大位移井鉆井技術(shù)在塞博魯科地區(qū)應(yīng)用概述

王 力

大位移井鉆井技術(shù)在塞博魯科地區(qū)應(yīng)用概述

王 力

（中國石油長城鉆探工程公司國際鉆井公司，北京 1001011）

塞博魯科地區(qū)油田東部布置的海油陸采大位移水平井井深6 500～7 300 m，水垂比大于3.39，屬于軌跡控制難度極大的超大位移井。針對一開漏失、長段大井眼定向困難、水力參數(shù)與工具特性差異、水平段摩阻大起下鉆阻卡、完井管柱下入困難等難題，優(yōu)選氣舉攜砂、井眼清潔評估、巖屑床破壞器、可變徑穩(wěn)定器等先進的設(shè)備和技術(shù)，優(yōu)化鉆井參數(shù)、鉆具選型和鉆井液匹配，先后完成了多口大位移井的施工，形成了塞博魯科地區(qū)大位移水平井配套鉆完井技術(shù)，為后續(xù)井施工提供了技術(shù)模板。

古巴；大位移井；大井眼；井眼清潔評估；巖屑床破壞器；可變徑穩(wěn)定器

塞博魯科油田位于古巴中部馬坦薩斯省，該區(qū)完成并持續(xù)布置了多口井深在7 000 m左右的油井，目的均為開發(fā)海相沉積的VELOZ地層。

由于井深位移大、陸海相沉積異性，塞博魯科地區(qū)的大位移井施工難度大，在軌跡控制、井眼清潔、降摩減阻等方面面臨著一系列難題。

1 地層概況

塞博魯科區(qū)塊表層巖性主要為發(fā)育巨厚的石灰?guī)r礁，局部發(fā)育鈣質(zhì)粉砂巖和泥灰?guī)r，地層穩(wěn)定可鉆性較好，但存在失返性漏失；在鉆進過程中井口沒有任何海水和鉆屑返出，因此是“只進不出”，鉆進過程中需要有大量的供水才能維持連續(xù)鉆進。并且用氣罐車往井眼內(nèi)充氣，通過氣舉方式以利于巖屑的返出。

二開從500～2 800 m左右，地層巖性主要是砂巖、礫巖與泥巖互層，砂巖和礫巖由復(fù)成分碎屑組成，地層可鉆性強，井眼較為規(guī)則，起下鉆過程除部分井段有阻卡現(xiàn)象，大部分井段都非常順利，但是存在攜砂效率和井眼清潔度的問題。

Vega Alta 地層是古巴鉆井事故頻發(fā)、施工難度最大的地層。Vega Alta 地層主要為以黏土基質(zhì)的復(fù)礦碎屑砂巖和礫巖互層和純泥巖。該層具有大量泥巖，容易發(fā)生縮徑、井壁垮塌問題，泥漿比重窗口窄。所以該井段對于泥漿性能是一個極大的考驗，比重低了，泥巖縮徑，比重大了又漏失。該井段起下鉆也比較困難，有時候需要劃眼十幾個小時才能下鉆到底。

6 355 m后泥巖成巖性改善，地層滲透性較好，砂巖和灰?guī)r在這一段的比例逐漸提高至20%～70%， VELOZ為主探儲層。

2 施工難點

2.1 一開失返性漏失

海相沉積淺層均為礁石，一開鉆進期間鉆具縱向振動劇烈，且發(fā)生失返性漏失；大井眼固井頂替效率差，漏失致使水泥無法返至地面。

2.2 大井眼攜砂困難

大位移水平井的攜砂問題是個難點，特別是在一開、二開大井眼段，大井眼的環(huán)空返速較低加上定向鉆進的轉(zhuǎn)速受限，攜砂效率和井眼清潔程度不高。如果巖屑不能被及時帶到地面，形成厚且大段的巖屑床，就會直接威脅到井下安全[1-2]。

2.3 大井眼軌跡控制困難

本地區(qū)二開從500～600 m左右開始定向，由于泥巖松軟造斜率較低，且垂深1 800 m左右即進入水平段，軌跡控制難度較大。初期造斜使用單彎螺桿工具，四開及以后井段定向施工時，鉆具屈曲變形嚴重，需經(jīng)常往復(fù)活動鉆具才勉強定向。實鉆過程中，定向鉆進時摩阻高達35 t。長裸眼段，井底托壓嚴重，定向較困難，影響作業(yè)進度和井下安全。

2.4 起下鉆阻卡

Vega Alta地層中的大段泥巖層易水化膨脹發(fā)生縮徑，砂泥巖過渡地層膠結(jié)不實易垮塌，在多口井施工中均多次出現(xiàn)起鉆遇卡下鉆遇阻、大段倒劃眼的過程，甚至在倒劃眼中蹩停頂驅(qū)乃至發(fā)生卡鉆。從1 604～2 549 m，該井段為大斜度井段（60°～88°），極易形成頑固性巖屑床。一旦形成，巖屑床難以徹底清除，巖屑床的存在導(dǎo)致起下鉆困難，摩阻扭矩增加，倒劃眼巖屑床遭到破壞時極容易發(fā)生復(fù)雜情況。

3 鉆井技術(shù)應(yīng)用

3.1 可變徑穩(wěn)定器 VGS

1）鉆大位移井時，摩擦損耗是設(shè)計井身的一個重要制約因素，所以井眼內(nèi)摩阻和扭矩問題顯得尤為重要。使用可變徑穩(wěn)定器按設(shè)計井眼軌跡完鉆的傾斜井眼軌跡，整個井段與設(shè)計的井眼軌跡幾乎沒有差別，充分驗證了可變徑穩(wěn)定器的有效性[3]。

