李作賓

(中國石化國際石油勘探開發(fā)公司,北京 100191)

TasW-1井是哈薩克斯坦濱里海盆地東部SAGIZ區(qū)塊上的一口鉆探鹽間油氣藏的預(yù)探井。該井位于SAGIZ區(qū)塊東南部、塔斯杜克(Taskuduk)構(gòu)造西側(cè),鉆探目的是探明塔斯杜克西部鹽間構(gòu)造上二疊構(gòu)造較高部位的含油氣情況。該井設(shè)計井深3 500.00 m,預(yù)計鹽巖層段在1 203.00～2 596.00 m (實際鹽膏層頂部井深 1 240.00 m,實鉆至井深3 820.00 m未鉆穿),鹽膏層以NaCl為主,頂部含膏層,局部夾泥巖薄層,預(yù)計油層位置2 620.00～3 450.00 m[1-2]。設(shè)計套管程序:Φ508.0 mm×150.00 m+Φ339.7 mm×1 200.00 m+Φ244.5 mm× 2 610.00 m+Φ177.8 mm×3 500.00 m。該井的實際井身結(jié)構(gòu)見圖1。

該井在實鉆過程中,由于地質(zhì)條件復(fù)雜,地層預(yù)測不準(zhǔn)等原因,遇到了套管下入困難、斷套管、鹽巖層中卡鉆以及嚴(yán)重井塌等復(fù)雜情況?，F(xiàn)場施工人員經(jīng)過認(rèn)真分析,制訂了合理的技術(shù)措施,較好地解決了該井在鉆井過程中的井下復(fù)雜情況,保證了該井安全鉆達(dá)設(shè)計層位,同時也為這一地區(qū)鉆井復(fù)雜情況的處理積累了寶貴經(jīng)驗。

1 Φ508.0 mm表層套管下入遇阻

TasW-1井鉆至井深169.00 m時,循環(huán)、起鉆正常,但在Φ508.0 mm表層套管下入過程中嚴(yán)重遇阻,下至井深63.80 m時,大鉤突然放空,采取下壓、沖通、接循環(huán)頭沖洗、反復(fù)轉(zhuǎn)動下放等措施,仍不能通過。分析其原因,認(rèn)為是井眼循環(huán)不徹底,套管下入時刮拉井壁,形成了砂橋;又根據(jù)遇阻位置固定不變的跡象,判斷是井塌或較大的落物所致。起出套管發(fā)現(xiàn)套管鞋周邊有明顯磨痕。

圖1 TasW-1井實鉆井身結(jié)構(gòu)

使用原鉆具通井,鉆頭在原套管遇阻處并沒有明顯的遇阻顯示,為使套管能夠順利下入,在40.00～80.00 m井段沖劃約20 h后下鉆到井底,調(diào)整鉆井液性能(密度由1.13 kg/L提高至1.20 kg/L,黏度由40提高至45 s)進(jìn)行循環(huán),然后在井底注入密度1.40 kg/L、黏度80 s的稠漿,封井起鉆。

第二次下套管,仍在井深63.80 m遇阻,進(jìn)一步分析認(rèn)為由于通井沒有明顯的遇阻顯示,反復(fù)沖洗、下壓,遇阻點也沒有變化,基本可以排除井塌或落物的可能性。結(jié)合表層鉆進(jìn)情況初步判斷是在井深63.80 m的軟地層以下鉆遇了硬巖石夾層,由于巖面傾斜,鉆夾層時極易偏斜,鉆過夾層鉆頭又進(jìn)入軟地層并很快恢復(fù)到垂直狀態(tài),從而在此處形成臺肩。因鉆具柔性較好且牙輪鉆頭的牙輪可以轉(zhuǎn)動,下鉆時鉆頭容易通過,但Φ508.0 mm表層套管柱剛性強(qiáng)、套管鞋也沒有可轉(zhuǎn)動的部件,套管在臺肩上遇阻不能通過。

