孫經(jīng)光,劉 鵬,劉愛君
(中石化勝利石油工程有限公司井下作業(yè)公司,山東東營 257077)
草20 區(qū)塊處于濟(jì)陽坳陷東營凹陷南斜坡,樂安—純化斷裂鼻狀構(gòu)造帶東部,樂安油田東區(qū)。為一被石村斷層及草25 斷層切割的,地層向西北傾沒的平緩鼻狀構(gòu)造,地層傾角2.0°~3.0°。本區(qū)館陶組油藏上覆玄武巖地層,預(yù)計(jì)垂深860~910m,館陶組下部礫巖為近源快速堆積的粗碎屑沉積體,礫石含量70%~85%,粒徑小于5mm的碎屑作為粒間充填物,具有膠結(jié)性差、結(jié)構(gòu)松散、易垮塌的特點(diǎn),鄰井鉆井中多次發(fā)生井壁坍塌、井漏及卡鉆事故,草20-平202 井組在施工過程中亦遭遇復(fù)雜情況,井壁掉塊、井漏及防卡是該區(qū)塊鉆井的主要難點(diǎn)。必須根據(jù)該區(qū)塊地質(zhì)情況及井身結(jié)構(gòu)特點(diǎn),制定針對性技術(shù)措施,才能提高鉆進(jìn)速度、保證施工質(zhì)量及井下安全。
草20-平207 井井段1070~1110m(礫石層,井口返出的卵礫石見圖1),最大井徑388.62mm(井徑擴(kuò)大率61.1%),最小井徑330.2mm(井徑擴(kuò)大率36.8%),鉆頭尺寸241.3mm。礫石層出現(xiàn)在玄武巖下部泥巖與館一的膠結(jié)處,不穩(wěn)定,垮塌、掉塊嚴(yán)重,造成大井徑。
圖1 井口返出的卵礫石
由于膠結(jié)強(qiáng)度低,結(jié)構(gòu)松散,地層承壓能力又低,導(dǎo)致鉆進(jìn)過程中滲漏嚴(yán)重,大大增加了鉆井液成本。
垮塌、掉塊造成“大肚子”井段的產(chǎn)生,使環(huán)空返速變低,巖屑返出困難,易造成沉砂卡鉆、堵水眼等井下復(fù)雜情況發(fā)生。草20-平204井定向鉆進(jìn)過程中,出現(xiàn)憋泵遇卡,活動解卡及下?lián)羝髡饟艚饪o效,采用聚能切割后注水泥填井側(cè)鉆。
玄武巖垂深860~920m,在草20-平202 井組處于大井斜段,容易聚集礫石顆粒,常規(guī)泥漿攜帶困難,且玄武巖硬度高,下鉆易阻,起鉆易卡。
鉆礫石層的難度大、風(fēng)險(xiǎn)高,需根據(jù)卵礫石層的特點(diǎn)抓好每一個關(guān)鍵環(huán)節(jié),不但要選擇合適的鉆井液體系和性能,還要有配套的工藝技術(shù)措施,防止故障發(fā)生,提高生產(chǎn)時(shí)效。
優(yōu)選聚合物—膨潤土防塌防漏鉆井液體系,鉆進(jìn)中根據(jù)不同膠結(jié)、垮塌程度的礫石層,對鉆井液性能的要求和控制不同,施工中根據(jù)現(xiàn)場具體情況及時(shí)調(diào)整性能[1]。
草20-平204 井定向鉆進(jìn)至1 275.0m,劃眼時(shí)發(fā)現(xiàn)鉆井液漏失,倒劃眼起甩至第33單根,現(xiàn)場儲備鉆井液100m3已用盡,起鉆至井深928.8m 發(fā)生卡鉆事故;草20-平207 井鉆進(jìn)至1 325.0m 倒劃眼起鉆,漏失泥漿70m3,兩口井均暴露了鉆井液儲備量不足的問題。所以二開鉆進(jìn)前現(xiàn)場需儲備膨潤土漿100m3(提粘提切),密度1.15g/cm3的鉆井液60m3(額外泥漿儲備,防漏)。膨潤土漿須水化48h 以上才能使用,密度1.10g/cm3,粘度控制在100s以上。
2.1.2 灰白色含礫砂巖層鉆進(jìn)時(shí),做好鉆井液失水控制
(1)鉆井液配方。2%褐煤類降失水劑+0.25%燒堿+0.4%銨鹽+0.3%PAM+1.5%天然高分子降濾失劑+0.5%防塌降失水劑+1%~2%油基潤滑劑
(2)鉆井液性能。密度1.11~1.14g/cm3,粘度45~60s,失水小于5mL,切力2~6/8~12,動切力不小于5Pa,塑性粘度10~15mPa·s。
2.1.3 鉆遇玄武巖下界泥巖至館一下部泥巖時(shí),做好鉆井液失水控制,提高鉆井液的攜帶懸浮能力
