海南福山花場深井鉆井技術(shù)探討

徐強

【摘 要】福山油田地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在多套壓力系統(tǒng)。其中下第三系潿洲組易縮徑、流沙港組泥頁巖層理、微裂縫發(fā)育，花場地區(qū)斷裂帶發(fā)育，地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，極易出現(xiàn)泥頁巖坍塌和電測遇阻等復(fù)雜情況。通過對花場某井施工過程中重難點分析，提出了優(yōu)快鉆井及井眼優(yōu)化等措施，為該區(qū)塊鉆井施工提供了可借鑒經(jīng)驗。

【關(guān)鍵詞】福山油田；花場

一、前言

福山油田福山凹陷位于海南島瓊北地區(qū)和瓊州海峽，是北部灣盆地中次級負(fù)向構(gòu)造單元。其主要勘探開發(fā)區(qū)塊為花場、花東、白蓮和美臺。施工井是部署在花場構(gòu)造的一口預(yù)探井，為該區(qū)塊的一口超過4000m的深井。通過優(yōu)化鉆頭選型、井眼軌跡控制及井眼凈化等措施，實現(xiàn)了該井的優(yōu)快安全鉆進(jìn)，鉆完井周期、機械鉆速均大幅優(yōu)于鄰井，為該區(qū)塊深井鉆井提供了經(jīng)驗。

下第三系流沙港組地層層理、微裂縫發(fā)育、成巖性差，相對破碎，在鉆井過程中易發(fā)生坍塌掉塊，造成卡鉆、起下鉆遇阻、電測遇阻等故障復(fù)雜。全巖礦物主要以石英和粘土礦物為主，粘土礦物主要以伊利石/蒙脫石混層、伊利石為主。地質(zhì)取心面如鏡面，泥巖為硬脆性泥巖，當(dāng)與水接觸時，蒙脫石易吸水膨脹分散，在鉆具的外力作用下極易沿節(jié)理面破裂，若鉆井液密度偏低，易導(dǎo)致井壁巖石發(fā)生強度破壞，致使井壁失穩(wěn)。

二、鉆井難點與措施

根據(jù)地層特點，施工過程中主要存在以下鉆井難點：

1.五段制井眼軌跡控制難

福山油田鉆井施工過程井身結(jié)構(gòu)以直-增-穩(wěn)-降-穩(wěn)的五段制為主，長直井段及長穩(wěn)斜段同時存在，地層傾角變化大，軌跡控制較難。目前施工過程中，常規(guī)鉆進(jìn)時以塔式鐘擺鉆具為主，PDC定向鉆進(jìn)過程工具面不穩(wěn)，深井階段不能通過定向調(diào)節(jié)軌跡，易造成低效施工。

2.潿洲組易縮徑

下第三系潿洲組主要為紫紅色泥巖、灰紫色泥巖、砂礫巖互層，下部灰色細(xì)砂巖夾褐灰色泥巖。另外，鉆進(jìn)過程中為了快速鉆進(jìn)，潿洲組控制密度，進(jìn)一步加劇了井眼的縮徑，造成起鉆困難，處理耗時較長。

3.三開井段井眼凈化難

三開施工過程中，特別是有一定井斜或井深以后，常常出現(xiàn)返出巖屑與實際進(jìn)尺不相符，甚至出現(xiàn)不出砂的情況，進(jìn)而發(fā)展為憋泵、起鉆遇卡等復(fù)雜情況。

4.流沙港組井壁易失穩(wěn)，造成井下復(fù)雜

下第三系流沙港組地層層理、微裂縫發(fā)育、成巖性差，相對破碎，在鉆井過程中易發(fā)生坍塌掉塊，若掉塊較大則造成卡鉆、起下鉆遇阻、電測遇阻等故障復(fù)雜。

5.井溫高，動力工具使用壽命短

通過鄰井測溫情況分析，地溫梯度在3.21-3.32℃/100m，以該區(qū)塊施工的一口井為例，預(yù)計井底溫度最高148.06℃；最低143.65℃，較高的井底溫度不僅對泥漿抗高溫性有較高要求，井下動力鉆具的使用壽命也較短。

