喇嘛甸油田鉆井中井徑擴(kuò)大原因分析及對策研究

張乃亮，王永強(qiáng)，柴鳳忠

中國石油大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠(黑龍江大慶163114)

喇嘛甸油田鉆井中井徑擴(kuò)大原因分析及對策研究

張乃亮，王永強(qiáng)，柴鳳忠

中國石油大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠(黑龍江大慶163114)

喇嘛甸油田儲(chǔ)層埋藏淺、巖性疏松，膠結(jié)強(qiáng)度低，在鉆井過程中易出現(xiàn)井徑擴(kuò)大問題，給測井曲線解釋及油層參數(shù)解釋帶來很大困難，同時(shí)影響固井質(zhì)量。針對此問題，結(jié)合地質(zhì)儲(chǔ)層保護(hù)和鉆井工程等方面的特點(diǎn)及要求，對井徑擴(kuò)大的原因進(jìn)行分析研究。綜合考慮儲(chǔ)層地質(zhì)特征、鉆井參數(shù)對井徑問題的影響，從水力參數(shù)和鉆井措施等方面，提出了防止井徑擴(kuò)大的井斜預(yù)防鉆具優(yōu)選、鉆井液參數(shù)優(yōu)選等技術(shù)措施。措施實(shí)施后井徑擴(kuò)大率由14.8%下降至10.2%。

喇嘛甸油田;井徑擴(kuò)大;固井質(zhì)量

1 油田儲(chǔ)層概況及鉆井情況

喇嘛甸油田儲(chǔ)層以石英、長石和碎屑顆粒所組成的砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，儲(chǔ)層以泥質(zhì)膠結(jié)為主，膠結(jié)類型為接觸式膠結(jié)。由于儲(chǔ)層埋藏淺、巖性疏松，膠結(jié)強(qiáng)度低等因素，在鉆井過程中出現(xiàn)了井徑擴(kuò)大問題，給測井曲線解釋及油層參數(shù)解釋帶來很大困難，同時(shí)影響固井質(zhì)量。

通過對已完成鉆井施工的358口井進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其中有53口井存在井徑擴(kuò)大的問題，占總井?dāng)?shù)的14.8%，共168個(gè)層段，累計(jì)厚度1 159.5m，最大井徑320mm，異常段平均井徑247.9mm，給厚油層層內(nèi)結(jié)構(gòu)界面解釋、小層劃分工作帶來很大困難。

2 井徑異常擴(kuò)大原因分析

井徑擴(kuò)大問題不僅是工程問題，而且是與地質(zhì)特點(diǎn)密切相關(guān)的綜合性問題，因此對井徑擴(kuò)大問題要做全面、綜合的研究和分析。

2.1 地層地質(zhì)特性［1-2］

通過對53口井徑擴(kuò)大井段的統(tǒng)計(jì)，共有168個(gè)層段發(fā)生井徑擴(kuò)大，其中泥巖層段有34個(gè)，占整個(gè)井徑擴(kuò)大厚度的24.9%;砂、泥巖層段有57個(gè)，占整個(gè)井徑擴(kuò)大厚度的37.1%;砂巖層段77個(gè)，占整個(gè)井徑擴(kuò)大厚度的38%。

泥巖層段井徑擴(kuò)大主要是因?yàn)槟鄮r水敏性強(qiáng)。泥巖中蒙脫石、綠泥石易吸水膨脹、分散導(dǎo)致縮徑，以至于在應(yīng)力作用下發(fā)生坍塌、掉塊，造成井徑擴(kuò)大。

砂巖和泥、砂巖層段發(fā)生井徑擴(kuò)大在大慶油田尚屬首例。砂巖層段井徑擴(kuò)大，從油層層位上看主要集中在SⅡ、SⅢ、PⅠ3個(gè)發(fā)育較好的主力油層。分析認(rèn)為，喇嘛甸油田油層物性較好，單層砂體厚度大，水洗程度高，長期注水開發(fā)可能造成砂巖底層長期水浸，在鉆進(jìn)過程中井壁容易剝落，導(dǎo)致井徑異常偏大(表1)。

表1 井徑異常擴(kuò)大井段的層位分布

2.2 鉆井工程

2.2.1 鉆井液因素［3］

鉆井液體系及其性能控制是否得當(dāng)，將直接影響鉆井液濾失量和泥餅質(zhì)量。濾失量大，將增加進(jìn)入地層裂縫的濾液量，導(dǎo)致膨脹與坍塌;而泥餅質(zhì)量差，將不能有效防止濾液進(jìn)入地層，尤其是抑制性較差時(shí)，無法起到穩(wěn)定井壁的作用。

為核實(shí)施工鉆井液性能是否符合設(shè)計(jì)要求，對井徑擴(kuò)大的12口井進(jìn)行鉆井液記錄抽查，以及施工現(xiàn)場抽查，經(jīng)調(diào)查顯示鉆井液性能符合設(shè)計(jì)要求(表2)。

