趙文彬(中石化華東石油工程有限公司六普分公司,江蘇 鎮(zhèn)江 212003)
淺析TP338H井鉆井施工技術
趙文彬
(中石化華東石油工程有限公司六普分公司,江蘇 鎮(zhèn)江 212003)
TP338H井是部署在新疆托普臺區(qū)塊的一口四開制開發(fā)水平井,在鉆探施工中,克服井深、地層易漏、易塌、地層溫度高、施工環(huán)境惡劣及定向難度大等一系列困難,加強鉆頭選型,優(yōu)化鉆井參數(shù)、鉆具組合和鉆井液體系,細化技術措施等,安全優(yōu)質的完成了鉆探任務。TP338H井的成功完成,在鉆井工藝發(fā)面積累了經驗,為塔河油田托普臺3小區(qū)區(qū)塊施工同類型井提供了一定的借鑒價值。
TP338H井;托普臺;鉆井技術
TP338H井是一口四開制開發(fā)水平井,設計完鉆井深7534.37m(斜)/6984m(垂),實際完鉆井深7430.47m(斜)/6980.13m(垂)。設計鉆井周期146天,實際鉆井周期148.17天,扣除額外工作量19.64天,鉆井周期節(jié)約17.47天,周期縮短率11.97%;全井平均機械鉆速5.85m/h;各開次固井質量優(yōu)良,有效封固油氣顯示層,全井安全生產無事故,且獲得工程質量及綜合評定“雙優(yōu)”成績。
TP338H井在鉆探施工中,自上而下鉆遇地層為第四系、新近系、古近系、白堊系、侏羅系下統(tǒng)、三疊系、二疊系中統(tǒng)、石炭系下統(tǒng)、泥盆系、志留系、奧陶系。克服井深、地層易漏、易塌、地層溫度高、施工環(huán)境惡劣及定向難度大等一系列困難,加強鉆頭選型,優(yōu)化鉆井參數(shù)、鉆具組合和鉆井液體系,細化技術措施等,安全優(yōu)質的完成了鉆井任務。該井先后創(chuàng)出公司新疆工區(qū)二開特殊作業(yè)時效最高紀錄;三開使用SF55H3鋼體鉆頭配合立林等壁厚螺桿復合鉆進石炭系、泥盆系、志留系地層,是公司在該區(qū)塊該地層所取得的最高進尺(1058.6m)。在柯坪塔格、桑塔木組首次使用DBS的MM55H3胎體鉆頭配合立林的等壁厚高溫螺桿復合鉆進,亦是公司在該區(qū)塊該地層所取得的最高進尺(864m)及機速(4.01m/h)。同時創(chuàng)造了公司最深井與最深水平井兩項歷史新紀錄。
TP338H井井身結構見表1。
表1 TP338H井井身結構
2.1 鉆頭使用分析
TP338H井共計使用鉆頭23只,一開使用2只、二開使用7只、三開使用11只、四開使用3只。本井根據鉆遇地層情況優(yōu)選鉆頭、優(yōu)化鉆井參數(shù),努力提高機械鉆速,本井在石炭系、泥盆系、志留系使用SF55H3鋼體鉆頭配合立林等壁厚螺桿復合鉆進,有效避免了鉆頭泥包、提高了機械鉆速(4.8m/h),確保了井身質量,較鄰井提速31%,亦是公司在該區(qū)塊該地層所取得的最高進尺(1058.6m)。在柯坪塔格、桑塔木組首次使用DBS生產的MM55H3胎體鉆頭配合立林的等壁厚高溫螺桿復合鉆進,亦是公司在該區(qū)塊該地層所取得的最高進尺(864m)及機速(4.01m/h)??傮w來說,本井地層以PDC鉆頭為主,二疊系及造斜段地層選用牙輪鉆頭,根據實鉆情況調整合理的鉆井參數(shù),選擇適合地層的鉆頭,對鉆頭的使用判斷較為準確。經過本井的施工,針對該區(qū)塊地層形成一套較為合理的鉆井工藝技術(如鉆頭選型、鉆井參數(shù)及鉆具組合等方面)。