三、技術(shù)措施

1.井眼軌跡控制問題

（1）根據(jù)現(xiàn)場多口井的嘗試，上直段采用塔式鐘擺鉆具并保證一定數(shù)量的鉆鋌。牙輪在該區(qū)塊某井鉆井過程中，近1500米井段最大井斜角小于1°，機械鉆速高達(dá)35.5m/h，做到了防斜打直和快速鉆進(jìn)的統(tǒng)一兼顧。

（2）優(yōu)化定向PDC的選型。以往定向工作量均由牙輪鉆頭來完成，通過多口井的嘗試，使用了淺平冠型，16mm雙排切削齒，五刀翼設(shè)計，較高齒密度，從而增加鉆頭的工作穩(wěn)定性和穿夾層的能力的鉆頭，但同時存在PDC定向降斜過程中工具面不穩(wěn)，無法定向等難題，造成低效施工。

2.潿洲組縮徑問題

潿洲組以砂泥巖互層為主，可鉆性好，鉆進(jìn)過程中鉆井液密度盡量靠近設(shè)計下線，以獲得較高機械鉆速，同時及時短起下。根據(jù)現(xiàn)場試驗，一般24小時～36小時進(jìn)行一次短起下，能夠很好的解決潿洲組縮徑問題。

3.井眼凈化問題

鉆進(jìn)過程中，巖屑床及較大掉塊淤積在井筒內(nèi)，常常會造成憋泵、摩阻扭矩大幅增加、起鉆遇卡等井下復(fù)雜情況。

（1）定期的短起下，做到主動的破壞巖屑床。

（2）合理的轉(zhuǎn)速及環(huán)空返速。對于小井眼，要達(dá)到較理想的清洗效果，鉆柱轉(zhuǎn)速應(yīng)達(dá)到70-80r/min，在機泵等設(shè)備能夠承受的范圍內(nèi)提高返速，力爭循環(huán)排量達(dá)到35L/S以上，增加對井壁的沖刷。

（3）合理的調(diào)整鉆井液性能，清除巖屑床。低粘紊流和重漿能夠很好的達(dá)到清除巖屑床的目的。流沙港組存在巨厚的泥巖段，考慮到井壁的穩(wěn)定性，現(xiàn)場泵入調(diào)整后的鉆井液均為“段塞”，低粘鉆井液和重漿均能夠?qū)⑵綍r不能正常帶出的掉塊及鉆屑清除掉，現(xiàn)場兩種方法均能將3-4cm鉆進(jìn)過程無法返出的掉塊帶出。

4.流沙港組井壁失穩(wěn)問題

福山油田流沙港組的井壁失穩(wěn)主要是由力學(xué)、物理化學(xué)共同作用的效果。在保證力學(xué)穩(wěn)定，即適當(dāng)?shù)拿芏鹊那闆r下，強化物理封堵和化學(xué)的抑制性，同時盡量減少鉆具的機械碰撞，避免硬脆性泥巖的失穩(wěn)。

現(xiàn)場鉆井液配方：重晶石粉+2%-3%防塌劑+3%-4%SMP+3%-4%SPNH+0.5%-1%聚氨+30g/l-40g/l膨潤土。性能能維護(hù)方面控制中壓和高溫高壓失水。

通過現(xiàn)場井的應(yīng)用，完井電測井徑擴大率控制在10%左右，鉆完井過程均無復(fù)雜發(fā)生。

5.井下動力鉆具使用壽命的問題

福山油田井溫高，井溫梯度大，常規(guī)螺桿鉆具壽命均在120h以下。

四、結(jié)論及建議

1.上直段采用塔式鐘擺鉆具鉆進(jìn)并保證一定數(shù)量的鉆鋌，在常規(guī)鉆進(jìn)井段能夠較好的控制井斜；進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)定向PDC鉆頭。

2.通過及時的短起下解決潿洲組縮徑的問題。

3.通過改變鉆井液性能，并與工程措施相配合，解決三開井段的攜巖要求。

4.使用物理封堵和化學(xué)抑制性好的鉆井液。

5.使用壽命更長的等壁厚螺桿，減少低效施工。