王建龍, 柳 鶴, 張雯瓊, 王 瑤, 馮冠雄， 郭 瑞

(1中石油集團渤海鉆探工程技術研究院 2中國石油集團渤海鉆探第一鉆井公司 3中國石油集團渤海鉆探頁巖氣項目管理部 4中國石油集團定向井分公司)

大港油田南部油區(qū)為復雜斷塊油田，隨著注水開發(fā)的不斷深入，目前處于高含水期，固井優(yōu)質率僅55%左右[1]。這主要是由于水驅開發(fā)后主力油層砂巖孔隙度增大，使得砂巖強度降低，導致鉆井過程中易在井壁形成厚濾餅；另外，受地面條件限制，定向井開發(fā)越來越多，鉆井過程中易在井斜角45°～65°井段形成巖屑床[2-5]。然而，無論是厚濾餅還是巖屑床都嚴重影響二界面的固井質量。

為解決二界面固井質量不良問題，國內外采用了紊流頂替、活動套管、加套管附件、采用隔離液和專用沖洗液等，但是效果甚微[6-12]。因此，為了解決大港油田南部油田二界面固井質量差的難題，設計了一種新型井眼清潔工具，開展了基于井眼清潔工具的多級劃眼技術研究，清除井壁上的虛濾餅或巖屑床，并開展了4口井先導試驗，第二界面固井質量均達到優(yōu)質。

一、井眼清潔工具設計

井眼清潔工具主要由耐磨帶、螺旋棱、導流槽和葉輪等四部分組成(圖1)。耐磨帶是用來提高工具的局部耐磨性和工具的居中度，提高工具清潔井眼能力。螺旋棱是用來旋轉過程中刮削井壁上的虛濾餅或巖屑床，使其從壓實狀態(tài)變?yōu)樽杂蔂顟B(tài)。導流槽和葉輪是用來鉆井液流過時，產(chǎn)生渦流的作用，將井眼中自由狀態(tài)的虛濾餅或巖屑床向上推移，攜帶出井口。

圖1 井眼清潔工具結構示意圖

為了提高提高耐磨帶和葉輪的耐磨性，在耐磨帶和葉輪表面鑲有8 mm硬質合金柱；螺旋棱與導流槽之間的螺旋線螺距為800～1 200 mm，圈數(shù)為0.2～0.5，順時針方向，螺距和棱高度根據(jù)不同井眼尺寸變化；為了防止工具清除虛濾餅或巖屑床的同時產(chǎn)生泥包，在導流槽內表面設有特氟龍涂層。

二、多級劃眼技術原理

多級劃眼技術是指采用不同尺寸的井眼清潔工具配合牙輪鉆頭，合理布置各工具安放位置和數(shù)量，一趟鉆將附著在井壁上的虛濾餅及巖屑床進行有效清除，并攜帶出井筒。附著在井壁上的虛濾餅或巖屑床得到有效清除后，二界面的交接強度和固井質量就會得到有效提高。

三、 多級劃眼技術措施

1. 鉆具組合

多級劃眼技術需要在鉆柱組合中適當?shù)奈恢冒卜乓欢〝?shù)量不同尺寸的井眼清潔工具。安放個數(shù)根據(jù)固井封固段長度決定，第N根井眼清潔工具安放在距離水泥漿返高位置以上50 m。一般要求在近鉆頭處安放?214 mm和?210 mm井眼清潔工具，上部每間隔10～15柱鉆桿安放一個?178 mm井眼清潔工具。

多級劃眼鉆柱組合：?215.9 mm牙輪鉆頭+?165 mm浮閥+?214 mm井眼清潔工具(第1根)+?127 mm加重鉆桿1根+?210 mm井眼清潔工具(第2根)+?127 mm加重鉆桿10根+?178 mm井眼清工具(第3根)+?127 mm加重鉆桿10根+?178 mm井眼清潔器(第4根)+?127 mm鉆桿15根+?178 mm井眼清工具(第5根)+?127 mm鉆桿15根+?178 mm井眼清工具(第6根)+…+?127 mm鉆桿15根+?178 mm井眼清工具(第N-1根)+?127 mm鉆桿15根+?178 mm井眼清工具(第N根)+?127 mm鉆桿。

2. 操作方法

按照設定的鉆柱組合，正常下鉆至水泥漿返高深度以上50 m開始，接方鉆桿或頂驅，進行技術劃眼下鉆至井底。技術劃眼關鍵步驟：開泵至正常鉆進排量，頂驅或轉盤轉速40～60 r/min，劃眼速度控制在每柱鉆桿15～20 min。到井底后，停轉盤或頂驅，開泵循環(huán)1～2個循環(huán)周，調整好鉆井液性能后方可起鉆，進行后續(xù)作業(yè)。

四、現(xiàn)場試驗

2017年在大港油田南部油區(qū)Z1271-15、J15-49、G47-0-8、Z1271-13 4口井上進行了先導試驗，劃眼期間井口返出巖屑量為常規(guī)通井返砂量的1.5～2倍。4口試驗井，下套管期間未出現(xiàn)阻卡現(xiàn)象，VDL電測顯示第二界面固井質量均達到優(yōu)質。

五、結論及建議

(1)多級劃眼技術能夠有效的清除井壁上堆積的巖屑或者虛濾餅，有利于提高二界面固井質量。

(2)多級劃眼井眼清潔工具結構設計合理，能夠利用機械和流體力學效應清除巖屑，保證井眼清潔。

(3)多級劃眼技術采用了固定尺寸井眼清潔工具，鉆具組合的剛性強，井下卡鉆風險高。建議下一步開展可變徑井眼清潔工具的研制，劃眼時工具外徑達到最大清潔井眼，起鉆或遇阻時將外徑縮至最小，降低劃眼卡鉆風險。

(4)目前，多級劃眼技術僅在?215.9 mm井眼中進行了試驗，取得了較好的效果，建議下一步在小井眼中進行先導試驗，提高小井眼窄間隙固井質量。