泉州地區(qū)早年是福建省的竹編重鎮(zhèn),但由于社會的發(fā)展,竹編織品被雨衣、雨傘、帽子、塑料提籃等制品取代,竹編織品的銷路明顯下降,只有少數(shù)的老一代編織師傅還在默默為竹編技藝傳承而努力著,年輕人一般會因?yàn)闊o法承受學(xué)習(xí)竹編的辛苦而放棄。因此,可以通過創(chuàng)辦竹編藝術(shù)文化生態(tài)園來發(fā)展竹編產(chǎn)業(yè),將竹編產(chǎn)業(yè)與旅游相結(jié)合,帶動旅游業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展;考慮將竹編教學(xué)納入當(dāng)?shù)芈殬I(yè)教材內(nèi)容,逐步使竹編教學(xué)制度化、規(guī)范化,建設(shè)竹編藝術(shù)之鄉(xiāng)。
持續(xù)加入膨潤土漿,鉆進(jìn)過程中保持土相含量,主要提高鉆井液的攜帶懸浮能力和潤滑性,保證鉆屑能夠及時(shí)返出或懸浮于鉆井液中,減緩巖屑床的形成。鉆進(jìn)過程中出口返出礫石顆粒時(shí),立即停止鉆進(jìn),循環(huán)鉆井液,加入0.7%膨潤土+0.05%燒堿+0.05%HV-CMC利用滴流鉆井液攜帶井內(nèi)礫石,連續(xù)攜帶2次后進(jìn)行短起下。
(1)鉆井液配方。0.5%燒堿+0.5%銨鹽+0.5%天然高分子降濾失劑+0.5%承壓堵漏劑+0.2%單向封閉劑+0.1%黃原膠。
(2)鉆井液性能。密度1.15~1.17g/cm3,粘度200~300s,失水小于3.6mL,切力10~20/40~45,動切力不小于15Pa,塑性粘度20~30mPa·s。
2.1.4 水平段鉆進(jìn)時(shí),主要提高鉆井液的攜帶懸浮能力和潤滑性
本井段主要提高鉆井液的攜帶懸浮能力和潤滑性,保證鉆屑能夠及時(shí)被清除,避免定點(diǎn)循環(huán),防止油層段沖刷形成大肚子井眼。每次短起前充分循環(huán)鉆井液,如有礫石顆粒需配置滴流鉆井液攜帶并循環(huán)3周左右。完鉆起鉆前,大排量循環(huán)洗井,用滴流鉆井液(配方:5%膨潤土+0.3%~0.5%HV-CMC+1%~2%油基潤滑劑+0.3%承壓堵漏劑+0.3%隨鉆堵漏劑)封井后再起鉆電測。
(1)鉆井液配方。10m3膨潤土漿+0.5%燒堿+0.5%銨鹽+0.5%天然高分子降濾失劑+0.2%承壓堵漏劑。
(2)鉆井液性能。密度1.15~1.17g/cm3,粘度220~300s,失水小于3.4mL,切力15~20/40~45,動切力不小于18Pa,塑性粘度25~30mPa·s。
(1)鉆遇玄武巖后鉆進(jìn)20m,循環(huán)調(diào)整泥漿短起至套管鞋,保證上部井眼通常。
(2)鉆進(jìn)至玄武巖下部泥巖,根據(jù)定向數(shù)據(jù)、地質(zhì)數(shù)據(jù),進(jìn)泥巖垂深不得超過1.5m,短起至玄武巖井段以上50m,短起遇阻嚴(yán)格執(zhí)行倒劃眼技術(shù)措施。
(3)根據(jù)定向數(shù)據(jù)、地質(zhì)數(shù)據(jù),卡準(zhǔn)玄武巖下界泥巖,館一上界、下界深度,隨時(shí)觀察出口有無礫石顆粒。鉆進(jìn)過程中有卵礫石顆粒返出時(shí),立即停止鉆進(jìn),循環(huán)鉆井液3周以上,觀察礫石返出及漏失情況并根據(jù)實(shí)際情況做泥漿調(diào)整,卵礫石顆粒循環(huán)干凈后進(jìn)行短起下鉆,短起下遇阻嚴(yán)格執(zhí)行倒劃眼技術(shù)措施。
(4)館二上部泥巖至館二A靶點(diǎn)段鉆進(jìn)時(shí),每接單根司鉆必須觀察指重表和泵壓表,與上一單根有無異常變化。接單根后開泵需小排量建立循環(huán)后,再緩慢上提至正常排量。同時(shí)坐崗人員觀察出口鉆井液返出有無異常。鉆進(jìn)50m 進(jìn)行一次短起下,如短起下顯示大則執(zhí)行第2.3 條措施,井內(nèi)無阻卡顯示后方可繼續(xù)鉆進(jìn)。
(5)館二A 靶點(diǎn)至完鉆井段,每鉆進(jìn)30~50m,進(jìn)行一次短起下(短起至玄武巖下界以上20m),如短起下顯示大則執(zhí)行第2.4 條措施,井內(nèi)無阻卡顯示后方可鉆進(jìn);鉆進(jìn)時(shí)觀察出口返屑及短起下后井底的沉積情況。