要解決該問題,一般應(yīng)使用Φ660.4 mm穩(wěn)定器劃眼來破除臺肩,但在現(xiàn)場沒有Φ660.4 mm穩(wěn)定器。為了能及時解決該問題,技術(shù)人員利用現(xiàn)有材料,使用Φ508.0 mm套管接箍和廢舊套管頭殼體,設(shè)計制造了專用于鏟除井眼臺肩的通井工具,其最大外徑為600.0 mm、形狀類似銑鞋,見圖2。利用該工具在60.00～70.00 m井段反復(fù)沖、銑,破壞臺肩,修整井眼。在該過程中,井口返出硅質(zhì)砂巖和褐色泥巖鉆屑,質(zhì)地非常堅硬,而鄰近地區(qū)沒有鉆遇過這樣巖性的地層。破除臺肩修整井眼后使用Φ660.4 mm鉆頭再次通井到底,Φ508.0 mm表層套管順利下至井深168.25 m,并正常完成表層套管固井作業(yè)。

圖2 通井銑鞋

2 Φ339.7 mm技術(shù)套管兩次斷脫

二開使用Φ444.5 mm鉆頭鉆至井深1 240.00 m,下入Φ339.7 mm技術(shù)套管時接第111根套管上提時,套管脫扣落井,魚頂位置在井深104.76 m處,魚長1 134.04 m。采用Φ317.8 mm打撈矛打撈,當(dāng)打撈起落魚,打撈矛接近井口時,再次從第110根套管斷脫落井,僅撈出了一根套管。這時魚頂位置在井深114.89 m處,魚長1 125.90 m,重新下入打撈矛,順利撈起落魚。

檢查脫扣套管的公扣和母扣,扣形基本完好,僅扣尖有輕微磨掛;核對上扣情況,扭矩曲線表明上扣扭矩也達(dá)到了要求;但在檢測螺紋時發(fā)現(xiàn),該批套管的絲扣加工精度存在比較嚴(yán)重的問題。

3 三開鹽巖層卡鉆

該井三開鉆至井深3 098.50 m時,鉆時由15.3 min/m降至6.9 min/m,停轉(zhuǎn)盤上提鉆具準(zhǔn)備劃眼,懸重由1 280 kN上提至1 600 kN,鉆具遇卡,啟動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動、大力提放無效,鉆具卡死?？ㄣ@時的鉆井液性能:密度1.38 kg/L,黏度65 s,API濾失量4.2 mL,泥餅厚度0.4 mm,含砂量0.3%,靜切力1.0/8.0 Pa,pH值9.5;鉆具組合:Φ311.1 mm鉆頭+ Φ228.6 mm鉆鋌×27.30 m+Φ203.2 mm鉆鋌× 81.96 m+Φ177.8 mm鉆鋌×54.74 m+Φ127.0 mm加重鉆桿 ×83.17 m+Φ127.0 mm鉆桿 × 2 841.42 m。

由于三開一直在鹽巖層中鉆進(jìn),因此,認(rèn)為鉆井液密度偏低、鹽巖縮徑速率大是卡鉆原因[3]?？ㄣ@發(fā)生后,先將全井鉆井液密度由1.38 kg/L提高至1.42 kg/L,然后配淡水解卡液,其配方為:20 m3清水+2 t膨潤土+200 kg CMC+200 kg SR-301,并將其加重至1.20 kg/L,注入到鉆頭位置,浸泡的同時上提下放活動鉆具,上提1 600 kN,下放至1 000 kN。浸泡7.5 h,上提1 800 kN解卡,恢復(fù)正常鉆進(jìn)。

4 鉆井液密度降低引起的井下復(fù)雜情況

該井三開鉆至設(shè)計中完井深2 610.00 m時,因鹽巖層未被鉆穿,繼續(xù)鉆進(jìn)至井深3 125.00 m時,鉆屑中泥、砂質(zhì)含量增加,判斷鹽巖層已經(jīng)被鉆穿,決定中完下套管,此時鉆井密度1.57 kg/L。中完過程中,測井、通井比較順利,但Φ244.5 mm套管下至井深3 102.06 m時遇阻,采取了多種措施均無效,被迫就此固井,留下了長22.94 m口袋。

