西藏倫坡拉地區(qū)鉆井提速技術(shù)

劉　虎

（中石化勘探分公司，四川成都610041）

西藏倫坡拉地區(qū)鉆井提速技術(shù)

劉虎*

（中石化勘探分公司，四川成都610041）

倫坡拉地區(qū)是中國(guó)石化增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要陣地，是西藏地區(qū)能源格局改變和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的增長(zhǎng)點(diǎn)，但由于該地區(qū)平均海拔4700m，高寒、缺氧等種種原因嚴(yán)重制約了倫坡拉地區(qū)的整體勘探。近年來，中國(guó)石化勘探分公司針對(duì)該地區(qū)鉆井機(jī)械鉆速低、鉆井周期長(zhǎng)、復(fù)雜故障多等突出問題，通過改進(jìn)井身結(jié)構(gòu)、優(yōu)選鉆井方式和鉆井液體系，有效預(yù)防了鉆井過程中出現(xiàn)的井下復(fù)雜，鉆井時(shí)效大幅提高，鉆井成功率100%。

倫坡拉；鉆井；提速；井身結(jié)構(gòu)

倫坡拉盆地地處藏北腹地，位于班公湖—怒江斷裂帶中段南側(cè)，呈狹長(zhǎng)的東西向展布。由于盆地處于特定的構(gòu)造位置，尤其是藏北斷裂的多旋回活動(dòng)，使盆地構(gòu)造具有較復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造特征，具體表現(xiàn)在：斷層切割、裂縫、隙發(fā)育，地層傾角變化大，構(gòu)造應(yīng)力差異大，巖性變化大［1］。因此，在鉆井過程中時(shí)有縮徑、坍塌、漏失、起下鉆遇阻、遇卡及電測(cè)困難現(xiàn)象。該地區(qū)鉆遇地層由上至下依次為古近系、白堊系，其中白堊系牛堡組為主要目的層。

1　鉆井難點(diǎn)

1.1地層易斜

影響井斜的地質(zhì)因素主要有地層傾角、縱向裂隙、地層各向異性和斷層等，根據(jù)對(duì)已鉆井井斜情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后發(fā)現(xiàn)（表1），造成倫坡拉地區(qū)井斜的主要誘因是地層傾角大，其他因素對(duì)井斜的影響都與地層傾角有關(guān)。特別是當(dāng)?shù)貙觾A角達(dá)到70°～80°時(shí)，采取任何鉆具組合和技術(shù)措施，井斜都難以控制［2］。

表1　倫坡拉地區(qū)部分井井斜統(tǒng)計(jì)表

1.2牛堡組地層易漏

牛堡組作為主力儲(chǔ)層，儲(chǔ)層可分為3類，Ⅰ類是砂巖（主要為粉砂巖和細(xì)砂巖），Ⅱ類為裂隙裂縫型的泥巖，泥質(zhì)泥晶云巖［3］，Ⅲ類為混合型。Ⅰ類物性條件不好，滲透率低，有效孔隙度差，井漏多為滲透型，Ⅱ類泥巖因難以取到完整裂縫的巖芯，難以測(cè)量到具體裂縫尺寸，井漏分析較為復(fù)雜。2014～2015年新部署的2口探井W1、W2井在牛堡組地層鉆進(jìn)中，均發(fā)生了不同程度的漏失（表2）。該地區(qū)普遍性的井漏不僅降低了純鉆時(shí)效、增大了復(fù)雜故障風(fēng)險(xiǎn)，更是加重了當(dāng)?shù)丨h(huán)保壓力。

1.3牛堡組地層穩(wěn)定性差

就巖性而言，造成牛堡組井壁失穩(wěn)的主要原因有如下幾個(gè)方面：一是在長(zhǎng)期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中，高度壓實(shí)脫水的牛堡組泥頁(yè)巖微裂隙發(fā)育，且裂隙面處在表面水化力很強(qiáng)，是引起井壁失穩(wěn)的主要原因；二是地層裂隙中含有軟泥巖夾層，表現(xiàn)為鉆井液侵入地層微裂隙后，導(dǎo)致水化面積增加，鉆進(jìn)該巖層時(shí)，并不立即坍塌，而浸泡一定時(shí)間后出現(xiàn)突發(fā)性的崩散掉塊引起的井壁坍塌［4］；三是地層傾角，斷層面的影響。引起地層傾角大，易井斜，由于井眼的上、下頂板作用，上部頂板（地層）缺少支撐，易井塌，加上井斜，起下鉆鉆具碰撞井壁，使井塌加劇。

