蘇油田水網(wǎng)密布,石油地質(zhì)條件復(fù)雜,多屬于復(fù)雜小斷塊油田,常采用多靶點(diǎn)、小靶區(qū)、大斜度、大位移定向井技術(shù)進(jìn)行勘探開發(fā),井身軌跡控制困難[1]。由于鉆井速度提高,周期縮短,若井眼和泥漿處理不好就會(huì)造成井壁不穩(wěn)定、井眼軌跡差等復(fù)雜井眼環(huán)境,導(dǎo)致測(cè)井遇阻、遇卡情況增多。2009年因遇阻遇卡造成的通井達(dá)153井次,13口井穿心打撈16次,阻卡率達(dá)32.5%。2009年已經(jīng)有多口井因?yàn)榫虑闆r復(fù)雜而導(dǎo)致未能取全測(cè)井資料。遇阻、遇卡情況的增多導(dǎo)致測(cè)井周期長(zhǎng),通井次數(shù)多,不但嚴(yán)重影響了測(cè)井及后續(xù)施工的進(jìn)度,加大了勘探、開發(fā)成本,也增加了測(cè)井的風(fēng)險(xiǎn)。

1 復(fù)雜井眼環(huán)境的特征

1.1 井壁不規(guī)則

1.1.1 井眼縮徑

由于某種原因造成井眼直徑縮小。此類情況常導(dǎo)致測(cè)井儀器下放遇阻或上提遇卡。對(duì)于216 mm的井眼,當(dāng)縮徑到180 mm左右時(shí),直徑89 mm的井下儀下放遇阻不太嚴(yán)重,下放有時(shí)會(huì)輕微遇阻;而對(duì)于微電極井徑和固定了扶正器的儀器可能會(huì)遇阻。當(dāng)縮徑小于160 mm時(shí),大多數(shù)儀器會(huì)遇阻,因?yàn)檫@時(shí)縮徑形成的臺(tái)階較大。

M 35-××井從1 240～1 260 m井段有3處縮徑段,該段為泥巖,縮徑處井徑為160 mm左右。聲波、感應(yīng)等測(cè)井儀器都遇阻,井隊(duì)通井3次仍測(cè)井遇阻,后使用工具將該段進(jìn)行了擴(kuò)眼,最終取全所有資料。

1.1.2 井眼擴(kuò)徑及井壁臺(tái)階

井眼因鉆井劃眼或井壁垮塌等造成井眼直徑擴(kuò)大,形成俗稱的“大肚子”井眼,若出現(xiàn)連續(xù)的井徑劇烈變化的情況,則形成“糖葫蘆”狀井眼。測(cè)井隊(duì)在F4井井壁取心結(jié)束快速上提時(shí),在1 214 m左右突然遇卡,造成取心器落井。井壁不規(guī)則大多通過井隊(duì)鉆井過程中的情況以及井徑曲線加以判斷,另外在表層套管下部300～500 m的井段也易出現(xiàn)。當(dāng)存在“大肚子”井眼時(shí),在儀器下放時(shí)在其下沿處易遇阻,上提時(shí)在其上沿處容易遇卡,特別是帶推靠臂的井下儀更容易遇卡(見圖1)。

井壁臺(tái)階多發(fā)生在軟硬地層的交界面,使鉆頭鉆進(jìn)時(shí)偏向一側(cè)造成臺(tái)階,導(dǎo)致測(cè)井儀器遇阻。

圖1 “大肚子”井眼遇阻、遇卡示意圖

1.2 摩擦阻力過大

摩擦阻力過大易導(dǎo)致儀器遇阻,遇阻發(fā)生在大斜度井造斜點(diǎn)以后,表現(xiàn)為遇阻點(diǎn)多,有的多達(dá)十幾個(gè)到幾十個(gè)不等。上提儀器再下放時(shí)大多能通過遇阻點(diǎn),且上提儀器時(shí)沒有遇卡現(xiàn)象或輕微掛卡。比較典型的如 YX22-×井,該井井深3 750 m,泥漿密度1.21 g/cm3。從1 775 m開始造斜,最大井斜41°,2 200 m以下井斜都是30°以上。大斜度井段長(zhǎng),無扭方位現(xiàn)象,從測(cè)得的井徑圖中也看出井眼比較規(guī)則,但下放時(shí)遇阻點(diǎn)多,井隊(duì)通井3次。

