欠尺寸修壁器破鍵槽在義古斜951井的應用

宋文婷，劉釗

欠尺寸修壁器破鍵槽在義古斜951井的應用

宋文婷1，劉釗2

（1. 中石化石油工程設計有限公司， 山東 東營 257100； 2. 中石化勝利石油工程有限公司黃河鉆井總公司， 山東 東營 257100）

義古斜951井主探含油層位為上古生界和沙二段，井身結構為五段制井。在實際定向過程中，由于靶徑小，方位坐標容易偏離、井斜角難以控制，導致頻繁起下鉆和調整鉆具結構。起下鉆時鉆具在造斜點部位上提下放，會逐漸在井壁上磨出一道鍵槽，造成電測儀器遇阻，導致施工難度加大，延長施工周期，增加成本。本次施工針對該地區的地層特點，使用欠尺寸修壁器，在一定程度上消除了鍵槽，使得電測儀器順利到底，加快了施工進度，降低了成本。

欠尺寸修壁器；井身結構；五段制井；鍵槽

欠尺寸修壁器，又稱為直棱修壁器。是指尺寸小于鉆頭尺寸，油氣井鉆井中使用的一種井眼內維護井壁工具。由于鉆具本身的重力作用，使得整套鉆具在井眼變化率偏大的井段產生相當大的水平分力，在一些井段中使鉆具緊靠井壁旋轉[1]，起下鉆時在這些部位上下進行刮拉，逐漸在井壁上磨出一條鍵槽，鍵槽的直徑略大于鉆桿接頭的外徑[2]。會造成剛性差、重量輕的電測儀器遇阻[3]。欠尺寸修壁器本體外表為圓柱體，上附有凹槽和刮刀，刮刀成軸向均勻分布。欠尺寸修壁器可實現對井眼內附著物進行清理，保持井眼暢通，欠尺寸修壁器可以與多種鉆具組合，并串聯多個，實現對不同井段井眼的一次維護。具有較好的防斜性能和防卡性能，可以改善鉆井液流型[4]，達到清除井內鍵槽的目的。

1 地質概況及工程設計

井別為評價井,義古斜951井口地理位置位于山東省東營市河口區義和莊四扣鄉境內[5]。構造上位于濟陽坳陷沾化凹陷義南二臺階構造帶，主探上古生界2 270～2 370 m層位，落實含油氣情況，獲取油層物性參數。兼探沙河街組，埋深一般在1 900~2 200ｍ。井身結構為五段制井，在定向鉆進過程中，由于井斜角、方位坐標難以控制[6]。鉆井過程中，明化鎮組及以上地層成巖性差，防坍塌[7]。館陶組底部存有礫巖-滲透層及砂層發育,防蹩漏[8]。東營組下部地層構造復雜，地層傾角大，斷層相互交錯，造成軌跡控制難度加大。沙河街組地層注意油氣浸、防漏[9]。鉆遇古生界注意防漏、防噴。義古斜951井工程設計剖面如表1所示，井身結構設計如圖1和表2所示。

表1 義古斜951井工程設計剖面

圖1 義古斜951井身結構

2 施工難點和電測遇阻原因

2.1 施工難點

義古斜951井施工難點[10]和重點主要是沙一段生物灰巖容易漏失[11]，二疊系地層存在提前進入古生界或太古界的可能，容易發生漏失。五段制井眼（直-增-穩-降-直）降斜段較難控制，存在斜井段長[12]，摩阻大，鉆具傳壓困難，降斜段井身控制難度大等問題[13]。井身軌跡控制、井壁穩定和井眼凈化等問題若處理不當，易造成起下鉆阻卡、劃出新眼等問題[14]。此外，還有造斜點防鍵槽等工作。具體有以下幾點：

表2 井身結構設計

（1）一開鉆進401.00 m，下入? 444.5 mm牙輪鉆頭，該鉆頭破碎巖石效率較差，客觀機械轉速緩慢。這樣就容易造成井壁的不穩定，井徑的不規則等情況。?339.7 mm套管尺寸大、剛性強，環空間距狹窄[15]，加大了下套管對扣和固井的要求[16]。

（2）沙一段底部生物灰巖防漏[17]。本井在鉆進至1 780.00 m起鉆換常規鉆具，在鉆進中提前加入隨鉆堵漏劑[18]，提高地層承壓能力，并配好充足土漿，直至進入沙三段未見漏失，起鉆下動力鉆具。

（3）降斜段軌跡控制難度大。為安全鉆穿沙一段生物灰巖漏層，本井于1 780.00 m起鉆下常規鉆具，此時正值井斜井段，軌跡無法有效控制，容易脫離設計軌跡。通過有線測斜數據每50.00 m測量一次井斜方位，在保證鉆穿漏層的前提下，盡量控制好軌跡。在實際鉆進中發現方位左偏較為嚴重，有脫靶風險，因此在鉆穿漏層后起鉆下動力鉆具調整軌跡。