(1)起鉆采用1檔車,若起鉆困難,采用開泵倒劃方式起出,一次倒劃不宜過多。玄武巖井段倒劃6個單根后可下入1個單根循環(huán)充分后,再進(jìn)行倒劃;泥巖段倒劃3 個單根后可下入1 個單根循環(huán)充分后,再進(jìn)行倒劃。
(2)大排量循環(huán)時(shí),鉆頭活動井段最好在地層膠結(jié)好、穩(wěn)定的位置,防止大肚子井眼的形成[2]。
(3)倒劃過程中根據(jù)地層的承壓能力,控制好泵壓,防止憋漏地層。
(4)倒劃時(shí)注意控制排量,使用一個凡爾,間斷性開泵倒劃,防止連續(xù)開泵上提造成砂子堆積憋泵卡鉆。
(5)館一與館二上部泥巖段鉆進(jìn)時(shí),若無礫石顆粒返出,則開泵循環(huán)倒劃眼起鉆至玄武巖下界以上20m循環(huán)鉆井液3周觀察出口返出情況。草20-平207井鉆至1 113m,館一下界泥巖出口未發(fā)現(xiàn)礫石顆粒,倒劃眼至1 038m 玄武巖下界以上20m 循環(huán)3h 后返出礫石。草20-平201 井定向鉆進(jìn)至1 035m,未返出礫石,循環(huán)鉆井液5h后,返出3.6m3大鵝卵石顆粒。為后續(xù)施工減少了風(fēng)險(xiǎn)。
若起下鉆困難,則起出定向鉆具,下常規(guī)鉆具通井[3]。下鉆至阻卡位置小排量循環(huán)(20L/s),通過后下鉆至井底。循環(huán)鉆井液2周,開泵循環(huán)倒劃眼起鉆至玄武巖下界以上20m 和玄武巖上界以下20m,循環(huán)鉆井液,排量20L/s 緩慢上提至56L/s。井內(nèi)顯示較大時(shí)可以再次下至井底分段循環(huán)至井內(nèi)礫石全部返出。必要時(shí)可在玄武巖段大排量循環(huán)(56L/s)。每次起鉆前必須充分循環(huán)洗井,并用高粘切鉆井液進(jìn)行封井。
2.5.1 規(guī)范操作,提高現(xiàn)場防漏堵漏能力
鉆進(jìn)玄武巖井段時(shí)要求鉆井液密度較高,在鉆過玄武巖后進(jìn)礫巖層時(shí),極易發(fā)生井漏。施工時(shí)重點(diǎn)加強(qiáng)坐崗觀察、控制下鉆速度、控制好泵壓排量,把激動壓力控制到最低值。同時(shí)現(xiàn)場儲備足量的堵漏材料。
2.5.2 精細(xì)操作,提高防卡防塌能力
鉆進(jìn)礫石層時(shí)要嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)指令,做到精細(xì)操作,起鉆遇卡不得超原懸重150kN,下鉆遇阻加壓不得超100kN。鉆進(jìn)中密切關(guān)注鉆盤扭矩及泵壓變化,根據(jù)現(xiàn)場鉆進(jìn)參數(shù)來判斷井下鉆進(jìn)中有無礫石層坍塌情況,并及時(shí)采取措施。
(1)膠結(jié)疏松井段盡量避免長時(shí)間和定點(diǎn)循環(huán)。短起下時(shí)盡量選擇相對穩(wěn)定的井段循環(huán),測斜降低排量將至28L/s,減小定點(diǎn)循環(huán)的風(fēng)險(xiǎn)。
(2)針對該區(qū)塊地質(zhì)情況,為降低施工風(fēng)險(xiǎn),同甲方結(jié)合,優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)、二開地質(zhì)導(dǎo)向變更為48R+伽馬。
草20-平203/202 井平均鉆井周期為17.95d;優(yōu)化技術(shù)措施后草20-平201/207/208三口井平均鉆井周期為11.13d(見表1)。單井平均縮短鉆井周期6.82d,鉆井按日費(fèi)3.38萬元計(jì)算,單井節(jié)約成本23.05萬元。
表1 草20-平202井組技術(shù)措施應(yīng)用前后周期對比
(1)草20-平202 井組鉆井實(shí)踐表明,選用聚合物—膨潤土防塌防漏鉆井液體系,能提高攜巖性,減少礫石層的掉塊。
(2)要順利鉆過卵礫石層,不但要選擇適合的鉆井液體系和性能,優(yōu)選鉆井參數(shù),還要配套有針對性的工藝技術(shù)措施。
(3)礫石層鉆進(jìn)過程中,有效清除井眼中的礫石塊,是井下安全的保障。
(4)對于施工難度大、風(fēng)險(xiǎn)高的鉆井施工,建議配備電動鉆機(jī)和頂驅(qū)設(shè)備。