1.3 井眼軌跡差(狗腿度過大)

狗腿度是單位井段長(zhǎng)度井眼軸線在三維空間的角度變化,可以通過井隊(duì)提供的井斜數(shù)據(jù)得出,通常在儀器串較長(zhǎng)時(shí)遇阻或遇卡,而經(jīng)多次通井后效果不明顯。如S××井井深2 846 m,從1 000 m左右造斜,到2 241 m時(shí)井斜為42.12°,之后開始降斜, 2 444.87 m井斜降到35.75°。之后又開始增斜,到2 647.44 m井斜增至44.18°。完井電測(cè)時(shí),第1串儀器(三參數(shù)+遙測(cè)+微電極井徑+連斜)長(zhǎng)度10 m左右,分別在2 264、2 390、2 670 m遇阻,井隊(duì)通井3次。

井眼軌跡差遇卡多發(fā)生在多次糾斜、扭方位的井,且多發(fā)生在先增斜后降斜井段的最大井斜處。如S20-××井測(cè)井時(shí),聲波感應(yīng)儀器串(14.15 m)在2 230 m卡死,穿心打撈。該井從1 920 m(井斜27°)開始增斜,到2 100 m達(dá)到33°,然后穩(wěn)斜到2 230 m開始降斜,到2 320 m降到30°。卡點(diǎn)正好在該段的最大井斜處。S××井測(cè)井時(shí),5700系列伽馬中子井徑儀器串(17 m)在1 940 m卡死,穿心打撈。該井從1 750 m(井斜21.97°)增斜到1 885 m (井斜31.29°),然后穩(wěn)斜到2 000 m,隨后又開始降斜。卡點(diǎn)處在穩(wěn)斜段的最大井斜處(井斜32°)。

在造斜段形成“狗腿”狀井眼時(shí),還容易造成鍵槽遇卡,且大多發(fā)生在斜井中井眼軌跡突變處。當(dāng)遇卡凈拉力(指總拉力-正常上測(cè)時(shí)的拉力)小于800 kg時(shí)儀器一般可以下放,但上提時(shí)遇卡,且卡點(diǎn)位置幾乎不變(見圖2)。

圖2 鍵槽遇卡示意圖

1.4 吸附粘卡

鉆井液密度過大,液柱壓力大于地層壓力,井下儀或電纜在液柱壓力的推動(dòng)下貼向井壁,吸附在井壁上,造成電纜或儀器的粘卡。此類情況多發(fā)生在低壓滲透率層段。如2009年12月10日,在F5-×井,測(cè)井隊(duì)在測(cè)量補(bǔ)償密度時(shí),在3 024 m掛卡,因?yàn)橛晏煦@桿排較滑,導(dǎo)致絞車歪斜,無法正常起電纜,經(jīng)過5 min左右將車擺正后,發(fā)現(xiàn)儀器已經(jīng)卡死,總張力增加,井下張力不增加,而且下放電纜時(shí),上部的軟電極也不能下放。自然電位曲線顯示該段為大段砂巖,判斷為電纜或電極吸附粘卡。

2 遇阻、遇卡情況分析與對(duì)策

2.1 井壁不規(guī)則遇阻、遇卡分析與對(duì)策

2.1.1 井眼縮徑遇阻分析與對(duì)策

由于地層被鉆井液浸泡,某些黏土質(zhì)礦物構(gòu)成的巖石所受外力小于礦物顆粒表面對(duì)水分子的吸著力時(shí),水分子被擠入礦物顆粒之間,使顆粒之間距離加大,地層巖石膨脹,使井眼縮小,從而導(dǎo)致儀器不能正常通過[2]。或泥漿失水過大,在滲透層段形成較厚泥餅,使井眼縮小,從而導(dǎo)致儀器不能正常通過。