2.2 電測遇阻原因

（1）井徑控制較難。按照新標準要求，非目的層井徑擴大率不得超過15%，目的層不得超過10%[19]。本井在上部地層鉆進時泵排量較大，電機無法有效控制泵沖，致使井徑沒有很好的控制下來。特別是在造斜點處，由于定向時間長，地層松軟，造成了大井眼，為后期施工埋下了隱患。

（2）館陶組地層造斜，地層軟、造斜點淺，雖然鉆進中在造斜點處下入了條式扶正器，但在電測時依然勒出了鍵槽，致使電測時有遇卡顯示。

（3）本井在后期鉆進中，發現孔店組缺失，造成地層與設計嚴重不符，地層厚度與設計相差較大，因此在2 100.00 m開始進行地質循環撈沙程序，增加了卡層位的井段長度，特別是夜間施工中很難準確及時地判斷出地層巖性，增加了卡層位的難度。

電測及井壁取心遇阻原因主要有：館陶組地層造斜，造斜點定向鉆進時鉆時慢，因地層軟、造斜點淺，造成大肚子井眼，且出現了臺階。

3 現場施工及修壁器應用

3.1 井眼軌跡控制

（1）現場施工鉆具組合

現場施工鉆具組合如表3所示，現場施工時使用當前最利于定向的牙輪鉆頭，因為牙輪鉆頭相較于PDC鉆頭多三個軸承，反扭角小，加壓到鉆頭上時，產生多個方向的反作用力，會進一步對隨鉆相關參數進行最優化，客觀可行地加強定向工作的開展。

表3 現場施工鉆具組合

（2）順滑井眼軌跡

增加穩斜井段的長度，有效控制井斜[20]。增加了穩斜段距離，也就控制了降斜井段長度，從而減少了井斜角銳降，客觀地降低了復雜工況的概率，又達到了平滑井身軌跡的目的。

3.2 欠尺寸修壁器的應用

義古斜951井定向段井深966.00 m，位于館陶組底部（950~1 250 m）。定向段初期其所在地層巖性為白色砂礫巖，其承壓能力差，容易發生鉆井液滲漏。在進行鉆進的過程中其鉆時加快，產生巖屑量增多，一旦鉆井液攜沙能力達不到標準，振動篩出現不了大量反沙，就容易引發鉆頭處泥沙淤積、堵水眼，會引發憋泵或憋漏地層等二次鉆井事故。

預防反沙不及時造成憋漏的措施有：提升造斜井段的鉆井液黏度；定向造斜時為提高地層抗壓能力通常加入一定量的隨鉆堵漏劑；接單根鉆桿之前適當的加長井內的循環時間，快速接單根。

其中第5趟鉆欠尺寸修壁器修理井段為920.00~1 023.00 m，配合欠尺寸修壁器需使用以下藥品：防塌降粘降濾失劑2.5 t，硅氟降粘劑1 t，天然高分子降濾失劑1 t，油基潤滑1 t，NaOH 0.2 t。

第6趟鉆欠尺寸修壁器修理井段為937.00~1 480.00 m，目的是防止軟地層鍵槽的產生。在鉆具組合中加入欠尺寸修壁器對有臺階的井段進行修復，期間使用以下藥品：土粉1 t，抗高溫抗鹽降濾失劑2 t，油基潤滑劑1 t。破除聚集的巖屑，使井壁順滑而穩固，對電測儀器順利通過臺階下到井底起到了至關重要的作用。

通井鉆具組合選用? 215.9 mm 牙輪鉆頭+雙母+回壓凡爾+?212 mm扶正器+無磁鉆鋌×1根+鉆鋌×2根+?127 mm HWDP×18根+?127 mm Dp×65根，下牙輪鉆頭通井，目的是為了防止尖刮刀在通井過程中造成不必要的劃出新眼等。泥漿性能：密度1.17 g/cm3，黏度57 MPa·s，失水4.9 mL，泥餅0.5 mm，初終切2.5/8，動切力6 Pa，塑性黏度13 m MPa·s，pH 9。

4 結 論

（1）嚴格“加強井控工作”，對各井控設備的安裝調試都高標準嚴要求，二開前封井器進行了嚴格的試壓，試壓14.79 MPa，15 min壓降0.17 MPa，無刺漏，試壓合格后才二開開鉆，與此同時定期保養好內防噴工具，確保其靈活好用、安全施工。

（2）二開下入HAT127鉆頭，采用7寸鉆鋌+18米扶正器的鐘擺鉆具組合。在鉆進過程中合理掌控鉆壓，防斜打直，以配合定向所需。

（3）采用牙輪鉆頭定向，減小鉆頭反扭角，進一步加強對井身軌跡控制能力，同時控制滑動鉆進過程，客觀提高了生產時效性；同時增加穩斜段，減少降斜段，使井眼軌跡更為平滑。

（4）鉆進至966.00 m起鉆后，下入動力鉆具，并在距離鉆頭500.00 m處下入欠尺寸修壁器，防止軟地層鍵槽的產生。

（5）在鉆至沙二底1 780.00 m時起鉆簡化鉆具組合，為鉆穿沙一段底部生物灰巖做準備，做好防漏工作。并提前加入了隨鉆堵漏劑材料提高地層承壓能力，配好充足土漿后鉆開漏層。

（6）電測儀器遇阻時，計算遇阻點配出相應鉆具，在結構組合中遇阻點處下入欠尺寸修壁器，配合強抑制封堵防塌潤滑鉆井液，破除地層鍵槽。

[1] 韓秀明，樊建春.鉆桿防磨技術的現狀和發展[J]. 石油礦場機，2007，36 (3): 17-22.