2.2 鉆具組合的優(yōu)選
由于本井隸屬托普臺區(qū)塊,借鑒以往施工井經驗,在鉆具組合選擇方面有一定的經驗,確保鉆具組合滿足快速鉆井、井身質量、井下安全的需要。
對于本井直井段部分主要采用兩種類型的鉆具組合,牙輪鉆頭采用塔式鉆具組合,PDC鉆頭采用單扶鐘擺鉆具組合,同時結合0.5°單彎螺桿、直螺桿、51/2″非標大水眼鉆具及大尺寸鉆鋌的使用,配合合理的鉆井參數(shù)進行施工,取得了較好的效果。本井在定向鉆進過程中,采用工具面較穩(wěn)定的牙輪鉆頭進行造斜鉆進,且嚴格控制速度,造斜成功后,采用PDC+1.5°單彎螺桿進行定向鉆進,因桑塔木灰?guī)r段可鉆性差,PDC鉆頭的工具面不穩(wěn)定,加鉆壓后方位不能有效控制。造斜率無法滿足設計要求,后又采用牙輪+1.5°單彎螺桿鉆至造斜率符合設計要求,后采用牙輪+1.75°單彎螺桿增斜鉆具組合鉆進至A點,最后使用PDC+1.5°單彎螺桿穩(wěn)斜鉆具組合鉆進,鉆進時脫壓現(xiàn)象輕微,使用效果佳。
2.3 鉆井參數(shù)的優(yōu)選
鉆井參數(shù)的選擇,主要考慮所選鉆頭的類型、地層可鉆性等因素。本井中上部自上而下主要鉆遇新生界第四系、新近系、古近系,中生界白堊系、侏羅系、三疊系地層,上述地層沉積年代不足3Ma,壓實程度低,可鉆性較好,為水力輔助破巖提供了客觀條件。利用非標大水眼鉆具強化水利參數(shù)、螺桿鉆具復合鉆進較好地提高了機械鉆速,針對下部古生界隸屬中硬以上等級地層,對于鉆壓較為敏感,要適當提高鉆壓。水功率對于鉆進速度的提高效果不大,主要以保證井下攜巖為主。PDC鉆頭配合等壁厚抗高溫螺桿使用以達到較高的轉速,以便提高切削的次數(shù),從而提高機械鉆速。
2.4 防斜打快技術
TP338H井鉆遇地層交界面多為角度不整合接觸或者平行整合接觸,地層軟硬交錯且夾層多導致蹩跳嚴重,現(xiàn)場為了確保井身質量,積極采用塔式鉆具輕壓吊打用于防斜糾斜,在適合PDC鉆頭鉆進的地層積極采用PDC+螺桿復合鉆井技術,配合使用鐘擺鉆具有效的控制了井斜,提高了機械鉆速,降低了扭矩,同時減少了鉆具疲勞,起下鉆阻卡程度明顯減輕,全井直井段使用螺桿純鉆時間總計601.83h,總進尺5564.07m,平均機械鉆速9.25m/h,其次鉆井過程嚴格按設計參數(shù)進行,同時按設計要求實鉆監(jiān)測,及時調整鉆進參數(shù)與措施,有效預防和控制井斜。針對井身軌跡要求,4000m以上井段采用70MPa合康自浮式測斜儀,每次短提測斜一次。4000m以下使用95MPa合康自浮式測斜儀,每趟鉆測斜一次,隨時掌握井斜及方位的變化。在易斜井段加密測斜點數(shù),并及時調整鉆井參數(shù)、鉆具組合和施工措施,使井斜控制在要求范圍之內,直井段最大井斜僅1.22°。
2.5 鉆井液技術
本井在施工過程中,上部地層的穩(wěn)定性較高,主要控制低比重、低粘切、低固相以及合適的失水,同時保證大排量的沖刷,保證快速鉆井和順利短起下鉆。中上部二疊系采取“提前預防,提前封堵微裂縫”的原則,強化井壁穩(wěn)定。進入二疊系前調整好鉆井液性能,加入超細碳酸鈣及瀝青類防塌劑,確保鉆井液的封堵防塌能力,實鉆中合理控制鉆井液密度、調節(jié)流變性、增強潤滑性,有效規(guī)避了二疊系井漏。