對(duì)于此類遇阻測(cè)井風(fēng)險(xiǎn)較大,不能硬沖,否則易導(dǎo)致上提時(shí)遇卡。如果有已經(jīng)測(cè)成的井徑曲線,可以根據(jù)縮徑的大小,以及儀器上提的遇卡拉力決定是否繼續(xù)測(cè)井。如果是第1趟下井,可選擇固定有扶正器的聲波儀器或快速測(cè)井平臺(tái)的微電極井徑儀器下井,且下放速度不要超過3 000 m/h。這樣一旦有縮徑現(xiàn)象,就很容易遇阻,不至于卡死儀器。一般遇阻3次不能通過時(shí),需井隊(duì)通井。

2.1.2 井眼縮徑遇卡分析與對(duì)策

M 35-××井在微電極井徑儀器上測(cè)時(shí)有幾個(gè)縮徑處都有不同程度的遇卡,后經(jīng)多次上提下放電纜后解卡。因?yàn)殡娎|和張力棒的抗拉強(qiáng)度小于巖石的破裂強(qiáng)度,所以一般短時(shí)間內(nèi)難以解卡。必須通過反復(fù)上下活動(dòng)電纜,增加作用在巖石上力的時(shí)間和次數(shù),使卡點(diǎn)巖石流變,破壞巖石,達(dá)到解卡的目的。

(1)在馬籠頭張力棒允許的范圍內(nèi),反復(fù)上提下放電纜沖擊遇卡點(diǎn)。

(2)如果帶推靠臂的儀器發(fā)生縮徑遇卡,可通過反復(fù)開收推靠臂使儀器推靠井壁產(chǎn)生振動(dòng),同時(shí)反復(fù)上提下放電纜。

2.1.3 井眼擴(kuò)徑或井壁臺(tái)階遇阻分析與對(duì)策

鉆井過程中,軟硬地層的交界面易出現(xiàn)臺(tái)階,鉆井劃眼的井段、井壁垮塌井段以及在表層套管下部300～500 m的井段易出現(xiàn)“大肚子”井眼,從而使井壁不規(guī)則導(dǎo)致儀器遇阻。

在井斜超過30°的井中如出現(xiàn)這類井眼則更容易遇阻。

(1)在儀器結(jié)構(gòu)允許時(shí),掛接底部有橡膠導(dǎo)錐的導(dǎo)向加重,因?yàn)橄鹉z導(dǎo)錐有一定的彈性,在有臺(tái)階時(shí)容易通過。

(2)在儀器的合適部位固定扶正器,使儀器居中,不易被臺(tái)階和大肚子井眼的下沿阻擋。

(3)如果是距井口600 m以上因大肚子井眼遇阻,可通過改變電纜下放方式通過遇阻點(diǎn)。第1次遇阻后記下遇阻點(diǎn)位置,上提15 m以上后,以3 000～4 000 m/h左右的速度下放。在距遇阻點(diǎn)1～2 m處立即剎住,這樣儀器在井中產(chǎn)生晃動(dòng),然后再迅速下放就有可能避開大肚子井眼的下沿,順利通過遇阻點(diǎn)。

(4)井隊(duì)在通井時(shí)使用工具破壞井壁臺(tái)階。

2.1.4 井眼擴(kuò)徑造成“大肚子”上沿遇卡分析與對(duì)策

當(dāng)井壁因鉆井劃眼或垮塌等原因形成“大肚子”井眼,在上沿處形成臺(tái)階,在儀器上提時(shí)在其上沿臺(tái)階處容易遇卡。特別是帶推靠臂的井下儀器更容易遇卡。

(1)當(dāng)儀器上提拉力超過正常拉力800 kg左右時(shí),停止上提儀器。如果是帶推靠臂的井下儀先收攏推靠臂,然后下放儀器。這類遇卡一般儀器可以下放,反復(fù)多次活動(dòng)儀器一般可以解卡。