在8支鉆井隊(duì)開展通過提高鉆井液密度來提高井壁穩(wěn)定性試驗(yàn)，油層鉆井液密度1.45～1.50g/cm3，鉆開油層前加至設(shè)計(jì)上限，提高靜液柱壓力，保證油層段井壁的穩(wěn)定。2012年3月對14口井進(jìn)行提高鉆井液密度施工，只有7-PS1422井在1 023～1 025m存在2m的擴(kuò)徑井段，其余井井徑規(guī)則度均良好，無井徑異常擴(kuò)徑情況發(fā)生，取得了較好的效果。根據(jù)試驗(yàn)效果，初步判斷認(rèn)為長期注水開發(fā)，儲(chǔ)層砂巖可能是被長期沖刷井壁穩(wěn)定性下降，致使施工過程中增大了井徑擴(kuò)大的幾率(表3)。

表2 井徑擴(kuò)井鉆井液性能統(tǒng)計(jì)

表3 提高鉆井液密度施工井?dāng)?shù)據(jù)表

2.2.2 減壓鉆進(jìn)因素

油氣儲(chǔ)層段巖性疏松，膠結(jié)強(qiáng)度低，在此層段進(jìn)行減壓鉆進(jìn)糾斜勢必增加油層的浸泡時(shí)間和鉆井液對井壁的沖刷時(shí)間，增大井徑擴(kuò)大的幾率。統(tǒng)計(jì)井徑擴(kuò)大的53口井，共有168個(gè)擴(kuò)徑井段，其中14口井的41個(gè)擴(kuò)徑井段，存在油氣儲(chǔ)層段進(jìn)行減壓鉆進(jìn)糾斜問題。

統(tǒng)計(jì)喇9-141井區(qū)減壓鉆井的11口井，均出現(xiàn)了井徑擴(kuò)大問題，其中有7口井集中在兩支井隊(duì)中，經(jīng)統(tǒng)計(jì)這兩支井隊(duì)由于井斜控制不當(dāng)致使在油層段進(jìn)行糾斜，增大了井徑擴(kuò)大出現(xiàn)的幾率。

通過以上分析認(rèn)為，井徑擴(kuò)大與減壓鉆進(jìn)以及施工隊(duì)伍的技術(shù)水平都有著一定的關(guān)系(表4)。

2.2.3 中途停鉆因素

中途停鉆將增大鉆井液對井壁的浸泡和沖刷時(shí)間，易造成井壁坍塌等問題。經(jīng)統(tǒng)計(jì)表明，10口井的14個(gè)井段，由于設(shè)備維修和中途測試出現(xiàn)井徑擴(kuò)大，占井徑擴(kuò)大總段數(shù)的8.4%。例如喇9-PS1111井在井深1 000m時(shí)因修理泥漿泵停鉆6h，后期測試表明該井出現(xiàn)了井徑擴(kuò)大(表5)。

2.2.4 鉆井施工周期

鉆井施工周期和油層的浸泡時(shí)間對井徑擴(kuò)大有著很大影響。統(tǒng)計(jì)53口井徑擴(kuò)大井的施工周期和油層浸泡時(shí)間，平均鉆進(jìn)周期為3.52d，油層浸泡時(shí)間為62.3h;而正常井的平均鉆進(jìn)周期為3.23d，平均油層浸泡時(shí)間為55.4h，井徑擴(kuò)大井的鉆進(jìn)周期和油層浸泡時(shí)間明顯高于正常井。如15110井隊(duì)施工的16口井都沒發(fā)生井徑擴(kuò)大現(xiàn)象，平均油層浸泡時(shí)間為51.6h，低于井徑擴(kuò)大井。

通過分析認(rèn)為，井徑擴(kuò)大的地質(zhì)因素是由于長期注水開發(fā)，儲(chǔ)層受到長期沖刷、水浸，巖性疏松，膠結(jié)強(qiáng)度下降，造成地層穩(wěn)定性降低;同時(shí)因施工過程中維修設(shè)備、中途測斜、減壓鉆進(jìn)等工程因素增加了鉆井液對井壁的沖刷和浸泡時(shí)間，進(jìn)一步降低了井壁的穩(wěn)定性，最終致使部分井出現(xiàn)井徑擴(kuò)大問題。

