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        水平井鉆井提速難點與技術(shù)對策分析

        2018-04-10 10:26:46吳小光
        中國科技博覽 2018年14期
        關(guān)鍵詞:技術(shù)難題準(zhǔn)噶爾盆地水平井

        吳小光

        [摘 要]研究井區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起中拐凸起。在此區(qū)塊部署水平井,鉆井過程中主要存在上部地層承壓能力低、易漏,中部泥巖水敏性強(qiáng)、易垮,下部石地層裂縫發(fā)育易漏溢等問題,常發(fā)生阻卡、劃眼等復(fù)雜,極易引發(fā)惡性事故。本文通過分析井區(qū)以往鉆井情況,開展了井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化、個性化鉆頭選型、鉆井液性能優(yōu)化、軌跡控制優(yōu)化、安全鉆井等提速技術(shù)試驗,解決了制約區(qū)塊鉆井的施工難題,為后續(xù)施工提供一些借鑒。

        [關(guān)鍵詞]水平井;準(zhǔn)噶爾盆地;阻卡劃眼;技術(shù)難題;對策

        中圖分類號:TU639 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-914X(2018)14-0023-01

        研究井區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起中拐凸起,井型多為水平井。該區(qū)塊水平井鉆井過程中,井漏、阻卡頻繁,復(fù)雜時率高、施工周期長,對區(qū)塊規(guī)模上產(chǎn)影響較大。通過分析該區(qū)地質(zhì)、鉆井難點開展技術(shù)試驗,解決了制約井區(qū)水平井的鉆井技術(shù)難題,對加快該區(qū)塊規(guī)模開發(fā)具有一定借鑒意義。

        1鉆井概況

        1.1 井身結(jié)構(gòu)

        1.2 前期鉆井簡況

        2016年3口完成井平均工期122.87d,平均機(jī)械鉆速4.30m/h,平均復(fù)雜時率17.23%。復(fù)雜主要以井漏、阻卡、漏溢為主,見表1。

        2區(qū)塊鉆井難點

        (1)砂礫巖發(fā)育,地層承壓能力低;(2)泥巖水敏性強(qiáng)易垮塌,井壁穩(wěn)定性差;(3)石炭系地層以凝灰?guī)r、安山巖為主,地層可鉆性差,地層裂縫發(fā)育含氣,易漏易出,井控風(fēng)險高;(4)二開斜井段鉆遇三疊系、二疊系、石炭系地層,巖性不均質(zhì),鉆速低,提速難度大。

        3鉆井提速技術(shù)

        通過對井區(qū)完成井資料分析,主要從井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化、個性化鉆頭優(yōu)選、鉆井液性能優(yōu)化、軌跡控制優(yōu)化、防漏堵漏、安全鉆井等方面入手,開展提速工作。

        3.1 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化

        鑒于前期鉆井過程中主要存在復(fù)雜時率高、定向段鉆速慢等難題,對井身結(jié)構(gòu)和施工方案不斷優(yōu)化。(1)調(diào)整技術(shù)套管下深,鉆至進(jìn)入石炭系 15~20m中完。原設(shè)計:二開鉆至A點,石炭系同處同一裸眼段,存在漏溢后導(dǎo)致垮塌加劇矛盾;定向段以滑動鉆進(jìn)為主,鉆速慢、周期長,泥巖浸泡時間長。優(yōu)化方案:快速鉆穿,下技套封隔復(fù)雜層位,為后續(xù)石炭系安全鉆進(jìn)打下基礎(chǔ),減少復(fù)雜;(2)上調(diào)造斜點,穩(wěn)斜鉆進(jìn)。造斜點2800m左右,定向增斜鉆進(jìn),下入PDC鉆頭工具面不穩(wěn)、定向機(jī)速緩慢(1~1.5m/h),只能使用牙輪鉆頭,滑動鉆進(jìn)機(jī)速低,井眼狗腿度大,井眼失穩(wěn)幾率高。優(yōu)化方案:上調(diào)造斜點至2 730m左右,在地層穩(wěn)斜鉆進(jìn),以復(fù)合鉆進(jìn)為主,使用PDC鉆頭鉆進(jìn)機(jī)速高,井眼軌跡圓滑,井壁穩(wěn)定性好。

        3.2 個性化鉆頭優(yōu)選

        前期鉆井過程中,機(jī)械鉆速較低,主要制約因素為二開定向段以滑動、增斜鉆進(jìn)為主,一般使用牙輪鉆頭;三開地層以凝灰?guī)r、安山巖為主,巖性不均質(zhì),研磨性強(qiáng),鉆頭報廢率高。一般情況下,二開直井段使用2只PDC鉆頭,二開定向段使用7牙輪鉆頭,三開水平段使用5只牙輪鉆頭。通過開展PDC鉆頭優(yōu)選技術(shù)試驗,提高了定向段、水平段鉆頭行程機(jī)械鉆速,形成一套適用鉆頭序列。