(2)在井下儀合適位置固定扶正器使儀器居中,也可減少該類遇卡情況。

(3)在“大肚子”井眼較多的井段,儀器上提速度不能過快。

2.2 摩擦阻力過大遇阻分析與對(duì)策

這類遇阻主要是因?yàn)榫贝?泥漿潤(rùn)滑性能差,造成儀器與井壁及井壁泥餅之間的摩擦阻力增大。

(1)通井時(shí)加入潤(rùn)滑劑,充分循環(huán)泥漿。

(2)在上提儀器時(shí)沒有遇卡現(xiàn)象或輕微掛卡時(shí),通過反復(fù)上提下放使儀器通過遇阻點(diǎn)。

(3)在不嚴(yán)重影響資料質(zhì)量的情況下,去掉扶正器,減小儀器阻力。

(4)在儀器結(jié)構(gòu)允許時(shí),掛接導(dǎo)向加重。

YX22-×井第3次通井時(shí)加入了機(jī)油對(duì)泥漿進(jìn)行潤(rùn)滑,測(cè)井隊(duì)通過通過反復(fù)上提下放使儀器通過近20多個(gè)遇阻點(diǎn),歷時(shí)2 h多,第1趟儀器到底。第1串儀器中有2個(gè)扶正器。第2趟在下1515陣列感應(yīng)儀器時(shí),考慮到井下情況,去掉了扶正器,下放較為順利,中間只有幾個(gè)遇阻點(diǎn)。

2.3 井眼軌跡差遇阻、遇卡分析與對(duì)策

2.3.1 因井身結(jié)構(gòu)原因造成的遇阻、遇卡分析與對(duì)策

測(cè)井儀器遇阻的主要原因?yàn)槎啻卧鲂焙徒敌?或糾斜糾方位過急,在造斜段形成“狗腿”狀井眼,導(dǎo)致井眼軌跡差不利于測(cè)井儀器的通過。如果儀器串過長(zhǎng),則更容易遇阻和遇卡。

(1)改變儀器組合,盡量縮短儀器串長(zhǎng)度。

(2)在儀器串中合適位置連入柔性短接,減小儀器剛性長(zhǎng)度,以利于儀器串適應(yīng)井眼軌跡。

S××井在3次遇阻后,根據(jù)井隊(duì)提供的井斜數(shù)據(jù),決定用單只83系列井下儀進(jìn)行測(cè)井,感應(yīng)儀器(總長(zhǎng)7 m左右)離井底70 m左右遇阻。

2.3.2 鍵槽遇卡分析與對(duì)策

電纜在井內(nèi)沿著一定的方向運(yùn)動(dòng),如果電纜與井壁摩擦達(dá)到一定程度,就可以形成深槽。上提井下儀器時(shí),電纜沿深槽運(yùn)行。當(dāng)直徑大于深槽的魚雷頭或馬籠頭上提到鍵槽位置時(shí)就容易遇卡。這種遇卡的特點(diǎn)是上提拉力不是很大時(shí)儀器一般可以下放,但上提時(shí)遇卡,且卡點(diǎn)位置幾乎不變[2]。電纜在斜井中所受合力的結(jié)果與直井相比更容易貼井壁,所以當(dāng)斜井中井眼軌跡突變,在大斜度井段形成“狗腿”狀井眼時(shí),更容易造成鍵槽遇卡。

(1)在緊靠馬籠頭下部的儀器上固定橡膠扶正器,使馬籠頭抬高,不貼井壁上行,減小馬籠頭頂部進(jìn)入鍵槽的幾率。

(2)發(fā)生此類遇卡后,在馬籠頭張力棒允許的范圍內(nèi),反復(fù)上提下放電纜沖擊遇卡點(diǎn)。

(3)如果遇卡的儀器串有帶推靠臂的儀器,可通過反復(fù)開收推靠臂使儀器推靠井壁產(chǎn)生振動(dòng),同時(shí)反復(fù)上提下放電纜。

2.4 吸附粘卡分析與對(duì)策

鉆井液密度過大,液柱壓力大于地層壓力,井下儀在井內(nèi)靜止時(shí)間越長(zhǎng),井下儀或電纜在液柱壓力的推動(dòng)下越貼向井壁,增大了與泥餅的接觸面積,從而增大了運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦阻力,使儀器在有限的動(dòng)力下不能自由活動(dòng)[3]。

(1)通過在儀器上固定橡膠扶正器,防止儀器被吸附到井壁上。

(2)減少儀器在井下的靜止時(shí)間。

(3)在標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi),盡量提高儀器測(cè)速。

(4)如果帶推靠臂的儀器發(fā)生粘卡,可通過反復(fù)開收推靠臂使儀器產(chǎn)生振動(dòng)或推離井壁,同時(shí)反復(fù)上提下放電纜等手段來達(dá)到解卡的目的。

