劉書博

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300450）

引言

渤海油田某區(qū)塊的首批開發(fā)井全部通過大位移井進(jìn)行作業(yè)，然而這批開發(fā)井在鉆井作業(yè)過程中全部出現(xiàn)了鉆井過程中尾管下入困難的情況，這除了由于海上區(qū)塊地質(zhì)情況復(fù)雜以外，也與大位移井特殊的油井類型密切相關(guān)。由于這種類型鉆井的鉆井難度相對(duì)較大，鉆井過程中難以有效控制井眼軌跡，這就直接導(dǎo)致了尾管下入困難的情況，特別是在部分區(qū)塊應(yīng)用的如Φ215.9 mm 井眼進(jìn)行鉆井作業(yè)時(shí)這樣情況的發(fā)生更為明顯，直接影響了鉆井成功率。如何采取恰當(dāng)?shù)拇胧﹣斫鉀Q尾管下入乃至大位移井鉆井過程中存在的起下鉆、固井作業(yè)困難等問題都是迫切需要解決的，而解決這些問題的關(guān)鍵就是如何有效實(shí)現(xiàn)鉆井?dāng)U眼，機(jī)械偏心式隨鉆擴(kuò)眼器技術(shù)的應(yīng)用讓擴(kuò)眼成為了現(xiàn)實(shí)。

1 尾管下入困難的原因

1.1 大位移井鉆井難度大

渤海油田相關(guān)區(qū)塊的油藏開發(fā)大部分應(yīng)用的是以大斜度定向井為代表的大位移井，從式、三開段長(zhǎng)水平位移的特點(diǎn)導(dǎo)致了這些大位移井鉆井過程中存在著諸多困難，尤其是井眼軌跡控制難度極大，極易出現(xiàn)軌跡失控的情況[1]。此外，這種大位移井所帶的扶正器在具體應(yīng)用過程中也存在一定短板，這是由于在三開井段應(yīng)用過程中局部狗腿由于高度問題會(huì)對(duì)起下鉆和下套管工序帶來作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 目標(biāo)區(qū)塊地質(zhì)情況復(fù)雜

渤海油田目標(biāo)區(qū)塊主要鉆遇的地層主要有東營(yíng)組、沙河街以及太古界潛山等，而在鉆遇東營(yíng)組時(shí)，由于東營(yíng)組以上的地層與東營(yíng)組巖性組合、巖石特效的較大差異導(dǎo)致兩個(gè)地層交界處會(huì)產(chǎn)生明顯不一致的井眼擴(kuò)大率問題，直接導(dǎo)致產(chǎn)生臺(tái)階，而臺(tái)階也會(huì)對(duì)起下鉆和套管下入帶來嚴(yán)重不利影響。此外，地層的非勻質(zhì)性也直接影響了鉆井過程中的造斜率控制，導(dǎo)致鉆井失敗。

1.3 攜砂和井眼清潔困難

由于該區(qū)塊屬于老油田，井網(wǎng)縱橫交錯(cuò)，上部和著陸段常常存在防碰繞障問題，使得后期調(diào)整井軌跡復(fù)雜。復(fù)雜的軌跡也導(dǎo)致了鉆井過程中攜砂或者井眼清潔的難度，巖屑床的存在對(duì)大斜度井或者大斜度井段的井況安全有嚴(yán)重的影響[2]。

1.4 鉆井時(shí)效更加嚴(yán)格造成攜砂效率不足

受限于調(diào)整井米成本的控制，往往完鉆后的倒劃眼修整井壁不會(huì)做到精細(xì)修整，所以隨鉆式微擴(kuò)眼器更適合此類調(diào)整井。

2 機(jī)械偏心式隨鉆擴(kuò)眼器技術(shù)

分析認(rèn)為擴(kuò)眼技術(shù)是解決大位移井鉆井作業(yè)過程中存在問題的關(guān)鍵。為此，結(jié)合渤海油田鉆井實(shí)踐，近些年在雙心擴(kuò)眼鉆頭技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展了機(jī)械偏心式隨鉆擴(kuò)眼器技術(shù)。

2.1 技術(shù)特點(diǎn)