2）SEB-25井以8 1/2"井眼為例常用的鉆具組合為：216 mm PDC-Bit +193 mm Drilling Mortor +8 1/8" Mtr Stab+171 mm Vari. Gage Stab.+ 171 mm NM Muleshoe Sub+ 163 mm Flex NMDC +165 mm Jar + 127 mm HWDP+127 mm CBM+127 mm DP。

3.2 井眼凈化降摩減阻技術(shù)

1）大段泥巖井段使用KCl+聚合物鉆井液體系，以抑制泥巖水化分散保持鉆進期間般土含量和黏度的穩(wěn)定性，維持合適的泥餅厚度確保失水符合設(shè)計又不至于縮頸。

2）使用井筒清潔服務(wù)（CFM）定量描述巖屑返出情況刻畫井筒清潔程度，能幫助調(diào)整鉆時，對排量、轉(zhuǎn)速、立柱劃眼次數(shù)等進行優(yōu)化，確定井底清潔程度以決定起下鉆時機。

3）由于水平井井身結(jié)構(gòu)特點，鉆屑在井筒內(nèi)部分布不均勻，如若定向軌跡不平滑，再加上裸眼段長、鉆屑返出困難，易形成巖屑床。通過使用專用井壁修整工具，破壞巖屑床，避免出新眼。

3.3 井下防事故

1）根據(jù)井眼尺寸和扭矩要求采用多種鉆桿種類，比如5 1/2"G105、5 1/2"S135、5"G105、4"HT40高扭鉆具等以滿足大扭矩下的鉆桿強度需求；在下部井眼使用倒塔式鉆桿結(jié)構(gòu)，既保持了每個井眼的環(huán)空返速和整體水力參數(shù)的穩(wěn)定又保證了井口高轉(zhuǎn)速和大拉力的需要。

2）鉆桿耐磨帶的選擇要綜合考慮保護鉆桿和套管。施工中鉆桿耐磨帶在頂驅(qū)高達110RPM下?lián)p壞頻繁，尤其是在部分發(fā)生偏磨的耐磨帶上，未均勻磨平前無法重噴焊，但等到全部磨掉后可能已傷及鉆桿本體；耐磨帶的磨損也帶來了套管內(nèi)壁的損傷；更換了部分鉆具后使用了耐磨性和套管友好性更高的耐磨帶[4]，改善了對鉆桿和套管的保護性。

3）在鉆進和劃眼過程中都使用了可靠度極高的液壓隨鉆震擊器，發(fā)生復(fù)雜情況時第一時間上擊或下?lián)簟?/p>

4 結(jié) 論

1）古巴巴拉德羅地區(qū)的大位移井主要存在摩阻大、攜巖難、水力參數(shù)苛刻、井眼清潔不徹底、井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜等施工難點。

2）在工程預(yù)算允許的情況下盡早使用油基泥漿，以緩解軌跡控制、井眼清潔、泥巖水化帶來的井下事故高發(fā)率。

3）盡管有井眼清潔評估技術(shù)，但仍需堅持短起下作業(yè)，以進尺150 m或純鉆進24 h為限需短起下鉆一次。

4）鉆井過程及后期通井下套管準備過程中，應(yīng)充分考慮保證井眼通暢，以達到完井套管[4]順利下入的目的。

[1]楊金榮，賈建文，穆西偉，等.古巴GBO-103大位移井鉆井液技術(shù)[J].鉆井液與完井液，2011，28（6）：35-38.

[2] 劉雪婧，羅健生，劉剛，等.MO-DRILL油基鉆井液體系研究及在大位移井應(yīng)用[J].當(dāng)代化工，2018，47（10）：2206-2210.

[3]李凱，高德利，宋執(zhí)武.定向井鉆井技術(shù)及可變徑穩(wěn)定器應(yīng)用研究[J].石油礦場機械，2011，40（7）：4-8.

[4] 劉甲方，劉春全，艾志久，等. 淺談大位移井下套管技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 石油礦場機械，2008，37（4）：17-20.

Application of Extended Reach Well Drilling Technology in the Seboruc Area

（International Drilling Company, GWDC, Beijing 100101, China）

The horizontal wells with extended reach hasthe depth of 6500～7300m in the east of the Seboruc area, Cuba, the SAG ratio is more than 3.39, which belongs to the ultra-extended reach well with great difficulty in trajectory control. In view of the problems such as first opening loss, difficulty in directional drilling in long section and large hole, difference in hydraulic parameters and tool characteristics, sticking in horizontal section and difficulty in downhole of completion string, advanced equipments and technologies such as gas-lift sand-carrying, wellbore cleaning assessment, cuttings bed breaker and variable diameter stabilizer were optimized, drilling parameters, drilling tool selection and drilling fluid matching were optimized, and the construction of several extended reach wells were completed successively, the drilling and completion technology of extended reach horizontal well in Seboruke area was formed, which could provide a technical template for the following well construction.

Cuba; Extended reach well; Large hole; Well cleaning assessment; Cuttings bed breaker; Variable diameter stabilizer

2020-12-29

王力（1976-），男，黑龍江省青岡縣人，助理工程師，2017年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）石油工程專業(yè)，研究方向：修井作業(yè)，大位移水平井鉆井。

TE243

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1004-0935（2021）06-0893-03