獅41井鉆井分析與總結(jié)

張順世，劉瀟，黃成貴

中國(guó)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(jié)

張順世，劉瀟，黃成貴

中國(guó)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(diǎn)勘探開(kāi)發(fā)區(qū)塊，但該地區(qū)存在膏鹽層厚、裂縫發(fā)育，地層傾角大等特點(diǎn)，導(dǎo)致鉆井難度較大。分析對(duì)比了獅41井設(shè)計(jì)與實(shí)鉆情況及該井鉆井時(shí)效，對(duì)該井鉆井托壓?jiǎn)栴}的解決方法做了重點(diǎn)討論，得出的結(jié)論為該區(qū)今后的鉆井工作提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。

實(shí)鉆分析；鉆井托壓；鉆井時(shí)效

1 獅41井設(shè)計(jì)

中國(guó)石油青海油田分公司（以下簡(jiǎn)稱青海油田）獅41井位于獅子溝構(gòu)造獅20井區(qū)。井型為定向井，設(shè)計(jì)井深4 521.6 m。設(shè)計(jì)三開(kāi)三完，采用Ф444.5 mm的鉆頭一開(kāi)，使用聚合物鉆井液，Ф311.2 mm的鉆頭二開(kāi)，Ф215.9 mm的鉆頭三開(kāi)，二、三開(kāi)采用復(fù)合有機(jī)鹽鉆井液。

英西地區(qū)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(dòng)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(qū)地層傾角大，自然造斜能力強(qiáng)，為控制井斜需要經(jīng)常定向。鉆井托壓現(xiàn)象主要發(fā)生在定向過(guò)程中。承鉆該井的西部鉆探某井隊(duì)，由于設(shè)備老舊，故障頻發(fā)，停泵維修嚴(yán)重制約該井時(shí)效。

2 實(shí)鉆分析

2.1 設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)與實(shí)鉆對(duì)比

獅41井一開(kāi)設(shè)計(jì)用Ф444.5 mm鉆頭鉆至1 000 m，實(shí)際鉆至999 m一開(kāi)完鉆。下Φ339.7 mm套管封固淺部疏松、易縮徑及復(fù)雜地層，減少裸眼井段。二開(kāi)設(shè)計(jì)用Ф311.2 mm鉆頭鉆至3 550 m，實(shí)際鉆至3 850 m二開(kāi)完鉆。用Φ244.5 mm+Φ250.8 mm套管封固第一目的層段及復(fù)雜層段，水泥返至900 m，安裝井口。三開(kāi)設(shè)計(jì)用Ф215.9 mm鉆頭鉆至4 521.6 m，實(shí)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(shè)計(jì)范圍內(nèi)。井底水平位移403.72 m，閉合方位：222.23°,而設(shè)計(jì)井底水平位移312.67 m，閉合方位：211.36°。水平位移超出設(shè)計(jì)91.5 m。該井各井段井徑擴(kuò)大率均小于25%，符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

獅子溝地區(qū)地層傾角大，井斜難以控制。在Ф311.2 mm井眼施工中，采用強(qiáng)剛度鉆進(jìn)組合鉆進(jìn)時(shí)定向鉆進(jìn)托壓嚴(yán)重，定向施工難度大；采用剛度較弱的鉆具組合時(shí)復(fù)合鉆進(jìn)井斜增長(zhǎng)快，井斜難以控制；采用Ф215.9 mm鉆頭鉆進(jìn)、Ф311.2 mm鉆頭擴(kuò)眼的技術(shù)措施，在2 631~3 850 m井段，采用Ф215.9 mm鉆頭鉆進(jìn)、Ф311.2 mm鉆頭擴(kuò)眼技術(shù)措施，鉆具組合剛度較弱，定向鉆進(jìn)托壓現(xiàn)象明顯減弱。在復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)采用輕壓吊打（2 t）以防斜。在技術(shù)措施時(shí)平均機(jī)速2.22 m/h，較施工Ф311.2 mm鉆頭鉆進(jìn)機(jī)速1.51 m/h提高了47%。經(jīng)實(shí)際鉆探有效解決了定向托壓?jiǎn)栴}，提高機(jī)械鉆速。

2.3 獅41井固井分析

據(jù)獅41井固井資料，該井表層套管和技術(shù)套管固井質(zhì)量合格，油層套管固井質(zhì)量不合格。

2.4 鉆頭使用分析

該井鉆頭使用型號(hào)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(shí)攻擊齒傾斜角度小，能有效地保證吃入量。建議在該區(qū)域使用M1655SSPDC鉆頭。二開(kāi)井段由于定向托壓嚴(yán)重，在2 631~3 850 m井段，采用Ф215.9 mm鉆頭（M1655SS）鉆進(jìn)、Ф311.2 mm鉆頭（WS935H、BR1955C）擴(kuò)眼的技術(shù)措施，有效地解決了托壓嚴(yán)重的問(wèn)題，平均機(jī)械鉆速?gòu)?.45 m/h提升到8.81 m/h。三開(kāi)在3 855~3 892 m井段采用M1365SSD PDC定向鉆頭進(jìn)行定向作業(yè)，以減小托壓，提高機(jī)械鉆速，減小定向施工難度。

2.5 鉆井時(shí)效分析

獅41井設(shè)計(jì)鉆井周期139天、完井周期149天，實(shí)際鉆井周期165.6天，超期26.6天，實(shí)際完井周期181.7天，超期32.7天，鉆機(jī)臺(tái)月6.06臺(tái)·月。全井總時(shí)間4 361h,生產(chǎn)時(shí)間3 931h,占總時(shí)間90.1%，超期嚴(yán)重說(shuō)明機(jī)械鉆速較低。該井平均機(jī)械鉆速3.06m/h；平均鉆機(jī)月速767m/（臺(tái)·月）。