表2　倫坡拉地區(qū)部分井井漏統(tǒng)計(jì)表

2　倫坡拉地區(qū)鉆井提速關(guān)鍵技術(shù)

2.1優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)

針對(duì)倫坡拉地區(qū)地層易斜、易漏、易塌的特性，結(jié)合前期鉆井的實(shí)鉆經(jīng)驗(yàn)，吸取Z1井、XL6井因故障復(fù)雜被迫提前完鉆的教訓(xùn)，在井身結(jié)構(gòu)確定時(shí)充分考慮地層和壓力可能的變化，選擇套管程序時(shí)為各開次鉆井安全相對(duì)留有余地，創(chuàng)新性地在該地區(qū)使用三開井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，大幅降低了鉆井周期、提高了機(jī)械鉆速。

老井身結(jié)構(gòu)為二開開次，一開使用?311.2mm鉆頭鉆進(jìn)至500m左右，下入?244.5mm表層套管，二開使用?215.9mm鉆頭鉆進(jìn)至全井設(shè)計(jì)井深，下入?177.8mm套管完井。

新井身結(jié)構(gòu)?476.25mm導(dǎo)管下深50m左右；一開使用?342.9mm鉆頭鉆進(jìn)，鉆過牛堡組推覆系統(tǒng)底界斷層位置，下入?273.1mm表層套管至井深500m左右。二開使用?241.3mm鉆頭鉆進(jìn)，鉆過牛二段，封隔牛二段及以上易漏失、坍塌層段，下入?193.7mm技術(shù)套管中完；三開使用?165.1mm鉆頭鉆進(jìn)，鉆至設(shè)計(jì)井深，下入?146.1mm尾管完井；如果二開鉆井過程中沒有鉆遇漏失、坍塌等難以處理的復(fù)雜情況，則?241.3mm鉆頭可鉆進(jìn)至全井設(shè)計(jì)井深，此時(shí)可全井下入?193.7mm套管完井。

老井身結(jié)構(gòu)主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)（表3）比較低，采用新井身結(jié)構(gòu)（表4）后，在平均完鉆井深增加近350m的情況下，鉆井周期縮短了10d，純鉆時(shí)間提高了22%，平均機(jī)械鉆速提高了50%。

表3　老井身結(jié)構(gòu)主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

表4　新井身結(jié)構(gòu)主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

2.2PDC+彎螺桿技術(shù)

倫坡拉地區(qū)地層自然造斜率大，在以往的鉆井過程中往往采用輕壓吊打的方式，不但影響了鉆井效率，而且控斜效果也不理想［5］。通過比對(duì)分析，優(yōu)選出PDC鉆頭+0.75°單彎螺桿復(fù)合鉆進(jìn)的方式，最大程度地解放了鉆壓，且井斜控制良好，順利完成了W1、W2井的鉆探任務(wù)。從2口井鉆頭使用情況分析（表5），使用PDC鉆頭配合0.75°單彎螺桿復(fù)合鉆進(jìn)較牙輪鉆頭鉆進(jìn)，機(jī)械鉆速提高一倍左右，提速效果明顯。

2.3優(yōu)選鉆井液技術(shù)

倫坡拉地區(qū)地層壓力系數(shù)綜合判定為0.95～1.05g/cm3，實(shí)鉆過程中，鉆井液密度與地層壓力接近仍然會(huì)產(chǎn)生漏失、井塌（泥漿密度見表6）。根據(jù)西藏倫坡拉盆地地層特征和幾口完鉆井處理井塌、井漏、阻卡等復(fù)雜情況的經(jīng)驗(yàn)，W1、W2井選用具有封堵防塌能力的聚磺封堵防塌鉆井液體系。鉆井實(shí)踐表明，該體系能夠有效預(yù)防下第三紀(jì)牛二、三段井塌、惡性井漏帶來的井下復(fù)雜，有利于油氣的發(fā)現(xiàn)，鉆井過程中油氣顯示較好［6］。對(duì)于滲透性漏失，在鉆井液中加入超細(xì)CaCO3，不影響泥漿性能且堵漏效果明顯；對(duì)于中小型漏失，使用PB-1屏蔽暫堵劑具有較好的防漏堵漏、降低濾失的效果。

