獅41井鉆井分析與總結

張順世，劉瀟，黃成貴

中國石油青海油田分公司鉆采工藝研究院（甘肅敦煌726202）

獅41井鉆井分析與總結

張順世，劉瀟，黃成貴

中國石油青海油田分公司鉆采工藝研究院（甘肅敦煌726202）

獅子溝是青海油田的重點勘探開發區塊，但該地區存在膏鹽層厚、裂縫發育，地層傾角大等特點，導致鉆井難度較大。分析對比了獅41井設計與實鉆情況及該井鉆井時效，對該井鉆井托壓問題的解決方法做了重點討論，得出的結論為該區今后的鉆井工作提供了經驗借鑒。

實鉆分析；鉆井托壓；鉆井時效

1 獅41井設計

中國石油青海油田分公司（以下簡稱青海油田）獅41井位于獅子溝構造獅20井區。井型為定向井，設計井深4 521.6 m。設計三開三完，采用Ф444.5 mm的鉆頭一開，使用聚合物鉆井液，Ф311.2 mm的鉆頭二開，Ф215.9 mm的鉆頭三開，二、三開采用復合有機鹽鉆井液。

英西地區鉆探揭示了第三系N22、N21、N1、E32等4套地層。獅子溝深層為高壓裂縫油藏，地層壓力波動大，且斷層多，鉆井液密度“窗口窄”，因此鉆井液密度很難確定合理的值。獅20井區地層傾角大，自然造斜能力強，為控制井斜需要經常定向。鉆井托壓現象主要發生在定向過程中。承鉆該井的西部鉆探某井隊，由于設備老舊，故障頻發，停泵維修嚴重制約該井時效。

2 實鉆分析

2.1 設計井身結構與實鉆對比

獅41井一開設計用Ф444.5 mm鉆頭鉆至1 000 m，實際鉆至999 m一開完鉆。下Φ339.7 mm套管封固淺部疏松、易縮徑及復雜地層，減少裸眼井段。二開設計用Ф311.2 mm鉆頭鉆至3 550 m，實際鉆至3 850 m二開完鉆。用Φ244.5 mm+Φ250.8 mm套管封固第一目的層段及復雜層段，水泥返至900 m，安裝井口。三開設計用Ф215.9 mm鉆頭鉆至4 521.6 m，實際鉆至4 650 m完鉆。下Ф139.7 mm套管至4 647 m。

2.2 獅41井井斜，井徑分析

獅41井最大井斜為11.6°，井深4 500 m，方位244.07°；最大全角變化率1.99°/25m，井深2 275m，井斜6.65°，方位197.73°，均在設計范圍內。井底水平位移403.72 m，閉合方位：222.23°,而設計井底水平位移312.67 m，閉合方位：211.36°。水平位移超出設計91.5 m。該井各井段井徑擴大率均小于25%，符合設計標準。

獅子溝地區地層傾角大，井斜難以控制。在Ф311.2 mm井眼施工中，采用強剛度鉆進組合鉆進時定向鉆進托壓嚴重，定向施工難度大；采用剛度較弱的鉆具組合時復合鉆進井斜增長快，井斜難以控制；采用Ф215.9 mm鉆頭鉆進、Ф311.2 mm鉆頭擴眼的技術措施，在2 631~3 850 m井段，采用Ф215.9 mm鉆頭鉆進、Ф311.2 mm鉆頭擴眼技術措施，鉆具組合剛度較弱，定向鉆進托壓現象明顯減弱。在復合鉆進時采用輕壓吊打（2 t）以防斜。在技術措施時平均機速2.22 m/h，較施工Ф311.2 mm鉆頭鉆進機速1.51 m/h提高了47%。經實際鉆探有效解決了定向托壓問題，提高機械鉆速。

2.3 獅41井固井分析

據獅41井固井資料，該井表層套管和技術套管固井質量合格，油層套管固井質量不合格。

2.4 鉆頭使用分析

該井鉆頭使用型號較多較雜，2 631m以后使用M1655SS鉆頭效果較好，Φ16 mm攻擊齒片，同時攻擊齒傾斜角度小，能有效地保證吃入量。建議在該區域使用M1655SSPDC鉆頭。二開井段由于定向托壓嚴重，在2 631~3 850 m井段，采用Ф215.9 mm鉆頭（M1655SS）鉆進、Ф311.2 mm鉆頭（WS935H、BR1955C）擴眼的技術措施，有效地解決了托壓嚴重的問題，平均機械鉆速從1.45 m/h提升到8.81 m/h。三開在3 855~3 892 m井段采用M1365SSD PDC定向鉆頭進行定向作業，以減小托壓，提高機械鉆速，減小定向施工難度。

2.5 鉆井時效分析

獅41井設計鉆井周期139天、完井周期149天，實際鉆井周期165.6天，超期26.6天，實際完井周期181.7天，超期32.7天，鉆機臺月6.06臺·月。全井總時間4 361h,生產時間3 931h,占總時間90.1%，超期嚴重說明機械鉆速較低。該井平均機械鉆速3.06m/h；平均鉆機月速767m/（臺·月）。

該井純鉆進時間占總時間的34.9%，起下鉆時間占總時間16.2%,說明該井頻繁起下鉆影響工期。導致起下鉆的主要原因為鉆井托壓。設備維修時間占總時間6.9%，維修主要對象為2臺老化的泥漿泵。