3 預(yù)防遇阻遇卡的措施

(1)提前收集鉆井、地質(zhì)、泥漿資料,針對(duì)測(cè)井施工中的重點(diǎn)難點(diǎn)編制施工設(shè)計(jì)及應(yīng)急預(yù)案。充分做好測(cè)井前設(shè)備的準(zhǔn)備工作,保證設(shè)備在測(cè)井時(shí)不出故障或少出故障。

(2)對(duì)于復(fù)雜井的測(cè)井施工,第1趟應(yīng)以較短的儀器組合下井,注意觀察井下儀器下放和上提過程中的張力變化情況,根據(jù)第1趟的測(cè)井的情況合理地安排后續(xù)測(cè)井的儀器組合。有遇卡現(xiàn)象時(shí)盡量縮短儀器組合長(zhǎng)度,并在合適位置固定橡膠扶正器(快速測(cè)井平臺(tái)的扶正器在儀器遇卡達(dá)到一定拉力后其葉片自動(dòng)脫落,利于儀器解卡)。

(3)完善斜井和復(fù)雜井測(cè)井工具,提高測(cè)井成功率。中國(guó)許多油田已廣泛使用各類導(dǎo)向加重,遇阻抬高器在井下有小臺(tái)階時(shí)有效果。哈里伯頓公司已推出改進(jìn)的新型電纜震擊器LockJar系統(tǒng),能夠有效解卡測(cè)井儀器,并繼續(xù)完成測(cè)井作業(yè)。在一些儀器經(jīng)常被卡的地區(qū),使用LockJar系統(tǒng)就能夠順利地進(jìn)行電纜測(cè)井。

(4)使用泵沖法或濕接頭法測(cè)井。在大斜度井和復(fù)雜井測(cè)井中,泵沖法有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),因?yàn)閮x器在鉆桿內(nèi)部,所以在鉆桿下放過程中不必?fù)?dān)心井況復(fù)雜而導(dǎo)致儀器的損壞。到達(dá)測(cè)量井段后,可下放電纜使儀器滑出鉆桿,然后上提鉆桿進(jìn)行測(cè)井,工藝相對(duì)簡(jiǎn)單。

4 結(jié)束語(yǔ)

測(cè)井遇阻遇卡可能是多種因素綜合的結(jié)果,需要現(xiàn)場(chǎng)施工的人員首先從思想上要高度重視,測(cè)井時(shí)切忌盲目和大意。其次要多觀察,多分析,多總結(jié),提高解決復(fù)雜問題的水平。還要積極引進(jìn)和研發(fā)新型的復(fù)雜井測(cè)井工具和工藝,增強(qiáng)復(fù)雜井測(cè)井施工的能力,為油田的勘探開發(fā)提供全面可靠的資料。

[1] 毛鳳鳴,戴 靖.復(fù)雜小斷塊石油勘探開發(fā)技術(shù)[M].北京:中國(guó)石化出版社,2005.

[2] 蔣希文.鉆井事故與復(fù)雜問題[M].北京:石油工業(yè)出版社,2006.

[3] 陳永才,朱佩清.裸眼井測(cè)井遇卡處理方法剖析[J].測(cè)井技術(shù),2000,24(4):314-318.

Analysis and Coun termeasures for Blocking and Locking in Com plex Borehole Logging

WANG Yuan,SUN Jianjun,PENG Xiulan
(Well Logging Company,Jiangsu Oil Exp lo ration Bureau,Yangzhou,Jiangsu 225007,China)

Introduced in detail are the genesis and characteristics of 4 comp lex bo rehole surroundings:irregular wellbore,overlarge frictional resistance,comp lex well track,and sticking on the borehole wall by absorp tion.Analyzed are the frequent blockings and lockings in borehole loggings,based on w hich given are the countermeasures under various logging circum stances.For examp le,doing p re-logging p reparation,draw ing emergency p lan;using sho rter logging tools string in the first log operation,and observing cable tension changes cautiously;introducing and developing novel comp lex well logging tools and technologies,etc.

petroleum logging,comp lex borehole surrounding,well track,blocking,locking

1004-1338(2010)05-0501-04

TE28

A

汪 源,男,1965年生,工程師,從事勘探測(cè)井管理工作。

2010-06-09 本文編輯 王小寧)