鉆井液中塑料球?qū)﹄娎|地層測試的影響分析及措施

劉如明，張國強，許吉俊，彭 樂，穆貴鵬

（1. 中海石油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)公司，天津 300452；2. 中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452）

渤海油田新近系油、氣、水關(guān)系復(fù)雜，低對比度油層比例高，儲層評價過程中往往需要用到電纜地層測試來證實油氣藏類型及流體性質(zhì)，實際效果證明電纜地層測試是儲層評價最直接、有效的手段[1]。且渤海油田在“價值勘探、精細勘探”理念的推動下，定向探井比例逐年上升。由于定向探井造斜需要，經(jīng)常使用馬達滑動鉆進，為降低滑動時鉆具與井壁的黏附，除了向鉆井液中加入液體潤滑劑外，通常還會加入塑料球等潤滑材料[2]。井筒內(nèi)的塑料球會貼附井壁或者懸浮于鉆井液中，測壓取樣過程中會有大量塑料球聚集在探針濾網(wǎng)處，造成堵塞濾網(wǎng)，嚴重影響作業(yè)效率，在陸地油田電纜地層測試中也存在著同樣的問題[3]。

1 原因分析

在加入塑料球的井中進行電纜地層測試作業(yè)時，最常見的問題是塑料球堵塞儀器入口濾網(wǎng)。要解決這個問題，首先必須分析塑料球粒徑與濾網(wǎng)間隙的尺寸關(guān)系，然后結(jié)合案例，從測井操作方面進一步分析原因。

1.1 塑料球粒徑與濾網(wǎng)間隙對比

在渤海油田，塑料球的專業(yè)名稱為PF-BLA B。根據(jù)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，做為潤滑劑使用的塑料球為白色透明、半透明圓球體，密度1.03～1.05 g/cm3，軟化點290±5 ℃，抗溫性較好，在井下不會發(fā)生變形。粒度在2.00～0.60 mm 的塑料球約占45%，粒度在0.60～0.125 mm 的約占55%，顆粒粒徑分布不均，塑料球樣品見圖1。塑料球的作用類似于軸承中間的鋼珠，可有效減小鉆具或套管之間的摩阻，降低鉆具扭矩，在渤海油田的定向探井中有著比較廣泛的應(yīng)用[4]。

圖1 塑料球樣品

渤海常用的電纜地層測試儀為中海油服自主研發(fā)的增強型儲層特性測試儀EFDT（下文簡稱EFDT），EFDT 有一個入口和一個出口，均存在濾網(wǎng)，防止異物進入管線內(nèi)部。入口處的濾網(wǎng)嵌在探針內(nèi)部，濾網(wǎng)間隙約0.8 mm，如圖2；出口處的濾網(wǎng)約1.2 mm，呈柵裝覆蓋在出口外部。在取樣時，如果小球含量太多，小球容易堆積在濾網(wǎng)處，造成入口堵塞[5]。

圖2 EFDT 入口濾網(wǎng)

從尺寸對比可以發(fā)現(xiàn)，塑料球粒度在2.00～0.60 mm 的約占45%，而EFDT 入口濾網(wǎng)間隙只有0.8 mm，所以，有接近40%的塑料球是會堆積在濾網(wǎng)內(nèi)的，直接造成儀器入口堵塞。然而，一方面塑料球的粒徑要滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，另一方面濾網(wǎng)尺寸要滿足過濾異物、防止管線堵的作用，所以，想要通過改變塑料球粒徑和濾網(wǎng)間隙來避免濾網(wǎng)堵塞的路是走不通的，只能從其它方面入手。

1.2 測井操作方面

2015 年渤中某定向探井，在電纜地層測試前鉆井液塑料球含量約1%（1 kg 塑料球/1 m3泥漿）。前兩趟EFDT 儀器入井，均因為塑料球堵塞濾網(wǎng)而導(dǎo)致作業(yè)失敗。為降低塑料球含量，決定通井。通井之后，EFDT 儀器再次入井兩次，塑料球仍然嚴重堵塞濾網(wǎng)（圖3），最后只能取消電纜地層測試作業(yè)。

圖3 EFDT 入口濾網(wǎng)內(nèi)存在大量塑料球

后續(xù)對本井每次EFDT 入井后的操作進行分析，發(fā)現(xiàn)其共同點，那就是在儀器座封前泵抽泥漿。座封前泵抽泥漿是電纜地層測試作業(yè)的必要操作，這樣既可以驗證儀器狀態(tài)，又能加快儀器的溫度平衡，同時還可以沖洗管線、入口及出口處的雜物，防止堵塞儀器[6-7]。但是，若鉆井液中存在小球時，儀器在井筒內(nèi)泵抽泥漿時塑料球隨泥漿流動，不能通過濾網(wǎng)的塑料球在濾網(wǎng)處堆積，導(dǎo)致濾網(wǎng)堵塞，這是塑料球堵塞濾網(wǎng)的主要原因[8]。

