四川盆地威遠構(gòu)造311.15mm井眼針對性技術(shù)方案

張瑞剛

中石化中原石油工程有限公司鉆井二公司，中國·河南 濮陽 457001

1 引言

中國四川盆地的油氣勘探雖歷經(jīng)60多年的歷史，但在進入2000年以后，伴隨著工程技術(shù)的不斷進步，地質(zhì)認識的不斷深化，發(fā)現(xiàn)了一批儲量超過千億方的大氣田（主要是近15年發(fā)現(xiàn)的），中國四川盆地勘探進入快速發(fā)展期。目前威遠工區(qū)提速提效制約因素主要在二開311.15mm井眼和三開水平段，論文主要針對二開井段采取一系列方案和措施有效降低或避免故障出現(xiàn)，提高機械鉆速，達到安全提速提效的目的。

2 防卡措施

2.1 工程技術(shù)方面

2.1.1 優(yōu)化鉆具組合

減少大尺寸鉆鋌數(shù)量，根據(jù)井斜大小選擇合適的螺桿上扶正器。定向段：?311.2mmPDC鉆頭+?216mm×1.25°彎螺桿+?203mm無磁鉆鋌×1根+?203mm無磁懸掛+加重鉆桿×15根+鉆桿；穩(wěn)斜段：?311.2mmPDC鉆頭+?216mm×1.25°彎螺桿+扶正器（304-308m）+?203mm無磁鉆鋌×1根+?203mm無磁懸掛+加重鉆桿×15根+鉆桿[1]。

2.1.2 優(yōu)化鉆井參數(shù)

二開311.15mm井眼大泵排量越大，攜砂效果越好；鉆井扭矩可直接反映井下情況，故頂驅(qū)鉆井扭矩設(shè)定不宜過高（20KN.m為宜）；復合鉆進時正常扭矩范圍5～15KN.m，若扭矩一直居高不下，則停止繼續(xù)鉆進，檢查分析原因。鉆壓：50～120KN，轉(zhuǎn)速：50～60轉(zhuǎn)/min，排量：50～60L/s。

2.1.3 優(yōu)化二開軌跡

為拉開水平段巷間距，二開設(shè)計軌跡一般為直－增－穩(wěn)－降－直，在滑動增斜或者降斜的過程中，位移較大的井托壓嚴重，造成鉆壓加不到位、工具面擺放困難，卡鉆風險增大。選擇合適的造斜段、降斜段充分利用鉆具自然降斜率，若不影響后期施工可直接優(yōu)化軌跡為三段式為直－增－穩(wěn)。避免或減少中國雷口坡和嘉陵江組石膏含量較高的地層定向。提前扭方位，在井斜10°之前將方位扭至設(shè)計方位[2]。

2.1.4 堅持精細化操作

一是強化井眼清潔，嚴格按照要求排量和轉(zhuǎn)速循環(huán)。接單根前至少劃眼2遍，復雜井段可增加劃眼次數(shù)，直至扭矩、摩阻正常方可接立柱。起鉆前充分循環(huán)至少2周且返砂干凈，確保井眼暢通；二是縮短鉆具靜止時間。接單根時間超過3min，必須采用轉(zhuǎn)盤活動鉆具。定向若出現(xiàn)脫壓現(xiàn)象，不可長時間壓住鉆具不動或強壓，應立即釋放扭矩上提活動鉆具；三是加強司鉆及主要操作人員現(xiàn)場培訓，提高精細化操作水平；四是堅持井下異常匯報。若遇井下異常值班干部和工程師必須上鉆臺進行盯防并及時匯報上級單位；五是限定司鉆操作權(quán)限。下鉆遇阻不要多壓（特別是第一次），遇阻時要立即上提把鉆具提開，但最大上提負荷不得超過鉆具或提升系統(tǒng)的最大安全負荷。起鉆遇卡后不要多提（特別是第一次），要立即下放壓開鉆具，必要時可以將懸重壓到0。倒劃眼上提鉆具堅持采用“寸提”方式。