兩件式設(shè)計(jì)是機(jī)械偏心式隨鉆擴(kuò)眼器的顯著特點(diǎn)，由于跟領(lǐng)眼鉆頭是分體安裝，這樣在實(shí)際應(yīng)用過程中就不會(huì)對(duì)鉆頭及領(lǐng)眼鉆具組合產(chǎn)生限制影響。此外，機(jī)械偏心式隨鉆擴(kuò)眼器其本體沒有其它活動(dòng)部件附著，在作業(yè)過程中避免了工具掉落等情況的發(fā)生，并且不對(duì)稱分布的總成促使鉆柱旋轉(zhuǎn)過程中能夠產(chǎn)生足夠的離心力，這個(gè)離心力就會(huì)對(duì)總成發(fā)揮作用迫使其沿徑向外移進(jìn)行破巖擴(kuò)眼作業(yè)。

2.2 關(guān)鍵設(shè)備組成

由硬質(zhì)合金為支撐，金剛石復(fù)合片為切削齒的機(jī)械偏心式隨鉆擴(kuò)眼器關(guān)鍵結(jié)構(gòu)組成如下頁圖1 所示。這種幾何形狀的布置，不僅可以有效提升切削齒的切削能力，而且可以大大降低切削齒因磨損出現(xiàn)破損的幾率和速度。此外，在螺旋翼上鑲嵌切削齒且偏心的結(jié)構(gòu)在促進(jìn)工具隨鉆柱旋轉(zhuǎn)傳遞扭矩的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)孔后比原井眼尺寸稍大，并且采用雙切削結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)倒劃眼作用[3]。

3 偏心式隨鉆擴(kuò)眼器的應(yīng)用

渤海D 油田區(qū)塊作業(yè)第一批井X5 井Φ215.9 mm井眼3 488 m 完鉆，起鉆更換測(cè)井鉆具，下劃眼測(cè)井作業(yè)過程中，在3 115～3 126 m、3 212～3 480 m井段期間頻繁憋壓，劃眼困難；循環(huán)至返出干凈后，倒劃眼拉順井眼，調(diào)整鉆井液，起鉆。下Φ177.8 mm尾管至3 025 m遇阻10 t，未能提活，接頂驅(qū)以600 L/min、18 r/min 旋轉(zhuǎn)下入通過遇阻點(diǎn)，之后每柱接完鉆桿立柱均遇阻10 t，接頂驅(qū)以500～600 L/min、20 r/min 旋轉(zhuǎn)送入到位。復(fù)雜情況時(shí)間約10 h。

X7 井三開Φ215.9 mm 井眼鉆進(jìn)至完鉆井深3 786 m，循環(huán)至振動(dòng)篩返出干凈，直拔短起至管鞋，期間井眼通暢，起鉆轉(zhuǎn)入下尾管作業(yè)。鉆桿送尾管在2 950～3 135 m 井段有多處遇阻，最大下壓10 t，上提240 t，均上下活動(dòng)通過。鉆桿送尾管至3 135 m，上下活動(dòng)不能通過，開泵排量800～1 000 L/min，多次上下活動(dòng)未通過，開轉(zhuǎn)速10 r/min，扭矩15.6～16.5 kN·m，轉(zhuǎn)動(dòng)通過遇阻點(diǎn)?？紤]繼續(xù)下尾管存在較大風(fēng)險(xiǎn)，決定起出尾管。通井鉆具下入至井底，循環(huán)返出部分掉塊。

通井后繼續(xù)下尾管，送尾管至3 138 m 遇阻，活動(dòng)20 min 無法通過，接頂驅(qū)劃眼下鉆至井底。

本井二開中完2 795.7 m，三開完鉆3 786 m，裸眼段990.3 m，三開軌跡井斜51°穩(wěn)斜鉆進(jìn)，易形成巖屑床且不易向上運(yùn)移攜帶。為解決后續(xù)該區(qū)塊作業(yè)三開Φ215.9 mm 井眼起鉆順利和尾管下入順利，考慮鉆進(jìn)中加入隨鉆擴(kuò)眼器，以增加套管與井壁間隙，保證套管下入順利。考慮到該區(qū)塊三開裸眼段均為800 m 左右，且穩(wěn)斜角均大于50°，實(shí)鉆扭矩已超過30 kN·m，故不適宜應(yīng)用水力擴(kuò)眼器，隨鉆微擴(kuò)眼器比較適合該項(xiàng)目作業(yè)，所以決定在X9 井應(yīng)用隨鉆微擴(kuò)眼器。