中下部三疊系和石炭系卡拉沙依地層鉆頭防泥包是重點,通過加足大分子聚合物和泥頁巖抑制劑,增強鉆井液的抑制包被性能,減少泥頁巖水化分散,提高泥餅質量,盡量消除劣質固相對鉆井液性能的影響,保證鉆井液良好的流變性能,同時在鉆井液中加足了潤滑劑,防泥包劑和清潔劑,以便在金屬表面形成憎水膜,從而降低甚至清除水化粘土和鉆頭、扶正器等金屬表面的粘附,使鉆屑不易凝聚,進一步提高井眼清潔效率,有效的防止鉆頭泥包。
下部志留系塔塔埃爾塔格組砂巖滲漏嚴重、柯坪塔格組和奧陶系桑塔木組泥巖剝落掉塊形成“糖葫蘆”井眼;該段主要采用鉀基聚合物防塌鉆井液體系,有效的提高抑制性、防塌力,同時強化鉆井液的隨鉆堵漏措施,合理調整鉆井液的流變性,盡可能提高動塑比,有效的提高鉆井液的攜巖效果,同時根據實鉆情況適當調整鉆井液密度,有效抑制了柯坪塔格組泥巖掉塊,規(guī)避了坍塌卡鉆的風險,在安全的情況下盡可能提高鉆井速度。
(1)超深井段地層的壓實程度較高,地層可鉆性較差,給鉆頭選型帶來了較大困難,本井在石炭系、泥盆系、志留系使用SF55H3鋼體鉆頭配合立林等壁厚螺桿復合鉆進,有效避免了鉆頭泥包、提高了機械鉆速、確保了井身質量,較鄰井提速31%,亦是公司在該區(qū)塊該地層所取得的最高進尺。在柯坪塔格、桑塔木組首次使用DBS生產的MM55H3胎體鉆頭配合立林的等壁厚螺桿復合鉆進,機械鉆速達4.01m/h,是公司在該區(qū)塊該地層所取得的最高進尺及機速,值得借鑒,但與鄰井TP337X井對比仍存在差距,深井鉆頭選型及高效破巖工具的選取仍需進一步摸索。
(2)該區(qū)塊柯坪塔格泥巖掉塊嚴重,建議鉆井液密度維持在1.36g/cm3~1.37g/cm3,可有效平衡地層及抑制泥巖掉塊,建議避免在該井段短起下。
(3)根據返出巖性情況,該區(qū)塊柯坪塔格上部的砂巖段中含有較高石英砂,本井在5798.6m起鉆,起出鉆頭外排齒全磨損且保徑面磨損嚴重,但考慮到該鉆頭配合螺桿的機速較高,對地層研磨性重視度不高,下步仍采取復合鉆進方式,導致鉆頭非預期磨損直至報廢,且在井底殘留兩只鉆頭附件及小井眼的情況,下入PDC鉆頭通井、劃眼,又導致了該PDC的早期磨損,起下鉆次數(shù)頻繁,導致鉆頭每米進尺成本極高,建議在該區(qū)塊該地層鉆進若第一趟起出鉆頭磨損嚴重的情況下,可下入DS653AB鉆頭不加螺桿鉆具組合鉆進。
(4)中上部地層使用非標大水眼鉆具,強化了水力參數(shù),提高水力破巖效果,縮短了鉆井周期,提高機械鉆速,實現(xiàn)了優(yōu)快鉆井的目的。
(5)井斜角在15°之前,盡量用牙輪來完成增斜任務,用PDC很難保證工具面的穩(wěn)定,擺工具面就需花費很長時問,在穩(wěn)斜段的施工中鉆時較快存在巖屑攜帶困難、易形成巖屑床、巖屑細小的問題,除了工程技術配合,固控設備運用外,在各項設備允許的情況下,要盡可能的增大循環(huán)排量,以利于攜巖和保障井下安全,積極采用PDC+1.5°的螺桿鉆具盡量多的復合鉆進,減少軌跡的調整。
(6)該區(qū)塊志留系塔塔埃爾塔格組砂巖段滲漏嚴重,且易發(fā)生失返性井漏,為確保后續(xù)定向施工連續(xù)性及確保固井質量,建議進行承壓堵漏作業(yè),必須確保承壓效果,防止固井復漏發(fā)生。
[1]李雙貴,崔祥,方建波,等.非標大水眼高強度鉆桿水力破巖技術[J].斷塊油氣田,2013,20(03):370-372.
[2]陳培亮,潘麗娟,劉云.TP338H井鉆井設計[M].新疆輪臺:西北油田分公司工程技術院,2013:22-22.
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