小井眼水平井測(cè)井難點(diǎn)及技術(shù)對(duì)策研究

孫鳳濱

摘 要：隨著油氣資源的不斷開(kāi)發(fā)，淺層及其它易開(kāi)發(fā)的油氣資源越來(lái)越少，開(kāi)發(fā)難度大的砂礫巖、超深儲(chǔ)層越來(lái)越多。面對(duì)研究地區(qū)超深、高溫、井漏等測(cè)井施工難點(diǎn)，通過(guò)開(kāi)展工藝研究和實(shí)際應(yīng)用，形成了一套針對(duì)該地區(qū)的水平井測(cè)井工藝和配套技術(shù)，進(jìn)一步提升了復(fù)雜水平井測(cè)井能力。該工藝技術(shù)實(shí)施后，鉆具輸送測(cè)井一次成功率由45%提升到89%，應(yīng)用效果顯著。

關(guān)鍵詞：油氣資源；超深小井眼；測(cè)井施工；工藝技術(shù)；水平井；儀器選擇

研究地區(qū)是油田增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要陣地，目前，受該區(qū)超深、高溫、井漏等復(fù)雜條件限制，水平井鉆具輸送測(cè)井一次成功率較低。通過(guò)開(kāi)展對(duì)水平井測(cè)井工藝技術(shù)研究，形成了一套針對(duì)井眼準(zhǔn)備、儀器和水平井工具、井控工藝三方面的配套技術(shù)措施。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，鉆具輸送測(cè)井一次成功率由45% 提高到89%，應(yīng)用效果顯著。

1 研究地區(qū)測(cè)井現(xiàn)狀

目前，研究地區(qū)水平井測(cè)井主要有鉆具輸送測(cè)井和存儲(chǔ)式測(cè)井2 種工藝，存儲(chǔ)式測(cè)井工藝受儀器設(shè)計(jì)上的局限性，取得的資料無(wú)法滿足儲(chǔ)層精細(xì)評(píng)價(jià)的要求，常規(guī)的濕接頭水平井工藝受以下因素影響，導(dǎo)致測(cè)井施工一次成功率偏低。

（1）該區(qū)大斜度井、水平井平均完鉆井深超過(guò) 7700m（目前最深達(dá) 8754.2m），實(shí)測(cè)井底溫度在 155-160℃左右。由于儀器傳輸時(shí)間較長(zhǎng)，儀器在高溫環(huán)境下停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致儀器性能下降。研究地區(qū)超深、高溫條件對(duì)儀器的耐溫性能提出了更高要求。

（2）該區(qū)水平井目的層主要為 120.65mm、149.2mm 井眼，實(shí)鉆全角變化率達(dá) 25～30°/30m，為了保證儀器串能順利通過(guò)造斜率大的井段，工區(qū)內(nèi)主要使用公式[1]計(jì)算儀器串的最大剛性長(zhǎng)度。

式中 R 為井眼曲率半徑（R=5729.66/B，B 為每 100m 井斜變化率），單位為 m，Bit 為鉆頭尺寸，單位為 m，OD 為最大儀器外徑，單位為m。在 120.65mm 井眼條件下，允許的儀器串鋼性長(zhǎng)度僅有約 4-6m，而常規(guī)的儀器串標(biāo)準(zhǔn)組合長(zhǎng)度超過(guò) 30m，高溫小井眼儀器串長(zhǎng)超過(guò) 40m，對(duì)儀器串的組合方式有很大的局限性。

（3）非標(biāo)鉆具因在提速增效上的優(yōu)勢(shì)在研究地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，也限制水平井工具的使用。目前，工區(qū)主要使用的均為標(biāo)準(zhǔn)扣型的旁通短節(jié)、公頭外殼，受下部鉆具水眼、非標(biāo)鉆具扣型等因素限制，現(xiàn)有的水平井工具均無(wú)法使用。例如某A井目的層井眼為 120.65mm，下部 3 1/2”非標(biāo)鉆具水眼僅有41mm，上部為 4”非標(biāo)鉆具，濕接頭母頭總成（工區(qū)最小外徑為46mm）、旁通短節(jié)等均無(wú)法使用，需要更換油管進(jìn)行測(cè)井作業(yè)，考慮油管強(qiáng)度受限，耗時(shí)較長(zhǎng)，被迫選擇免測(cè)。

（4）該區(qū)目的層位為奧陶系中統(tǒng)一間房組、中下統(tǒng)鷹山組，目的層儲(chǔ)層裂縫、孔洞極其發(fā)育，大部分井目的層鉆進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)漏失，溢流等復(fù)雜情況，給測(cè)井作業(yè)帶來(lái)很大的井控風(fēng)險(xiǎn)。

2 測(cè)井工藝及配套技術(shù)

2.1 井眼準(zhǔn)備

井眼是否通暢是鉆具輸送測(cè)井能否成功的關(guān)鍵。通過(guò)不斷摸索，形成了針對(duì)該地區(qū)的通井措施：完鉆后循環(huán)鉆井液至振動(dòng)篩上無(wú)巖屑，短起至套管鞋，再下至井底循環(huán)鉆井液兩周以上，起鉆進(jìn)行測(cè)井作業(yè)。同時(shí)，對(duì)阻卡井段進(jìn)行劃眼處理，并進(jìn)行短起下驗(yàn)證。對(duì)于 120.65mm 井眼，應(yīng)用稠漿充分洗井，將硬質(zhì)雜物帶出。對(duì)于井漏無(wú)法建立循環(huán)的井，也應(yīng)要求現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行干通作業(yè)。