表5　2口新井PDC與牙輪鉆頭主要指標(biāo)對(duì)比

表6　幾口井的實(shí)鉆泥漿密度（單位：g/cm3）

2.4取芯技術(shù)

取芯是獲取地質(zhì)資料的重要手段之一，結(jié)合地層特點(diǎn)，通過優(yōu)選取芯鉆頭和取芯工具，優(yōu)化取芯參數(shù)，達(dá)到了提高取芯速度和取芯收獲率目的。

倫坡拉地區(qū)取芯井段地層夾層較多，以白云巖為主，并含有礫巖，黃鐵礦夾在其中，對(duì)取芯鉆頭的損壞較為嚴(yán)重，取芯鉆頭優(yōu)選難度大。以W1井為例，該井共取芯11筒/11次，取芯總進(jìn)尺83.28m，共使用取芯鉆頭5只，其中4只GC476鉆頭（9筒）和1只GC315鉆頭（2筒）。使用GC315鉆頭平均取芯機(jī)械鉆速僅為1.89m/h，而采用GC476鉆頭平均取芯機(jī)械鉆速達(dá)到了2.11m/h，較前者鉆速提高了12%。根據(jù)實(shí)鉆情況可以看出切削齒較大并且?guī)в袕?fù)備齒的GC476更適應(yīng)該地區(qū)地層，能獲得較高的機(jī)械鉆速。

3　結(jié)論與建議

（1）采用新井身結(jié)構(gòu)后，導(dǎo)管可以封隔凍土層，避免井口受到?jīng)_蝕，保障了井口安全；二開可以封隔牛堡組易垮塌層，達(dá)到了縮短鉆井周期、降低復(fù)雜時(shí)效、提高機(jī)械鉆速的目的。

（2）鑒于該區(qū)塊地層自然造斜率較高，使用PDC+ 0.75°螺桿復(fù)合鉆進(jìn)能提高機(jī)械鉆速，且能達(dá)到防斜、快速降斜的效果。

（3）該區(qū)井壁垮塌和地層漏失有直接關(guān)系，通常井眼出現(xiàn)先漏后塌的情況，防塌的重點(diǎn)在于及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏失，并配合有效的堵漏措施。

（4）倫坡拉地區(qū)地層普遍易漏，在確保井控安全的前提下盡可能地采用近平衡鉆井技術(shù)，推薦使用聚磺封堵防塌鉆井液體系。

（5）推薦使用切削齒較大并且?guī)в袕?fù)備齒的GC476取芯鉆頭，取芯速度和收獲率顯著提高。

（6）工程與地質(zhì)密切配合，有利于早預(yù)測(cè)和發(fā)現(xiàn)復(fù)雜地層，及時(shí)采取針對(duì)性措施，能夠有效避免鉆遇復(fù)雜地層而引發(fā)的井下復(fù)雜情況。

［1］岑恩永，林甲忠，等.藏北高原倫坡拉地區(qū)鉆井完井技術(shù)［J］.石油鉆探技術(shù)，1999（10）.

［2］張宏，林甲忠.倫坡拉盆地井斜原因分析及控制措施［J］.石油鉆探技術(shù)，1997（9）.

［3］陳天成，岑恩永.牛二段井眼失穩(wěn)分析及鉆井液類型選擇［J］.西部探礦工程，1998（5）.

［4］鄒柒庚，安本清.西藏倫坡拉盆地井眼失穩(wěn)原因與對(duì)策［J］.石油鉆探技術(shù)，1998（9）.

［5］陳天成.西藏倫坡拉盆地鉆井實(shí)踐［J］.石油鉆探技術(shù)，2001（5）.

［6］李立，劉四海.西藏倫坡拉盆地鉆井液技術(shù)探討［J］.石油鉆探技術(shù)，1996（12）.

TE2

B

1004-5716（2016）05-0039-03

2016-01-07

2016-01-08

劉虎（1967-），男（漢族），甘肅鎮(zhèn)原人，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事鉆井現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)管理及井筒技術(shù)研究工作。