2 作業(yè)方法的提出與完善

根據(jù)上述的分析，后續(xù)作業(yè)的井放棄了常規(guī)的作業(yè)模式，更正為在座封前不進行泵抽的方式，避免塑料球堵塞探針，并取得了一定的效果，但仍存在遇堵的情況。隨著作業(yè)經(jīng)驗的積累和認識的深入，針對塑料球堵濾網(wǎng)的情況，總結(jié)出了一套完整的作業(yè)方法如下：① 入井前，在井口泵抽淡水驗證儀器各方面狀態(tài)，并依次關(guān)閉出口閥和入口閥，使儀器在管線內(nèi)灌滿水的狀態(tài)下入井；② 下放儀器時，保持入口閥和出口閥關(guān)閉，隔絕儀器內(nèi)部與井筒的聯(lián)通性；③ 某一深度座封后，依次打開入口閥和出口閥，進行測壓或取樣作業(yè)；在泵抽結(jié)束后，關(guān)閉入口閥和出口閥后，解封，始終保持儀器與井筒鉆井液的隔絕。該方法可總結(jié)歸納為“未座封，禁開閥；解封前，先關(guān)閥”。

該作業(yè)方法的中心思想在于隔絕儀器內(nèi)部與鉆井液的連通，杜絕在井筒內(nèi)進行泵抽，將塑料球在濾網(wǎng)內(nèi)堆積的幾率降至最低，從根本上降低了塑料球堵塞儀器的風(fēng)險。但是，該作業(yè)方法放棄了常規(guī)作業(yè)思路中正抽、返排泥漿沖洗探針及管線的操作，使得測得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性受到了懷疑。通過對多口井的數(shù)據(jù)進行分析，證實通過該方法測得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性較高，完全滿足儲層評價的要求，以渤中某定向預(yù)探井X 井為例，X 井完鉆斜深1 845 m，最大井斜23.47°@1 129.51 m，完鉆后泥漿塑料球含量約1%，測壓取樣作業(yè)儀器為EFDT。該井共測11 個砂巖層，累計測壓43 個點，對測壓點按層位根據(jù)地層壓力和深度進行回歸，并給出了每個層位趨勢線的公式及平方差（圖4）。根據(jù)圖4 所示，只有兩個層位的趨勢線平方差小于0.99，其余9 個層位的平方差均在0.99 以上，表明數(shù)據(jù)具有較高的擬合程度[9]，證實使用“未座封，禁開閥；解封前，先關(guān)閥”的方法測得的數(shù)據(jù)具有非常高的準(zhǔn)確性。

圖4 X 井壓力數(shù)據(jù)回歸圖

3 應(yīng)用效果

利用該方法，鉆井液中加塑料球定向探井的電纜地層測試成功率得到了很大提高。自2017 年初截至現(xiàn)在，累計有17 口加入塑料球的定向探井進行了測壓取樣作業(yè)，累計取樣35 個，均未發(fā)生塑料球堵塞濾網(wǎng)的情況。實際應(yīng)用效果表明，該方法有效降低了塑料球?qū)﹄娎|地層測試的影響，為定向探井的儲層評價提供直觀、準(zhǔn)確的參考依據(jù)。

該作業(yè)方法的應(yīng)用，不僅提高了資料的錄取成功率，而且使作業(yè)時效得到明顯的提升，有效降低了作業(yè)成本。根據(jù)以往經(jīng)驗，加入塑料球的井在電纜地層測試時因為被堵而至少更換一次儀器，更換儀器的步驟及時間如表1 所示，更換儀器共要耗時約4 小時，而渤海油田鉆井船費用約6 萬元/小時，合計更換一次儀器損失約24.0 萬元。近兩年累計完成17 口井35 個深度點的取樣作業(yè)，若按照每口井發(fā)生一次堵塞計算情況，那么該方法直接節(jié)省費用至少24.0×17=408 萬元。

表1 更換儀器過程

4 結(jié)束語

“未座封，禁開閥；解封前，先關(guān)閥”的作業(yè)方法從根本上降低了塑料球堵塞電纜地層測試儀器的幾率，在渤海油田應(yīng)用效果顯著。目前，在發(fā)生過漏失的井，由于鉆井液內(nèi)殘留的堵漏材料較多的原因，也會導(dǎo)致堵塞材料堵塞濾網(wǎng)或者管線。后續(xù)，需要對此作業(yè)方法進一步改進，形成全面的克服鉆井液內(nèi)固相顆粒的電纜地層測試新技術(shù)。