王鵬
摘 要:清河油田是我們公司主要施工區(qū),該地區(qū)上部地層松軟,有流沙層和大粒礫巖,沙河街地層含有大量疏松砂巖、泥巖,易坍塌掉塊。施工時(shí),常出現(xiàn)井塌、劃眼、完井時(shí)電測(cè)成功率低,電測(cè)卡儀器穿芯等復(fù)雜情況,嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)卡鉆事故。為了今后在該類井施工中既保證井下安全、井身質(zhì)量?jī)?yōu)良,又能提高鉆井速度,縮短施工周期,通過對(duì)該區(qū)塊復(fù)雜情況及處理情況的總結(jié)分析,以及對(duì)地層巖性特點(diǎn)的分析研究,結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn),通過優(yōu)選鉆井液體系及工程參數(shù),確定了較為有效處理措施,減少了井下復(fù)雜情況的發(fā)生,加快了鉆井速度,使鉆井周期明顯縮短,提高生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞:清河油田;鉆井液;井下復(fù)雜
1背景介紹
清河油田是我們公司主要施工區(qū)。近年我公司在清河油田施工中深井,該地區(qū)上部地層松軟,有流沙層和大粒礫巖,沙河街地層含有大量疏松砂巖、泥巖,易坍塌掉塊。施工時(shí),常出現(xiàn)井塌、劃眼、完井時(shí)電測(cè)成功率低,電測(cè)卡儀器穿芯等復(fù)雜情況,嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)卡鉆事故。該區(qū)塊井斜一般都大于50度,斜井段約1800米,摩阻大,鉆井液攜巖困難,嚴(yán)重制約了勘探鉆井事業(yè)的發(fā)展。為了今后在該類井施工中既保證井下安全、井身質(zhì)量?jī)?yōu)良,又能提高鉆井速度,縮短施工周期,今年我們通過對(duì)該區(qū)塊復(fù)雜情況及處理情況的總結(jié)分析,以及對(duì)地層巖性特點(diǎn)的分析研究,通過優(yōu)選鉆井液體系及工程參數(shù),確定了較為有效處理措施,減少了井下復(fù)雜情況的發(fā)生,加快了鉆井速度,使鉆井周期明顯縮短,提高生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。
2方案實(shí)施與運(yùn)行情況
2.1井眼軌跡控制主要措施。上部地層加好擴(kuò)大器,優(yōu)選鉆進(jìn)參數(shù),合理運(yùn)用鉆具結(jié)構(gòu),把上部地層打成開放式井眼,為后期施工的加重防糊工作打好基礎(chǔ)。由于φ165mm單彎動(dòng)力鉆具經(jīng)常出現(xiàn)“脫褲子”現(xiàn)象,更換為φ172mm單彎動(dòng)力鉆具,減少復(fù)雜情況的發(fā)生。定向井段由原來的柔性鉆具結(jié)構(gòu)改換為剛性較強(qiáng)的鉆具結(jié)構(gòu)即由原來的5柱加重鉆桿改換為6根165.1mm鉆鋌。動(dòng)力鉆具上接φ212mm螺旋擴(kuò)大器,通過加入φ212mm螺旋擴(kuò)大器增加下部鉆具穩(wěn)定性,基本保持穩(wěn)斜或微增,避免頻繁扭方位或糾斜滑動(dòng)鉆進(jìn),導(dǎo)致狗腿角變化較大,導(dǎo)致井身軌跡不平滑。
2.1.1井眼軌跡控制關(guān)鍵技術(shù)。井眼軌跡控制的關(guān)鍵技術(shù)是選擇合理的鉆具組合。我們二開直井段選用的鉆具組合:φ215.9mm鉆頭+φ177.8mm鉆鋌×2根+φ214mm螺旋扶正器+φ177.8mm鉆鋌×9根+φ165.1mm無磁鉆鋌+φ127mm鉆桿300m+φ212mm螺旋擴(kuò)大器+φ127mm鉆桿。此鉆具組合能有效保證直井段打直,井眼軌跡優(yōu)化。
2.1.2調(diào)節(jié)單彎動(dòng)力鉆具度數(shù),增強(qiáng)鉆具結(jié)構(gòu)剛性
