水平井鉆井提速難點(diǎn)與技術(shù)對(duì)策分析

吳小光

[摘 要]研究井區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起中拐凸起。在此區(qū)塊部署水平井，鉆井過(guò)程中主要存在上部地層承壓能力低、易漏，中部泥巖水敏性強(qiáng)、易垮，下部石地層裂縫發(fā)育易漏溢等問(wèn)題，常發(fā)生阻卡、劃眼等復(fù)雜，極易引發(fā)惡性事故。本文通過(guò)分析井區(qū)以往鉆井情況，開(kāi)展了井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化、個(gè)性化鉆頭選型、鉆井液性能優(yōu)化、軌跡控制優(yōu)化、安全鉆井等提速技術(shù)試驗(yàn)，解決了制約區(qū)塊鉆井的施工難題，為后續(xù)施工提供一些借鑒。

[關(guān)鍵詞]水平井；準(zhǔn)噶爾盆地；阻卡劃眼；技術(shù)難題；對(duì)策

中圖分類號(hào)：TU639 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）14-0023-01

研究井區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起中拐凸起，井型多為水平井。該區(qū)塊水平井鉆井過(guò)程中，井漏、阻卡頻繁，復(fù)雜時(shí)率高、施工周期長(zhǎng)，對(duì)區(qū)塊規(guī)模上產(chǎn)影響較大。通過(guò)分析該區(qū)地質(zhì)、鉆井難點(diǎn)開(kāi)展技術(shù)試驗(yàn)，解決了制約井區(qū)水平井的鉆井技術(shù)難題，對(duì)加快該區(qū)塊規(guī)模開(kāi)發(fā)具有一定借鑒意義。

1鉆井概況

1.1 井身結(jié)構(gòu)

1.2 前期鉆井簡(jiǎn)況

2016年3口完成井平均工期122.87d，平均機(jī)械鉆速4.30m/h，平均復(fù)雜時(shí)率17.23%。復(fù)雜主要以井漏、阻卡、漏溢為主，見(jiàn)表1。

2區(qū)塊鉆井難點(diǎn)

（1）砂礫巖發(fā)育，地層承壓能力低；（2）泥巖水敏性強(qiáng)易垮塌，井壁穩(wěn)定性差；（3）石炭系地層以凝灰?guī)r、安山巖為主，地層可鉆性差，地層裂縫發(fā)育含氣，易漏易出，井控風(fēng)險(xiǎn)高；（4）二開(kāi)斜井段鉆遇三疊系、二疊系、石炭系地層，巖性不均質(zhì)，鉆速低，提速難度大。

3鉆井提速技術(shù)

通過(guò)對(duì)井區(qū)完成井資料分析，主要從井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化、個(gè)性化鉆頭優(yōu)選、鉆井液性能優(yōu)化、軌跡控制優(yōu)化、防漏堵漏、安全鉆井等方面入手，開(kāi)展提速工作。

3.1 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化

鑒于前期鉆井過(guò)程中主要存在復(fù)雜時(shí)率高、定向段鉆速慢等難題，對(duì)井身結(jié)構(gòu)和施工方案不斷優(yōu)化。（1）調(diào)整技術(shù)套管下深，鉆至進(jìn)入石炭系 15～20m中完。原設(shè)計(jì)：二開(kāi)鉆至A點(diǎn)，石炭系同處同一裸眼段，存在漏溢后導(dǎo)致垮塌加劇矛盾；定向段以滑動(dòng)鉆進(jìn)為主，鉆速慢、周期長(zhǎng)，泥巖浸泡時(shí)間長(zhǎng)。優(yōu)化方案：快速鉆穿，下技套封隔復(fù)雜層位，為后續(xù)石炭系安全鉆進(jìn)打下基礎(chǔ)，減少?gòu)?fù)雜；（2）上調(diào)造斜點(diǎn)，穩(wěn)斜鉆進(jìn)。造斜點(diǎn)2800m左右，定向增斜鉆進(jìn)，下入PDC鉆頭工具面不穩(wěn)、定向機(jī)速緩慢（1～1.5m/h），只能使用牙輪鉆頭，滑動(dòng)鉆進(jìn)機(jī)速低，井眼狗腿度大，井眼失穩(wěn)幾率高。優(yōu)化方案：上調(diào)造斜點(diǎn)至2 730m左右，在地層穩(wěn)斜鉆進(jìn)，以復(fù)合鉆進(jìn)為主，使用PDC鉆頭鉆進(jìn)機(jī)速高，井眼軌跡圓滑，井壁穩(wěn)定性好。