X9 井二開Φ311.15 mm 井眼中完井深3 508 m，三開Φ215.9 mm 井眼設(shè)計(jì)井深4 193 m，全井段位于東營(yíng)段，巖性為綠泥巖夾薄層泥質(zhì)粉砂巖，穩(wěn)斜角73°，裸眼段685 m，水平位移623 m，完鉆后下入Φ177.8 mm 尾管。

X9 井與X7 井屬于同一批、同類型的定向井，在X7 井中未使用偏心式隨鉆微擴(kuò)眼器，因此選取與X9井應(yīng)用的井段對(duì)應(yīng)的X7 井井段進(jìn)行相關(guān)參數(shù)對(duì)比分析。

3.1 鉆具組合

X9 井在三開井段采用鉆具組合：Φ215.9 mm PDC鉆頭+Φ171.45 mm 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具+Φ171.45 mm 直馬達(dá)+Φ171.45 mm 測(cè)井工具+Φ171.45 mm MWD 工具+Φ171.45 mm 非磁鉆鋌+Φ161.5 mm 浮閥+Φ161.5 mm 液壓震擊器+Φ127 mm 加重鉆桿×5 根+微擴(kuò)眼器+Φ127 mm 加重鉆桿×9 根+Φ127 mm 鉆桿。

X7 井應(yīng)用與X9 井相同的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向直馬達(dá)鉆具組合，唯一區(qū)別為X7 井未加放微擴(kuò)眼器，可與X9 井作對(duì)比。

3.2 鉆井參數(shù)對(duì)比

通過鉆井參數(shù)實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)比（如表1 所示），X9井鉆進(jìn)時(shí)扭矩較X7 井略微增加，除了微擴(kuò)眼器工作原因主要是X9 井井斜略大于X7 井井斜原因。機(jī)械鉆速對(duì)比X9 井較X7 井提升明顯，得益于鉆頭改進(jìn)以及高鉆壓。故微擴(kuò)眼器對(duì)鉆進(jìn)效率無影響。

表1 鉆井參數(shù)對(duì)比

3.3 倒劃眼和下尾管時(shí)效對(duì)比

兩口井完鉆后均采用全程倒劃眼模式修整井壁和攜沙，倒劃至管鞋后下鉆至井底，調(diào)整鉆井液性能后起鉆下套管。通過表2 中數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出：起鉆速度X9 井是X7 井1.4 倍，下尾管速度X9 井是X7井的1.5 倍，下尾管過程中X9 井無阻卡情況，X7 井多次遇阻，多次上提解卡。

表2 起鉆及下尾管速度對(duì)比

從下頁圖2 通過對(duì)測(cè)井工具在X9 井實(shí)鉆和倒劃眼后的井徑測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比，得出實(shí)鉆井徑與理論井徑一致，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向直馬達(dá)鉆具組合無擴(kuò)眼，井徑標(biāo)準(zhǔn)。通過倒劃眼擴(kuò)眼后，井徑平均在Φ228.6 mm，擴(kuò)眼率5.8%，效果明顯。

4 結(jié)語

1）偏心式隨鉆擴(kuò)眼器工具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無落物風(fēng)險(xiǎn)；隨鉆和倒劃眼均能達(dá)到擴(kuò)眼效果，擴(kuò)眼效果明顯；有消除微狗腿，清理巖屑床的效果；起鉆效率及下尾管效率均有大幅提高。

2）偏心式隨鉆擴(kuò)眼器技術(shù)在渤海油田大位移井鉆井作業(yè)中的成功應(yīng)用，為后續(xù)該油田或同井型同類地層做作業(yè)提速增效、減少復(fù)雜情況時(shí)間提供新思路。