2.2 鉆井液方面

①鉆井液要保持低粘低切，保持良好的流變性。性能要求：1.40～1.80g/cm3左右，黏度37～55s，失水8～4ml。

②加強鉆井液的抑制性。要求氯化鉀加量達到5%、聚胺加量達到0.3%，生石灰含量達到0.5%以上。

③泥餅質(zhì)量要有保證，要求泥餅光滑、薄而致密。鉆井液維護中要強化封堵，加入1%的低軟化瀝青和2%超細目碳酸鈣。及時補充液體潤滑材料，減少粘附卡鉆的概率。

④鉆遇雷口坡組時易遇淺層氣，要求控制好鉆井液性能，保持鉆井液密度，在鉆遇該層位要加強坐崗，勤測密度，根據(jù)氣測全烴值的變化，采取循環(huán)觀察，逐漸釋放淺層氣壓力，依據(jù)氣測顯示、進出口密度變化。盡量采用低密度鉆進，采取邊鉆邊觀察，發(fā)現(xiàn)溢流及時采取措施。

⑤振動篩目數(shù)要求使用200～240目，除砂除泥一體機用270目篩布，中速離心機龍?zhí)督M前運轉(zhuǎn)率達到90%、高速離心機運轉(zhuǎn)率全井達到90%。

3 防泥包措施

3.1 工程技術(shù)方面

①首先做好PDC鉆頭的選型工作，鉆頭水眼、流道設(shè)計應利于排屑。

②下入PDC鉆頭之前，應充分循環(huán)泥漿，清洗井眼，防止起鉆后滯留在井眼內(nèi)的鉆屑繼續(xù)水化分散。

③下入PDC前先短起下鉆，對井壁泥餅進行刮削、擠壓，將厚泥餅拉薄、壓實，盡量保證井眼暢通、消除阻卡；在鉆頭泥包高發(fā)區(qū)，如果采用了所有方法也無法避免PDC鉆頭泥包，那么先使用牙輪通一趟井就成了必要手段。

④下鉆時在鉆頭流道表面涂滿黃油，形成一層保護膜，減少鉆頭與泥漿中的劣質(zhì)固相直接接觸的時間，或者把鉆頭包起來，這樣做即便在深井中也是有一定作用的。

⑤下鉆時鉆頭不斷刮削井壁，井壁上的泥餅或滯留于井內(nèi)的鉆屑會在鉆頭下堆積，到一定程度便會壓實在鉆頭上，所以下鉆中途要進行循環(huán)，將鉆頭沖洗干凈。

⑥下鉆過程中還應適當控制速度，防止鉆頭突然沖入砂橋。另外如果速度恰當，PDC鉆頭會順著上一只鉆頭所鉆的螺旋形井眼軌道行進，而不是在井壁上劃拉下大量泥餅。

⑦每次下鉆到底前至少提前用3柱開泵劃眼至井底，盡量提高排量充分沖洗井底和鉆頭，等排量滿足要求后再輕壓旋轉(zhuǎn)鉆進0.5～1m。

⑧盡量采用大排量鉆進，保證PDC鉆頭的充分清洗與冷卻。

⑨在軟泥巖中鉆進，應盡量采用低鉆壓、高轉(zhuǎn)速、大排量，不要盲目使用高鉆壓去追求鉆速。

⑩飛仙關(guān)組、龍?zhí)督M易發(fā)生泥包鉆頭，應盡量避免在該井段起下鉆和短起下作業(yè)，最好一趟鉆穿過龍?zhí)督M。

3.2 鉆井液方面

①進入飛仙關(guān)組前調(diào)整鉆井液保持較低的粘切，必要時置換部分新漿。

②分段混入4%的柴油和2%潤滑劑（廢機油），提高鉆井液的潤滑性[3]。

③在該段鉆進使用一套鉆具結(jié)構(gòu)一次性鉆穿飛仙關(guān)、龍?zhí)督M。

④在該井段起鉆前，必須先端起拉井壁，下到底充分循環(huán)清潔井眼后，用低粘切井漿+2%水基潤滑劑封閉該井段。

⑤下鉆過程中采取分段循環(huán)的方式，清除井壁上刮掉的巖屑，減少和避免下鉆到底的鉆頭被泥包住；下鉆到底要安排多人觀察好返漿口，逐漸提高循環(huán)排量，觀察好振動篩返出的巖屑，防止和避免開泵時架空槽和緩沖罐堵死。