調(diào)節(jié)單彎動(dòng)力鉆具的度數(shù),增斜段單彎動(dòng)力鉆具度數(shù)由原來的1.5度降為1.25度,而且使用剛性較強(qiáng)的鉆具結(jié)構(gòu),即由原來的5柱加重鉆桿改換為6根165.1mm鉆鋌。在滿足井身軌跡控制的同時(shí),避免出現(xiàn)較大狗腿度,確保井眼軌跡圓滑, 降低摩阻和扭矩,為后期施工打好基礎(chǔ);配合好定向人員,杜絕定點(diǎn)循環(huán),重點(diǎn)提示進(jìn)入沙二段以后,嚴(yán)禁定點(diǎn)循環(huán),防止 “大肚子”和“狗腿子”井眼發(fā)生。定向以后,及時(shí)搞好短起下,要及時(shí)搞好短起下,每100-150米搞一次,避免巖屑床的形成。配合好定向人員,搞好井身軌跡,杜絕定點(diǎn)循環(huán),防止“大肚子”和“狗腿子”井眼發(fā)生。定向增斜段鉆具組合:φ215.9mm牙輪鉆頭+φ172mm1.25度單彎動(dòng)力鉆具+φ165.1mm無磁鉆鋌+φ165.1mm鉆鋌×6根+φ127mm鉆桿300m+φ212mm螺旋擴(kuò)大器+φ127mm鉆桿。
2.1.3加入螺旋擴(kuò)大器增加下部鉆具穩(wěn)定性。通過加入φ212mm螺旋擴(kuò)大器增加下部鉆具穩(wěn)定性,基本保持穩(wěn)斜或微增,避免頻繁扭方位或糾斜滑動(dòng)鉆進(jìn),導(dǎo)致狗腿角變化較大,井身軌跡不圓滑。穩(wěn)斜段通過調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)控制井斜,“少滑動(dòng),多復(fù)合”,提高復(fù)合鉆進(jìn)比例,實(shí)現(xiàn)位移的有效延伸。穩(wěn)斜段鉆具組合:φ215.9mmPDC鉆頭+φ172mm1.25度單彎動(dòng)力鉆具+φ212mm螺旋擴(kuò)大器+127mm無磁承壓鉆桿+5柱加重鉆桿+φ127mm鉆桿300m+φ212mm螺旋擴(kuò)大器+φ127mm鉆桿。鉆井參數(shù)由定向人員與技術(shù)員根據(jù)鉆具組合和實(shí)際情況來定。
2.2優(yōu)選和改進(jìn)高效PDC鉆頭技術(shù)。
2.2.1 優(yōu)選目標(biāo)。提高機(jī)械鉆速,縮短鉆井周期。同時(shí)減少產(chǎn)層浸泡時(shí)間,避免泥頁巖縮頸,保障井壁穩(wěn)定。
2.2.2 改進(jìn)方法。從鉆頭的切削元件、切削角度和齒的布局等方面進(jìn)行改進(jìn)5刀翼PDC鉆頭,保證鉆頭在破巖過程中較小扭矩和快速吃入地層,又能迅速排屑,保證鉆頭快速鉆進(jìn),提高機(jī)械鉆速。改進(jìn)后5刀翼PDC鉆頭定向鉆進(jìn)時(shí)具有保徑短、定向工具面穩(wěn)定、側(cè)向能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)具有切削能力強(qiáng)、扭矩小、鉆速快的優(yōu)點(diǎn)。水平段使用特制5FPDC鉆頭,雙排切削結(jié)構(gòu),適用于研磨性較強(qiáng)地層,能延長鉆頭使用壽命,增加單只進(jìn)尺;大排屑槽,減少重復(fù)破碎,提高機(jī)械鉆速同時(shí)延長鉆頭壽命;優(yōu)化水力布局,為鉆頭提供較好水力覆蓋。
2.3優(yōu)選鉆井液體系
2.3.1 上部地層鉆井液體系
二開時(shí)采用大循環(huán)清水鉆進(jìn),并按照0.3%~0.5%的高濃度配制聚丙烯酰胺(分子量為300~500萬)膠液加入大循環(huán)池中,以絮凝沉淀鉆屑;同時(shí)為保證鉆頭鉆出的巖屑不在井眼中過多的細(xì)分散,因此,聚丙烯酰胺膠液一定要分為兩路加入,即一部分直接從振動(dòng)篩出口加到循環(huán)池中,另一部分從泥漿泵上水口加入。這樣做的好處為,即可保證鉆頭破碎的巖屑不過多分散,又可保證鉆屑返至地面后能被立即沉淀。當(dāng)鉆至井深約1000~1100m后改小循環(huán),固控設(shè)備全部開啟:振動(dòng)篩采用100目篩布,配合除砂器、并采用處理量為60m??3的離心機(jī),同時(shí)繼續(xù)加入聚丙烯酰胺膠液并輔以大量清水,嚴(yán)格控制鉆井液中的劣質(zhì)固相含量,維持鉆井液膨潤土含量在(30~45)g/L。隨著井深的增加振動(dòng)篩應(yīng)采用120目以上的篩布. 鉆井液應(yīng)遵循“三低一適當(dāng)”的原則,即:低粘、低切、低固含、適當(dāng)?shù)闹袎菏ú荒苓^早降低中壓失水)。黏度控制在30~40 s,加入適量的改性銨鹽,調(diào)整鉆井液流型,配合大排量的水力作用,將上部形成“開放式井眼”為下部地層施工做好防糊準(zhǔn)備,以利于提高鉆速。在上部地層鉆進(jìn)時(shí),應(yīng)盡量避免加入SJ-1、CMC或NaOH、Na2CO3等藥品,因?yàn)檫@些藥品的加入,一是SJ-1、CMC能提高鉆井液濾液粘度;二是NaOH、Na2CO3能促進(jìn)地層中粘土細(xì)分散,過早的造漿。這些因素對(duì)鉆井液稠度系數(shù)有影響,容易使鉆屑粘附在井壁上,加上鉆具旋轉(zhuǎn)帶來的壓實(shí)作用,不利于井眼的清潔,易造成糊井眼現(xiàn)象。