四開按照設(shè)計,Φ244.5 mm套管封住鹽巖層,使用密度1.17～1.22 kg/L飽和鹽水鉆井液鉆開目的層。在鉆穿水泥塞并劃眼至井底(井深3 125.00 m)后,起鉆至套管鞋,按設(shè)計要求調(diào)整鉆井液密度。當(dāng)鉆井液密度降至1.47 kg/L后,下鉆測試井壁穩(wěn)定情況,并鉆至井深3 138.00 m,此時井下出現(xiàn)鉆具活動困難和泵壓升高現(xiàn)象。為了達(dá)到設(shè)計要求,繼續(xù)將鉆井液密度降至1.45 kg/L后,出現(xiàn)憋泵、井口不返、反復(fù)劃眼無效等嚴(yán)重的井下復(fù)雜情況,甚至多次下鉆必須在套管內(nèi)劃眼才能通過,遇阻最淺位置為井深3 088.00 m。這就是說,地層掉塊被擠入套管內(nèi)達(dá)到58.00 m高。劃眼返出的大量掉塊為雜色硬脆性泥巖、砂巖、軟泥巖、鹽巖、石膏和礫石等,其中鹽巖的比例很大。以上情況說明井下存在嚴(yán)重的壓力失衡和坍塌現(xiàn)象,而且也無任何油氣顯示。因此,決定修改設(shè)計,提高鉆井液密度,以保證井下安全和恢復(fù)鉆進(jìn)。

當(dāng)鉆井液密度提至1.59 kg/L后,恢復(fù)鉆進(jìn),但泵壓高、憋泵、扭矩大甚至遇卡等井下復(fù)雜情況仍然沒有消除:下鉆出套管需要連續(xù)劃眼才能下到井底,起鉆要連續(xù)倒劃眼才能進(jìn)入套管鞋。在鉆至井深3 296.00 m,起鉆至井深3 190.00 m時還發(fā)生短暫卡鉆,此時鉆井液密度為1.65 kg/L。重復(fù)進(jìn)行劃眼、倒劃眼,一直無法下至井底,于是再次提高鉆井液密度,提至1.82 kg/L后,才又恢復(fù)鉆進(jìn)。隨后,將鉆井液密度提至1.95 kg/L,黏度維持在100～150 s,攜帶出大量的大掉塊。鉆至井深3 460.00 m,分析鹽巖層已經(jīng)鉆穿,于是先懸掛Φ177.8 mm尾管,再鉆開油氣層。

5 認(rèn)識與體會

1)在鉆井工程施工中,設(shè)計與實際符合程度越高,施工越安全順利;反之,施工越困難。

2)TasW-1井是SAGIZ區(qū)塊上的一口預(yù)探井,由于鉆前可參考的資料少,地質(zhì)條件復(fù)雜,且預(yù)測不準(zhǔn)確,鉆井過程中多次變更設(shè)計,多次出現(xiàn)井下復(fù)雜情況,認(rèn)真分析、準(zhǔn)確把握井下復(fù)雜情況的原因是安全快速處理井下復(fù)雜情況的關(guān)鍵。

3)一開下Φ508.0 mm表層套管,意外硬遇阻,為此利用井場現(xiàn)有材料設(shè)計制造了通井銑鞋,快速解決了該問題,其經(jīng)驗值得借鑒。

4)采用淡水解卡劑浸泡的方法處理三開鹽巖層中的卡鉆事故,方法簡單,見效快。

5)在鹽巖層鉆井作業(yè)中,必須根據(jù)井下實際情況維持合適的鉆井液密度,保證井下壓力平衡。

[1] 張奎林,張華衛(wèi).濱里海盆地巨厚鹽膏層鉆井液密度設(shè)計新方法[J].石油鉆探技術(shù),2008,36(6):63-65.

[2] 張克堅,王元敏,李銀海,等.哈薩克斯坦濱里海盆地巨厚鹽膏層固井技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù),2008,36(6):82-85.

[3] 裴建忠,劉天科,孫啟忠,等.勝科1井鉆井事故的預(yù)防與處理[J].石油鉆探技術(shù),2007,35(6):18-21.