3.2 個(gè)性化鉆頭優(yōu)選

前期鉆井過(guò)程中，機(jī)械鉆速較低，主要制約因素為二開(kāi)定向段以滑動(dòng)、增斜鉆進(jìn)為主，一般使用牙輪鉆頭；三開(kāi)地層以凝灰?guī)r、安山巖為主，巖性不均質(zhì)，研磨性強(qiáng)，鉆頭報(bào)廢率高。一般情況下，二開(kāi)直井段使用2只PDC鉆頭，二開(kāi)定向段使用7牙輪鉆頭，三開(kāi)水平段使用5只牙輪鉆頭。通過(guò)開(kāi)展PDC鉆頭優(yōu)選技術(shù)試驗(yàn)，提高了定向段、水平段鉆頭行程機(jī)械鉆速，形成一套適用鉆頭序列。

3.3 鉆井液性能優(yōu)化

二開(kāi)段原為鉀鈣基聚磺鉆井液體系，因垮塌嚴(yán)重，改為鉀鈣基聚胺鉆井液體系，仍無(wú)法抑制系，定向段使用多元協(xié)同有機(jī)鹽體系，體系強(qiáng)抑制性有助于抑制泥巖地層水化，提高井壁穩(wěn)定性。性能維護(hù)要點(diǎn)：（1）二開(kāi)上部井段。強(qiáng)化上部地層強(qiáng)抑制，保持包被劑含量0.8%以上，Cl-60000mg/L以上；提高八道灣組地層封堵能力，加1%KZ-2、2%～3%石灰石粉、2%～3%KZ-5、2%磺化瀝青粉，提高泥餅的防透性漏失；（2）二開(kāi)斜井段。提高鉆井液穩(wěn)定性，瀝青含量3%～15%，隨鉆加入WC-1、QCX-1，API失水<3mL、HTHP/120℃失水<10mL；進(jìn)入烏爾禾地層前加入1%～2%胺基抑制劑、10%～35%有機(jī)鹽，降低鉆井液中的自由水活度，增強(qiáng)抑制性；加入XC調(diào)整鉆井液流變性，進(jìn)入大斜度前將動(dòng)塑比上調(diào)至0.32～0.50；（3）三開(kāi)水平段。重點(diǎn)防漏、防卡、防漏轉(zhuǎn)噴，提高攜帶能力，強(qiáng)化泥漿的潤(rùn)滑性（摩阻<4度）和失水造壁性（失水<3.5mL）。

3.4 軌跡控制優(yōu)化

（1）軌跡設(shè)計(jì)原則。采用“直-增-穩(wěn)”剖面設(shè)計(jì)，最大狗腿度小于6°/30m。通過(guò)優(yōu)化軌跡設(shè)計(jì)，降低井眼軌跡控制難度；（2）加強(qiáng)直井段監(jiān)測(cè)。嚴(yán)格保證直井段井身質(zhì)量，為定向施工創(chuàng)造良好的條件；（3）提高造斜點(diǎn)。為消減因直井段位移導(dǎo)致定向段造斜率大等問(wèn)題，直井段提前下入螺桿與PDC鉆頭，提前扭方位，為定向造斜打好基礎(chǔ)；（4）優(yōu)化軌跡控制。利用地層井斜、方位變化規(guī)律提前預(yù)設(shè)軌跡，增加復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)間，提高機(jī)械鉆速；（5）選用7頭低轉(zhuǎn)速高扭矩長(zhǎng)壽命螺桿，三開(kāi)水平段井實(shí)現(xiàn)1趟。