2.2 測(cè)井安全作業(yè)時(shí)間

目前，工區(qū)主要用油氣上竄速度法計(jì)算測(cè)井安全穩(wěn)定時(shí)間，但結(jié)合研究地區(qū)井漏伴隨油氣顯示活躍的特點(diǎn)，無(wú)法準(zhǔn)確求取油氣上竄速度。推薦采用“靜止法”求取測(cè)井安全作業(yè)時(shí)間（即靜止一個(gè)測(cè)井周期觀察井內(nèi)是否穩(wěn)定）。對(duì)于持續(xù)漏失的井，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)準(zhǔn)確求取漏失速度，并根據(jù)漏失速度確定測(cè)井過(guò)程中的灌漿量。在測(cè)井施工前，應(yīng)充分進(jìn)行循環(huán)排氣處理，保證井眼穩(wěn)定。同時(shí)，應(yīng)實(shí)時(shí)對(duì)井口液面情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)于測(cè)井井控風(fēng)險(xiǎn)較大的井，應(yīng)縮短液面監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔。

2.3 儀器和水平井工具

2.3.1 儀器串組合

考慮該區(qū)水平井井眼曲率較大，儀器串剛性長(zhǎng)度較短，在進(jìn)行施工設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)拆短儀器串、分趟測(cè)量，合理加裝柔性短節(jié)的原則，以保證儀器能夠順利通過(guò)井眼曲率大的井段。儀器串組合中聲系、柔性短節(jié)等是儀器串受力脆弱部位，在計(jì)算柔性短節(jié)數(shù)量時(shí)，應(yīng)考慮儀器本身的柔性，盡量少用柔性短節(jié)。

2.3.2 儀器選擇

目前，工區(qū)儲(chǔ)備了耐溫 260℃的高溫小井眼儀器和耐溫200℃常規(guī)高溫儀器兩種，但兩種儀器均帶保溫瓶，在長(zhǎng)時(shí)間傳輸儀器過(guò)程中，儀器內(nèi)部溫度上漲過(guò)快，導(dǎo)致儀器性能快速下降。結(jié)合工區(qū)施工成功經(jīng)驗(yàn)，推薦使用耐溫 175℃、不帶保溫瓶的原裝進(jìn)口 EXCELL2000 系列儀器，同時(shí)，在傳輸施工前，建議先纜下儀器檢查儀器狀態(tài)，確保儀器工作正常。

2.3.3 設(shè)計(jì)小直徑棒式水平井工具

針對(duì)濕接頭母頭總成外徑受鉆具水眼內(nèi)徑限制的問(wèn)題，工區(qū)研制了新一代小直徑棒式水平井工具，相比傳統(tǒng)的濕接頭水平井工藝，改進(jìn)了以下工藝技術(shù)（1）將濕接頭母頭總成外徑縮小為 34mm，使其適用于工區(qū)目前所有的鉆具水眼，不用再施工時(shí)更換油管進(jìn)行傳輸作業(yè)；（2）在公頭總成上部設(shè)計(jì)單項(xiàng)過(guò)濾結(jié)構(gòu)提高對(duì)接一次成功率。在儀器傳輸過(guò)程中，單項(xiàng)過(guò)濾結(jié)構(gòu)可阻止環(huán)空雜物在公針處堆積造成對(duì)接失?。辉陂_(kāi)泵循環(huán)時(shí)，可將水眼中的固相物質(zhì)通過(guò)公頭外殼循環(huán)孔循環(huán)出去。

2.3.4 旁通短節(jié)和公頭外殼的選擇

目前，在工區(qū)使用了幾十種扣型不同的非標(biāo)鉆具，給旁通短節(jié)和公頭外殼的配備帶來(lái)極大的不便。針對(duì)此種情況，推薦由現(xiàn)場(chǎng)提前準(zhǔn)備相應(yīng)扣型的轉(zhuǎn)換接頭，并保證接頭抗拉強(qiáng)度滿足施工要求。

2.4 鉆具輸送測(cè)井井控工藝

在鉆具輸送測(cè)井過(guò)程中，井口鉆具和電纜是同時(shí)存在的，若井內(nèi)起壓時(shí)，可迅速關(guān)閉環(huán)型防噴器進(jìn)行平推壓井作業(yè)（工區(qū)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，在電纜受力時(shí)，環(huán)型防噴器在高、低壓情況下均可實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆具和電纜的密封）。同時(shí)，考慮環(huán)型防噴器不能長(zhǎng)時(shí)間關(guān)井，工區(qū)設(shè)計(jì)了一種電纜快速固定裝置，該裝置可實(shí)現(xiàn)快速將電纜固定在鉆具本體上后，直接剪斷電纜進(jìn)行關(guān)井、壓井作業(yè)。若關(guān)閉環(huán)型防噴器無(wú)法控制井口，可迅速固定、剪斷電纜后關(guān)閉半封閘板防噴器進(jìn)行壓井作業(yè)，保證鉆具輸送測(cè)井過(guò)程中的井控安全。

3 結(jié)語(yǔ)

面對(duì)研究地區(qū)超深、高溫、井漏等測(cè)井施工難點(diǎn)，通過(guò)開(kāi)展工藝研究和實(shí)際應(yīng)用，形成了一套針對(duì)該地區(qū)的水平井測(cè)井工藝和配套技術(shù)，進(jìn)一步提升了復(fù)雜水平井測(cè)井能力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該工藝技術(shù)實(shí)施后，鉆具輸送測(cè)井一次成功率由45%提升到89%，應(yīng)用效果顯著。

參考文獻(xiàn)：

[1]張建龍， 溫偉， 劉衛(wèi)東. 順北1-4H井超深小井眼中短半徑水平井鉆井難點(diǎn)及技術(shù)對(duì)策[J]. 探礦工程（巖土鉆掘工程）， 2018（04）：22-27.