該井純鉆進(jìn)時(shí)間占總時(shí)間的34.9%，起下鉆時(shí)間占總時(shí)間16.2%,說(shuō)明該井頻繁起下鉆影響工期。導(dǎo)致起下鉆的主要原因?yàn)殂@井托壓。設(shè)備維修時(shí)間占總時(shí)間6.9%，維修主要對(duì)象為2臺(tái)老化的泥漿泵。

3 獅41井鉆井托壓分析

3.1 鉆井托壓現(xiàn)象及危害

托壓產(chǎn)生在直井反扣或定向井多次反扣的定向過(guò)程中、開(kāi)窗側(cè)鉆井開(kāi)窗側(cè)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(méi)有進(jìn)尺，泵壓不升高、不憋泵，在鉆壓繼續(xù)增加的時(shí)候可能會(huì)突然憋泵。定向井托壓影響正常的定向施工，如操作不當(dāng)易產(chǎn)生卡鉆[1-5]。

3.2 托壓產(chǎn)生的原因

1）實(shí)際施工中，由于井眼軌跡偏離設(shè)計(jì)，需要導(dǎo)向反扣鉆進(jìn)，甚至多次反扣，致使井眼軌跡不平滑。當(dāng)改變鉆具結(jié)構(gòu)反扣時(shí)，由于鉆具剛性問(wèn)題，加壓時(shí)鉆具的某一點(diǎn)會(huì)支撐在井壁上出現(xiàn)托壓現(xiàn)象

2）在直井反扣或定向井定向過(guò)程中，井眼不干凈，有巖屑床的存在會(huì)增大鉆具與井壁的滑動(dòng)摩擦，產(chǎn)生托壓現(xiàn)象。

3）泥漿由于流變性能較差，地面凈化設(shè)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(guò)程中，上提拉力與泥漿摩阻系數(shù)有關(guān)系，摩阻系數(shù)越大越容易產(chǎn)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(guò)程中，井眼軌跡偏離設(shè)計(jì)時(shí)，需要進(jìn)行導(dǎo)向反扣鉆進(jìn)，致使井眼軌跡較差。改變鉆具組合進(jìn)行反扣時(shí)，由于鉆具剛性問(wèn)題，加壓時(shí)鉆具某一點(diǎn)會(huì)與井壁上形成支撐，從而出現(xiàn)托壓現(xiàn)象。解決方法為采用定向鉆具，簡(jiǎn)化鉆具結(jié)構(gòu)，減少鉆鋌數(shù)量，增加加重鉆桿數(shù)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(shè)備老化，1號(hào)、2號(hào)泥漿泵經(jīng)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(shí)間占總鉆井時(shí)間6.9%，制約了該井時(shí)效。解決方法為更新設(shè)備，加大排量，增強(qiáng)固控設(shè)備的使用。

3）定向過(guò)程中，鉆具與井壁之間的摩擦為滑動(dòng)摩擦，在造斜點(diǎn)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(diǎn)附近復(fù)合鉆進(jìn)使井眼軌跡平滑。

4）獅41井作為預(yù)探井，難以確定合理的鉆井液密度值。實(shí)鉆過(guò)程中，為了安全起見(jiàn)，鉆井液密度大于最佳值。致使循環(huán)過(guò)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(zhì)資料，加強(qiáng)固控設(shè)備使用，添加石墨等潤(rùn)滑劑，改善泥漿流變性和摩阻。

5）由于獅41井設(shè)備老化，長(zhǎng)時(shí)間維修致使短起下作業(yè)次數(shù)少，無(wú)法用物理方法破壞井壁巖屑床。巖屑床的存在，導(dǎo)致托壓現(xiàn)象的產(chǎn)生。解決方法為更新設(shè)備，定期進(jìn)行短起下作業(yè)，用物理方法破壞井壁巖屑床。

6）在該井鉆頭使用分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)采用小鉆頭鉆進(jìn)，大鉆頭擴(kuò)眼的措施，在提高機(jī)械鉆速的同時(shí)，減少了鉆進(jìn)托壓。

4 結(jié)論

1）獅子溝地區(qū)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(jìn)、大鉆頭擴(kuò)眼的技術(shù)措施，不僅能減少定向鉆進(jìn)時(shí)托壓，又能提高機(jī)械鉆速。

2）獅41井鉆井周期長(zhǎng)，鉆井時(shí)效低，定向鉆進(jìn)時(shí)托壓嚴(yán)重，導(dǎo)致頻繁更換鉆具組合和起下鉆，在該區(qū)域鉆進(jìn)解決好托壓?jiǎn)栴}能明顯提高鉆井時(shí)效。

3）通過(guò)加強(qiáng)井眼軌跡控制，改變鉆具結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)固控設(shè)備使用和井眼凈化，強(qiáng)化短起下作業(yè)，改善泥漿性能，完善地質(zhì)資料確定合理的鉆井液密度等方式減少托壓現(xiàn)象的發(fā)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(fù)合鉆進(jìn)，既能有效穩(wěn)斜又能快速鉆進(jìn)。

5）獅41井井斜、井徑擴(kuò)大率都在允許范圍內(nèi)，井身質(zhì)量合格。2開(kāi)和3開(kāi)后固井質(zhì)量不高。提升固井質(zhì)量有很大的空間。

[1]馬居利.定向井托壓?jiǎn)栴}的研究[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2013,32(11)：134．

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

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

[4]李建超.鉆柱的托壓?jiǎn)栴}及井眼的凈化與潤(rùn)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(wèn)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(jí)工程師，主要從事鉆井技術(shù)研究和工程設(shè)計(jì)工作。