3.5 防漏堵漏技術(shù)

開(kāi)展井漏機(jī)理研究，進(jìn)為主，確定堵漏配方：（1）鉆進(jìn)中若發(fā)生輕微滲漏，集中加入1%KZ-2、2%～3%石灰石粉、2%～3%KZ-5、2%磺化瀝青粉；（2）漏速較快時(shí)，配8%～10%堵漏劑橋堵：25～30m3井漿+2%KZ-2+3%～5%KZ-4+2%～3%KZ-5；（3）加入瀝青類材料、WC-1等提高鉆井液造壁封堵能力，瀝青含量達(dá)到5%以上，API失水控制在3.5mL以下；（4）石炭系地層。隨鉆堵漏時(shí)加入3% KZ-5+3%石灰石粉，濃度維持在3%。

3.6 安全鉆進(jìn)措施

（1）二開(kāi)防阻卡措施。制定不同層段鉆井液關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)控制措施；上部井段—低粘切、大排量，快速鉆進(jìn)，強(qiáng)化長(zhǎng)短提；下部井段—調(diào)整鉆井參數(shù)，精心操作，鉆穿礫石夾層；（2）二開(kāi)防井漏措施。上部井段—控制鉆井液密度，降低巖屑濃度；下部井段—提前加入隨鉆堵漏劑、控制下鉆速度，緩慢開(kāi)泵；中完作業(yè)—嚴(yán)控中途洗井位置、排量及時(shí)間；（3）三開(kāi)防井漏措施。大排量鉆進(jìn)、定期短提，破壞巖屑床，增強(qiáng)攜巖能力；微裂縫漏失主要降排量、加入隨鉆堵漏劑；裂縫性失返漏失立即起至安全井段配漿堵漏，以細(xì)顆粒堵漏為主，若無(wú)效加入綜堵，或起鉆下常規(guī)鉆具堵漏；（4）完井措施。逐次加入扶正器通井，遇阻時(shí)以劃眼通過(guò)方式處理，通順井眼；增加中途頂通、洗井次數(shù)，防止蹩堵造成井漏；承壓試驗(yàn)采用重漿、大排量模；（5）井控技術(shù)措施。目的層石炭系地層以先漏后溢為主要特點(diǎn)，高度重視井漏，發(fā)現(xiàn)失返性漏失立即按照1.5～2倍鉆具體積吊灌起鉆，迅速組織人員堵漏；石炭系溢流以氣侵為主，表現(xiàn)為井漏后圈閉壓力釋放，處理原則以節(jié)流循環(huán)排氣為主，緩慢上提密度為輔；強(qiáng)化坐崗制度和干部值班制度；明確匯報(bào)程序，按照規(guī)定程序（預(yù)案）處理。

4 認(rèn)識(shí)與建議

（1）井區(qū)二開(kāi)地層穩(wěn)定性差，易發(fā)生垮塌、阻卡，是制約該區(qū)提速的主要因素；（2）通過(guò)開(kāi)展井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化、個(gè)性化鉆頭優(yōu)選、鉆井液性能優(yōu)化、軌跡控制優(yōu)化和復(fù)雜預(yù)防等技術(shù)試驗(yàn)，同比鉆井工期縮短26.03%，實(shí)現(xiàn)提速增效；（3）通過(guò)技術(shù)實(shí)踐，采用維持鉆井液密度不變，通過(guò)節(jié)流循環(huán)堵漏排氣的方式處理氣侵，實(shí)現(xiàn)了溢流可控、安全鉆井；（4）通過(guò)逐次加穩(wěn)定器通井方式通順井眼、下套管過(guò)程中分井段小排量頂出環(huán)空氣侵污染鉆井液，完井作業(yè)施工順利。

參考文獻(xiàn)

[1]張偉，等.昌吉致密油水平井組工廠化鉆井認(rèn)識(shí)及實(shí)踐.新疆石油科技，2016，24（1）.