        3.3 鉆井液性能優(yōu)化

        二開段原為鉀鈣基聚磺鉆井液體系,因垮塌嚴(yán)重,改為鉀鈣基聚胺鉆井液體系,仍無法抑制系,定向段使用多元協(xié)同有機(jī)鹽體系,體系強(qiáng)抑制性有助于抑制泥巖地層水化,提高井壁穩(wěn)定性。性能維護(hù)要點:(1)二開上部井段。強(qiáng)化上部地層強(qiáng)抑制,保持包被劑含量0.8%以上,Cl-60000mg/L以上;提高八道灣組地層封堵能力,加1%KZ-2、2%~3%石灰石粉、2%~3%KZ-5、2%磺化瀝青粉,提高泥餅的防透性漏失;(2)二開斜井段。提高鉆井液穩(wěn)定性,瀝青含量3%~15%,隨鉆加入WC-1、QCX-1,API失水<3mL、HTHP/120℃失水<10mL;進(jìn)入烏爾禾地層前加入1%~2%胺基抑制劑、10%~35%有機(jī)鹽,降低鉆井液中的自由水活度,增強(qiáng)抑制性;加入XC調(diào)整鉆井液流變性,進(jìn)入大斜度前將動塑比上調(diào)至0.32~0.50;(3)三開水平段。重點防漏、防卡、防漏轉(zhuǎn)噴,提高攜帶能力,強(qiáng)化泥漿的潤滑性(摩阻<4度)和失水造壁性(失水<3.5mL)。

        3.4 軌跡控制優(yōu)化

        (1)軌跡設(shè)計原則。采用“直-增-穩(wěn)”剖面設(shè)計,最大狗腿度小于6°/30m。通過優(yōu)化軌跡設(shè)計,降低井眼軌跡控制難度;(2)加強(qiáng)直井段監(jiān)測。嚴(yán)格保證直井段井身質(zhì)量,為定向施工創(chuàng)造良好的條件;(3)提高造斜點。為消減因直井段位移導(dǎo)致定向段造斜率大等問題,直井段提前下入螺桿與PDC鉆頭,提前扭方位,為定向造斜打好基礎(chǔ);(4)優(yōu)化軌跡控制。利用地層井斜、方位變化規(guī)律提前預(yù)設(shè)軌跡,增加復(fù)合鉆進(jìn)時間,提高機(jī)械鉆速;(5)選用7頭低轉(zhuǎn)速高扭矩長壽命螺桿,三開水平段井實現(xiàn)1趟。

        3.5 防漏堵漏技術(shù)

        開展井漏機(jī)理研究,進(jìn)為主,確定堵漏配方:(1)鉆進(jìn)中若發(fā)生輕微滲漏,集中加入1%KZ-2、2%~3%石灰石粉、2%~3%KZ-5、2%磺化瀝青粉;(2)漏速較快時,配8%~10%堵漏劑橋堵:25~30m3井漿+2%KZ-2+3%~5%KZ-4+2%~3%KZ-5;(3)加入瀝青類材料、WC-1等提高鉆井液造壁封堵能力,瀝青含量達(dá)到5%以上,API失水控制在3.5mL以下;(4)石炭系地層。隨鉆堵漏時加入3% KZ-5+3%石灰石粉,濃度維持在3%。

        3.6 安全鉆進(jìn)措施

        (1)二開防阻卡措施。制定不同層段鉆井液關(guān)鍵節(jié)點控制措施;上部井段—低粘切、大排量,快速鉆進(jìn),強(qiáng)化長短提;下部井段—調(diào)整鉆井參數(shù),精心操作,鉆穿礫石夾層;(2)二開防井漏措施。上部井段—控制鉆井液密度,降低巖屑濃度;下部井段—提前加入隨鉆堵漏劑、控制下鉆速度,緩慢開泵;中完作業(yè)—嚴(yán)控中途洗井位置、排量及時間;(3)三開防井漏措施。大排量鉆進(jìn)、定期短提,破壞巖屑床,增強(qiáng)攜巖能力;微裂縫漏失主要降排量、加入隨鉆堵漏劑;裂縫性失返漏失立即起至安全井段配漿堵漏,以細(xì)顆粒堵漏為主,若無效加入綜堵,或起鉆下常規(guī)鉆具堵漏;(4)完井措施。逐次加入扶正器通井,遇阻時以劃眼通過方式處理,通順井眼;增加中途頂通、洗井次數(shù),防止蹩堵造成井漏;承壓試驗采用重漿、大排量模;(5)井控技術(shù)措施。目的層石炭系地層以先漏后溢為主要特點,高度重視井漏,發(fā)現(xiàn)失返性漏失立即按照1.5~2倍鉆具體積吊灌起鉆,迅速組織人員堵漏;石炭系溢流以氣侵為主,表現(xiàn)為井漏后圈閉壓力釋放,處理原則以節(jié)流循環(huán)排氣為主,緩慢上提密度為輔;強(qiáng)化坐崗制度和干部值班制度;明確匯報程序,按照規(guī)定程序(預(yù)案)處理。

        4 認(rèn)識與建議

        (1)井區(qū)二開地層穩(wěn)定性差,易發(fā)生垮塌、阻卡,是制約該區(qū)提速的主要因素;(2)通過開展井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化、個性化鉆頭優(yōu)選、鉆井液性能優(yōu)化、軌跡控制優(yōu)化和復(fù)雜預(yù)防等技術(shù)試驗,同比鉆井工期縮短26.03%,實現(xiàn)提速增效;(3)通過技術(shù)實踐,采用維持鉆井液密度不變,通過節(jié)流循環(huán)堵漏排氣的方式處理氣侵,實現(xiàn)了溢流可控、安全鉆井;(4)通過逐次加穩(wěn)定器通井方式通順井眼、下套管過程中分井段小排量頂出環(huán)空氣侵污染鉆井液,完井作業(yè)施工順利。

        參考文獻(xiàn)

        [1]張偉,等.昌吉致密油水平井組工廠化鉆井認(rèn)識及實踐.新疆石油科技,2016,24(1).

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