2.3.2 斜井段上部鉆井液體系
斜井段進(jìn)入東營組底部后,應(yīng)選用聚合物(潤滑)防塌鉆井液體系:嚴(yán)格控制膨潤土含量,應(yīng)及時(shí)調(diào)整好鉆井液流型和控制鉆井液中壓濾失量:一般鉆井液中按照鉆井液總量加入0.1%Na2CO3+0.4%NaOH+1%(WFL-1)+(3~5)%褐煤+1%油基潤滑劑+0.3%PAM,調(diào)整鉆井液漏斗粘度40s左右,塑性粘度10~15mpa·s之間,動(dòng)切力5~7pa之間,中壓失水不大于5ml,從而保證鉆井液具有良好的潤滑防卡、攜砂、防塌性能。
2.3.3 斜井段下部鉆井液體系
斜井段下部段選用鋁胺基潤滑鉆井液體系:進(jìn)入沙二段轉(zhuǎn)換為鋁胺聚合物鉆井液體系,按井漿總量加入0.5~0.7%PAM+2%改性瀝青+2~3%磺化酚醛樹脂+0.5~1% SF-1+1~1.5%AP-1+0.5~1%鋁基聚合物+1.5%磺酸鹽共聚物??刂沏@井液濾失量小于4ml。隨著井身的增加每班把上述處理劑配成膠液維護(hù)必須達(dá)到設(shè)計(jì)含量。及時(shí)加入潤滑材料,隨著井深和密度的增加摩阻也越來越大,調(diào)整鉆井液保持良好的流動(dòng)性,加入固體潤滑劑配合極壓潤滑劑保持鉆井液摩阻系數(shù)小于0.1。
2.4優(yōu)化完井技術(shù)提高電測(cè)成功率
完鉆前30—50m,先將鉆井液進(jìn)行調(diào)整,改變其流動(dòng)性,充分洗井,鉆完設(shè)計(jì)井深后,大排量循環(huán)洗井至振動(dòng)篩基本無砂子返出,然后進(jìn)行短起下鉆通井。短起下的一般原則是:①起出新井眼②短起至正常井段③短起至直井段④時(shí)間允許盡量多起⑤井下有顯示要進(jìn)行多次短起下,直至正常。
通過短起下,一則可以把井壁粘附的砂子通劃下來,以利于循環(huán)時(shí)帶出,保證井眼干凈、暢通;二則破壞巖屑床,通過增加鉆井液的靜止時(shí)間,利用鉆井液的觸變性,將原來井眼內(nèi)帶不出的砂子帶出井眼。電測(cè)封井:電測(cè)前循環(huán)洗井時(shí),應(yīng)遵循低粘洗井、高粘封井的原則進(jìn)行。在低粘(低于鉆進(jìn)過程中5~10s)循環(huán)洗凈后,可提高全井粘度(高于完鉆時(shí)5-10s左右),增加鉆井液懸浮能力。振動(dòng)篩無砂子后加入玻璃微珠、固體潤滑劑,封斜井段,這樣減少電測(cè)儀器與井壁直接接觸的機(jī)會(huì)。正式起鉆前干通6-8柱鉆桿,這樣保證了電測(cè)成功率。
3實(shí)施效果
3.1施工完成井情況。今年完成萊10-斜101等4口井,施工順利,無任何復(fù)雜情況的發(fā)生,平均井深3047.5米,電測(cè)成功率均為100%,平均機(jī)械鉆速從17.21米/小時(shí),提高至22.29米/小時(shí)。
3.2技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益與推廣應(yīng)用前景
鋁胺聚合物鉆井液具有優(yōu)良的頁巖抑制性、抗污染能力、熱穩(wěn)定性好,而且無毒環(huán)保,是對(duì)付強(qiáng)水敏地層、軟泥鹽層、鹽膏層等復(fù)雜地層優(yōu)良的鉆井完井液體系。通過該技術(shù)的運(yùn)用,能有效的控制地層粘土顆粒的水化分散,頁巖抑制性強(qiáng)、能有效的降低泥餅滲透率,封堵巖石空隙,加強(qiáng)了井壁的穩(wěn)定能力.避免復(fù)雜情況及事故的發(fā)生,極大地提高機(jī)械鉆速,增加經(jīng)濟(jì)效益。通過采取以上措施,今年完成萊10-斜101等4口井,施工順利,無任何復(fù)雜情況的發(fā)生,平均井深3047.5米,電測(cè)成功率均為100%,平均機(jī)械鉆速從17.21米/小時(shí),提高至22.29米/小時(shí)。同時(shí),由于施工順利,施工速度加快對(duì)節(jié)約其它鉆井用材料,保護(hù)油氣層均有良好效果,綜合經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益十分顯著,具有很好的推廣應(yīng)用前景。