⑥該井段地層含大段泥巖，地層造漿嚴重，密切監(jiān)測鉆井液性能變化，每24小時測一套全套性能，跟蹤坂含和固相含量及含油量的變化值，避免盲目處理。

⑦開啟高速離心機清除低密度固相，果斷采取措施調(diào)整鉆井液性能，要求坂含小于30g/l，含砂小于0.5%，固含30%，含油達到3%以上。性能要求ρ：1.40～1.80g/cm3，F(xiàn)V：37～55s，F(xiàn)l：8～4ml,pH值：9，YP：6～10Pa，Gel:3～6Pa/5～12Pa，MBT：18～25g/L，Kf：0.12

⑧堅持以“細水長流、勤于維護”方式控制鉆井液的性能，及時補充抑制劑、包被劑、封堵劑和降濾失劑以保持性能穩(wěn)定優(yōu)良。

4 防淺層氣措施

中國威遠氣田上部地層地質(zhì)復雜，淺層氣活躍、量大、段長且雷口坡—棲霞組地層天然氣組分中可能含有硫化氫。

4.1 預防措施

①開鉆前準備工作。

第一，按照公司勞動定員標準配齊井隊人員，嚴格落實持證上崗制度，全員持有井控證和硫化氫證。

第二，做好鉆遇淺層氣的應急預案的制定和交底工作，施工前組織全體人員認真了解淺層氣的危險性，提高防范意識，明確各崗位職責。

第三，嚴格執(zhí)行井控標準和設(shè)計，嚴格把井控裝備的安裝關(guān)、試壓關(guān)、使用關(guān)，保證井控裝備始終處在良好的待命狀態(tài)。

第四，準備好三種以上有效的點火方式，放噴口和液氣分離器排氣口一直保證長明火。

第五，液氣分離器固定牢靠，排液管線出口要暢通無阻，液氣分離器內(nèi)部構(gòu)造要有圖或照片，安裝前要檢查內(nèi)部并進行清理，安裝完一定要進行循環(huán)式運轉(zhuǎn)，確保液氣分離器處于良好狀態(tài)。

第六，嚴格按設(shè)計要求準備好清水、堵漏材料、加重材料和加重鉆井液，加重鉆井液隨時能夠用泵打出來。加重鉆井液定期循環(huán)、攪拌、維護，維持沉降穩(wěn)定性≤0.03g/cm3。

第七，配齊氣防器具、設(shè)施。鉆井隊配備正壓式空氣呼吸器至少15套，備用氣瓶不少于5個，便攜式硫化氫檢測儀不少于5個，鉆臺上下準備好大功率排風扇。

②直通放噴池閥門保持常開，每班安排專人檢查閘門開關(guān)狀態(tài)、長明火剩余油量及燃燒情況。

③鉆進期間加強淺層氣和H2S的監(jiān)測，一旦監(jiān)測到淺層氣或H2S顯示，根據(jù)其顯示級別及時進行相應的處理，確保施工安全。

④淺氣層對井筒壓力特別敏感，在淺氣層井段附近拔活塞或上提下放活動鉆具易激活誘噴淺氣層，因此要平穩(wěn)操作，盡量簡化入井鉆具結(jié)構(gòu)，確保鉆井液性能，強化水力參數(shù)，防止鉆頭或扶正器泥包而導致的拔活塞。一旦發(fā)生抽吸或疑似抽吸，關(guān)防噴器，利用節(jié)流循環(huán)進行排除。

⑤嚴格控制鉆井液密度，密度附加值以設(shè)計的地層壓力系數(shù)為依據(jù)進行附加，鉆探過程中根據(jù)井下實鉆地層壓力情況合理調(diào)整。

⑥強化坐崗觀察，及時發(fā)現(xiàn)溢流顯示。利用好液面報警器，保證靈敏可靠。實行三崗聯(lián)坐，起下鉆要專人在出口進行觀察。充分利用錄井氣測異常、鉆時和槽面顯示等資料，及早發(fā)現(xiàn)溢流，做到“發(fā)現(xiàn)溢流立即關(guān)井，疑似溢流關(guān)井觀察，關(guān)井后立即匯報”。