3 獅41井鉆井托壓分析

3.1 鉆井托壓現象及危害

托壓產生在直井反扣或定向井多次反扣的定向過程中、開窗側鉆井開窗側鉆定向中等。由于井眼軌跡以及各種阻力的原因使得鉆具加壓后，壓力很難傳遞到鉆頭；從綜合錄井儀器及指重表看，就是在鉆壓不斷增加的前提下，鉆頭的位置不變、沒有進尺，泵壓不升高、不憋泵，在鉆壓繼續增加的時候可能會突然憋泵。定向井托壓影響正常的定向施工，如操作不當易產生卡鉆[1-5]。

3.2 托壓產生的原因

1）實際施工中，由于井眼軌跡偏離設計，需要導向反扣鉆進，甚至多次反扣，致使井眼軌跡不平滑。當改變鉆具結構反扣時，由于鉆具剛性問題，加壓時鉆具的某一點會支撐在井壁上出現托壓現象

2）在直井反扣或定向井定向過程中，井眼不干凈，有巖屑床的存在會增大鉆具與井壁的滑動摩擦，產生托壓現象。

3）泥漿由于流變性能較差，地面凈化設備差等原因致使泥餅虛厚。泥餅越大黏鉆具接觸面積越大，易造成黏卡。接單根、起鉆過程中，上提拉力與泥漿摩阻系數有關系，摩阻系數越大越容易產生托壓。

3.3 獅41井托壓分析及解決辦法

1)獅子溝地層傾角較大，獅41井是一口定向井，最大井斜角為11.6°，在施工過程中，井眼軌跡偏離設計時，需要進行導向反扣鉆進，致使井眼軌跡較差。改變鉆具組合進行反扣時，由于鉆具剛性問題，加壓時鉆具某一點會與井壁上形成支撐，從而出現托壓現象。解決方法為采用定向鉆具，簡化鉆具結構，減少鉆鋌數量，增加加重鉆桿數量，從而降低鉆具的剛性，減少了鉆具與泥餅的接觸面積。

2）獅41井設備老化，1號、2號泥漿泵經常出故障，維修泥漿泵2~3次，致使泥漿泵的排量不能滿足鉆井液在井眼中的上返速度。從而造成井眼不干凈，形成巖屑床。維修時間占總鉆井時間6.9%，制約了該井時效。解決方法為更新設備，加大排量，增強固控設備的使用。

3）定向過程中，鉆具與井壁之間的摩擦為滑動摩擦，在造斜點附近（如1 175 m）摩阻較大，容易形成托壓。解決方法為在造斜點附近復合鉆進使井眼軌跡平滑。

4）獅41井作為預探井，難以確定合理的鉆井液密度值。實鉆過程中，為了安全起見，鉆井液密度大于最佳值。致使循環過程中泥漿流變性能不好，未能良好攜帶巖屑，摩阻較大。解決方法為完善地質資料，加強固控設備使用，添加石墨等潤滑劑，改善泥漿流變性和摩阻。

5）由于獅41井設備老化，長時間維修致使短起下作業次數少，無法用物理方法破壞井壁巖屑床。巖屑床的存在，導致托壓現象的產生。解決方法為更新設備，定期進行短起下作業，用物理方法破壞井壁巖屑床。

6）在該井鉆頭使用分析時，發現采用小鉆頭鉆進，大鉆頭擴眼的措施，在提高機械鉆速的同時，減少了鉆進托壓。

4 結論

1）獅子溝地區地層傾角大，井斜難以控制。在定向井施工中，可采用小鉆頭鉆進、大鉆頭擴眼的技術措施，不僅能減少定向鉆進時托壓，又能提高機械鉆速。

2）獅41井鉆井周期長，鉆井時效低，定向鉆進時托壓嚴重，導致頻繁更換鉆具組合和起下鉆，在該區域鉆進解決好托壓問題能明顯提高鉆井時效。

3）通過加強井眼軌跡控制，改變鉆具結構，加強固控設備使用和井眼凈化，強化短起下作業，改善泥漿性能，完善地質資料確定合理的鉆井液密度等方式減少托壓現象的發生。

4）獅子溝地層可鉆性較好，建議使用攻擊齒傾斜度小的鉆頭，采用M1655SSPDC鉆頭，輕壓吊打復合鉆進，既能有效穩斜又能快速鉆進。

5）獅41井井斜、井徑擴大率都在允許范圍內，井身質量合格。2開和3開后固井質量不高。提升固井質量有很大的空間。

[1]馬居利.定向井托壓問題的研究[J].中國石油和化工標準與質量,2013,32(11)：134．

[2]張金昭.水平井托壓問題原因分析及解決措施[J].化工管理,2014,29(11):179．

[3]李夢剛.水平井井眼軌跡控制關鍵技術探討[J].西部探礦工程,2009,21(2)：42-44．

[4]李建超.鉆柱的托壓問題及井眼的凈化與潤滑[J].化工管理,2014,32(5):155-155．

[5]胡景榮.再論大斜度定向井的井眼凈化問題[J].鉆采工藝, 2001,24(2):14-16．

Shizigou is an important exploration and development block of Qinghai oilfield,but the region has the characteristics of thick gypsum salt layer,developed cracks,large dip angle,which result in the drilling difficulty.The designed well structure of Shi 41 well was compared with the actual well structure,the drilling efficiency of the well was analyzed,and the solution to the problem of drilling holding pressure in the well is discussed.The conclusions obtained in this paper can provide reference for the future well drilling in the block.

drilling example analysis;drilling holding pressure;drilling efficiency

尉立崗

2017-04-08

張順世（1964-），男，高級工程師，主要從事鉆井技術研究和工程設計工作。