[2] 汪源，孫建軍，彭秀蘭. 復雜井眼環境下測井遇阻、遇卡情況分析與對策[J]. 測井技術，2010，34 (5): 501-504.

[3] 榮海波. 塔里木東河塘地區超深水平井鉆井技術[J].鉆采工藝，2010，33 (4): 131-132.

[4] 辛錄江.勝坨二區淺造斜大位移定向井優快鉆井技術[J].科學導報，2014(22).

[5] 張亮亮. 井眼軌道設計研究與實現[D]. 西安：西安科技大學，2010.

[6] 張林強. 井下卡鉆分析及處理[J]. 海洋石油，2007，27 (3): 112-115.

[7] 張德志.復雜裂縫性低滲透油藏試井解釋理論與方法研究[D]. 東營：中國石油大學(華東)，博士學位論文，2007.

[8] 郭祥鵑.鉆井液用潤滑降濾失劑的研究與應用[D]. 濟南：山東大學，碩士學位論文，2007.

[9] 崔波.關于樁148區塊鉆井模式的研究[J]知識經濟，2011(5):142-142.

[10] 嚴利詠，賈標，黨戰鋒等.蘇里格氣田水平井S77-5-8鉆井液技術[J]. 重慶科技學院學報:自然科學版，2012，14(4):26-28.

[11] 賈彥. 淺談小井眼側鉆井裸眼電測遇阻原因及對策[J]. 中國石油和化工標準與質量，2011，31 (8): 138-138.

[12] 侯華丹，嚴波，趙成龍, 等. 勝利淺海海水鉆井液體系及其應用[J].現代商貿工業，2013 (4): 185-186.

[13] 唐均. 定向井鉆井關鍵技術探討[J]. 中國化工貿易，2014 (33).

[14] 董林林，王輝，王昌, 等. 六段制三維水平井JH17平25井軌跡控制技術[J]. 化工管理，2015 (17): 132-132.

[15] 祖峰. D2-19大位移定向井鉆井應用技術[J]. 西部探礦工程，2002，14 (1): 67-69.

[16] 牛洪波，胥豪，陳建隆. 勝利灘海油田表層套管鉆井技術研究與應用[J]. 石油鉆探技術，2007，35 (5): 32-34.

[17] 牛洪波. 套管鉆井技術在勝利油田的應用研究[D]. 東營：中國石油大學(華東)，2007.

[18] 胡云鋒，代一欽. 降密度控壓欠平衡鉆井技術在頁巖氣井中的應用[J]. 長江大學學報（自然版），2015，12 (29): 75-78.

[19] 劉平均. 鄂北工區鉆井液技術工作存在問題及建議[J]. 西部探礦工程，2010，22 (5): 35-36.

[20] 畢雪亮，閻鐵，韓輝, 等. 大慶油田側斜井井身剖面設計研究[J].特種油氣藏，2005，12(2):72-73.

[21] 郭玉鋒，張洋洋，陳寧. 欠尺寸雙扶螺桿鉆具對鉆井的影響[J]. 化工管理，2015 (19): 150-151.

[22] 周冬青.加強鉆井工程管理提升鉆井速度[J].中國科技博覽，2012(14):13-13.

[23] 楊慶理. 復雜地層PDC鉆頭個性化設計及應用研究[D]. 東營：中國石油大學(華東)，2007.

Application of Undersized Wall Repairer in Eliminating Keyways of Yigu 951 Inclined Well

1,2

（1. Sinopec Petroleum Engineering Design Co., Ltd., Shandong Dongying 257100, China;2. Sinopec Shengli Petroleum Engineering Co., Ltd.，Huanghe River Drilling Company, Shandong Dongying 257100, China）

The main oil-bearing horizons of Yigu 951 inclined well are the Upper Paleozoic and Sha 2 member, and the well structure is five section borehole. In the actual orientation process, because the target diameter was small, the azimuth coordinates were easy to deviate, and the well inclination angle was difficult to control, which led to frequent trips and adjustments of the drilling tool structure. When the drilling tool was lifted and lowered at the oblique point, keywayswere gradually formed on the well wall, which caused the electrical measuring instrument to be blocked, increasing the difficulty of construction, prolonging the construction cycle and increasing costs. According to the characteristics of the stratum in this area, the undersize wall repairer was used to eliminate the the keyways to a certain extent, which made the electric measuring instrument smooth to the end, speeding up the construction progress and reducing the cost.

Undersize wall repairer; Well structure; Five-section borehole; Keyway

2020-02-10

宋文婷（1989-），女，助理工程師，碩士，山東省聊城市人，2015年畢業于西南石油大學機械制造及其自動化專業，從事石油工程設計方面的工作。

TE 242

A

1004-0935（2020）05-0576-04