表4 減壓鉆進(jìn)井徑異常擴(kuò)大井段工況

表5 不同工況下井徑異常擴(kuò)大層段分類統(tǒng)計(jì)表

3 技術(shù)措施

1)加強(qiáng)井身質(zhì)量的管理，做好井斜預(yù)防和控制。首先是打開油層前井斜控制在1.5°以內(nèi);其次是在區(qū)塊地層傾角5°以上的井，全部使用防斜、糾斜效果較好的雙穩(wěn)定器鐘擺鉆具組合，保證井身質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn);三是在油層內(nèi)禁止減壓糾斜，井斜角達(dá)到2.5°后，更換螺桿鉆具糾斜，同時(shí)要盡量避開在SⅡ、SⅢ、PⅠ層位進(jìn)行測斜和糾斜施工。

2)加強(qiáng)鉆井隊(duì)生產(chǎn)組織，在鉆至SⅠ、SⅡ、SⅢ、PⅠ層位時(shí)，采取措施減小鉆頭的擺動(dòng)幅度保護(hù)井壁。

3)油層井段鉆進(jìn)要采用上提下放方式清理巖屑，控制起下鉆速度，禁止轉(zhuǎn)動(dòng)劃眼。

4)鉆開油層前要求鉆井隊(duì)認(rèn)真檢修好設(shè)備，避免在油層內(nèi)修理設(shè)備，減少油層浸泡時(shí)間。如果因設(shè)備原因停鉆時(shí)，要視其情況采取保護(hù)措施，必要時(shí)將鉆具起出油層。

5)在地層傾角大區(qū)域，對鉆頭、穩(wěn)定器的尺寸進(jìn)行實(shí)際測量，確保符合標(biāo)準(zhǔn)要求，鉆頭盡量采用等直徑的噴嘴，避免糾斜所造成的井徑擴(kuò)大。

6)鉆井液排量控制適當(dāng)，盡量減小水力對松軟地層井壁的沖刷強(qiáng)度。

7)鉆井液密度要求，在鉆開油層前加至設(shè)計(jì)上限，提高靜液柱壓力，保證油層段井壁的穩(wěn)定，但是鉆井液密度的增加不利于油層保護(hù)［4-5］。

8)嘗試Φ203mm鉆頭，代替目前Φ215mm的鉆頭，減小徑眼尺寸。

4 措施后實(shí)施效果

通過應(yīng)用預(yù)防井徑擴(kuò)大的8項(xiàng)技術(shù)措施，井徑擴(kuò)大問題得到了明顯的好轉(zhuǎn)。井徑擴(kuò)大率由采取措施前的14.8%，下降至10.2%。因工程措施造成的井徑擴(kuò)大問題基本解決，但受地層因素影響造成的井徑擴(kuò)大問題尚未徹底解決。特別是二三結(jié)合區(qū)塊，地層傾角較大(7°～18°)，油層內(nèi)糾斜問題無法杜絕，存在發(fā)生井徑擴(kuò)大的隱患。

5 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

1)區(qū)塊開鉆前了解地質(zhì)情況，做好預(yù)防措施，可有效預(yù)防井徑擴(kuò)大問題。

2)合理的鉆具優(yōu)選可有效降低井斜程度，從而降低井徑擴(kuò)大比例。

3)合理優(yōu)選鉆井液參數(shù)，特別是鉆井液密度上限的合理控制，對避免井徑擴(kuò)大具有較好的效果。

4)做好鉆井過程控制，特別是油層段縮短鉆井液浸泡時(shí)間，可有效解決井徑擴(kuò)大問題。

［1］黃漢仁.泥漿工藝原理［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2008.

［2］鄢捷年.鉆井液工藝學(xué)［M］.北京:中國石油大學(xué)出版社，2001.

［3］顧軍.裂縫—孔隙型儲(chǔ)層保護(hù)機(jī)理與鉆井工作液研究［D］.成都:成都理工大學(xué)，2004.

［4］張克勤，劉慶來，楊子超，等.無侵害鉆井液技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望［J］.石油鉆探技術(shù)，2006，34(1):1-5.

［5］王福印，王海濤，武少英，等.煤層防塌鉆井液技術(shù)［J］.斷塊油氣田，2002，9(5):66-69.

In Lamadian Oilfield，the reservoir is shallow，the reservoir lithology is loose，and the reservoir cementation strength is low，and therefore the hole diameter easily enlarges in the drilling process，which makes the interpretation of logging curves and reservoir parameters very difficult，and also affects cementing quality.The reasons for the enlargement of hole diameter are analyzed according to the characteristics and requirements of geological reservoir protection and drilling engineering.Some technical measures for preventing borehole diameter enlargement，such as optimizing drill string for preventing deviation，optimizing drilling fluid parameters，etc.，are put forward by comprehensively considering the effects of the reservoir geologic characteristics and the drilling parameters on borehole diameter enlargement.After the implementation of the measures，the borehole diameter enlargement rate is decreased from 14.8%to 10.2%.

Lamadian Oilfield;well diameter enlargement;cementing quality

學(xué)敏

2015-05-14

張乃亮(1976-)，男，工程師，主要從事油氣田開發(fā)監(jiān)督管理工作。