⑦起鉆前必須進行短起下鉆測后效，油氣上竄速度滿足要求才能起鉆，否則要調(diào)整鉆井液密度。

⑧起鉆過程中要做到每起一個立柱灌滿一次泥漿。起鉆灌漿要用專用的小型計量灌，確保起鉆灌漿的計量準確。

⑨起下鉆操作要平穩(wěn)，嚴格控制起下鉆速度，杜絕因抽吸導致的溢流井噴。

⑩按設(shè)計要求做地層破裂壓力試驗，確定井口的最大允許關(guān)井套壓，發(fā)生溢流關(guān)井時的關(guān)井套壓不能超過最大允許關(guān)井套壓。

加強內(nèi)防噴工具的使用和管理。現(xiàn)場按設(shè)計要求配備與鉆具尺寸相匹配的鉆具止回閥、旁通閥、上旋塞、下旋塞等，按照額定工作壓力進行試壓，并配有合格證和試壓曲線等。鉆具組合要嚴格按井控設(shè)計要求安裝鉆具內(nèi)防噴工具，檢查保養(yǎng)好搶接裝置和防噴單根。

嚴格落實井控演習制度。安裝好井控裝備后，井隊組織生產(chǎn)班組進行一次井控演習，并檢查落實各方面安全預防工作，演習不合格嚴禁進行下一步施工。強化施工過程中的應急演練，提高班組實戰(zhàn)的能力。演習做到信號準確，分工明確，到位迅速，操作熟練，動作規(guī)范，關(guān)井正確，不斷提升應急實戰(zhàn)能力和班組獨立作戰(zhàn)能力。

提高關(guān)井意識，井口溢流是最直接的顯示，因此要嚴格貫徹井控溢流處理方針，發(fā)現(xiàn)溢流及時、果斷、快速、正確關(guān)井，及時控制井控險情。

加強干部值班、帶班，檢查各崗位工作的執(zhí)行情況，督促各項技術(shù)、安全措施的落實。

地層裂隙產(chǎn)生的井漏，常常伴隨因裂隙空間的置換導致溢流，此時不能盲目提高鉆井液密度，防止密度過高導致壓漏地層，進而導致壓井工作更加困難，井下情況復雜化。

發(fā)生井漏后，嚴禁盲目起鉆，需關(guān)井觀察，確認安全后方可起鉆。

下套管前要安裝與套管尺寸相匹配的防噴器閘板芯子或接好與送入鉆具連接好的套管轉(zhuǎn)換接頭，轉(zhuǎn)換接頭強度要與套管一致，下套管一定要嚴格控制下放速度，嚴防井漏。

4.2 處理措施

鉆遇淺層氣立即關(guān)閉防噴器導流放噴，落實防火防爆措施，定期檢查放噴管線保持暢通，有H2S時現(xiàn)場所有操作、觀察人員戴正壓式空氣呼吸器。

如果氣量小（放噴口火焰低于3m）可放噴觀察，視情況逐步關(guān)閉其他放噴管線，通過節(jié)流管匯直接放噴（絕對不能通過液氣分離器）[4]。

如果氣量大（放噴口火焰大于3m）且沒有減小趨勢，或有H2S，按以下步驟做：

①開泵大排量向井內(nèi)泵入泥漿。

②根據(jù)實際情況關(guān)閉其他放噴管線，控制一定的安全套壓，直到火焰熄滅再正常壓井。

③如果氣量太大，則將所有放噴通道都打開，向井內(nèi)大排量泵入泥漿，并混入堵漏劑，改變地層通道性質(zhì)。

④注意檢查防噴器及圓井漏氣情況，鉆臺只留值班人員。

5 結(jié)語

中國頁巖氣的勘探開發(fā)已經(jīng)趨于成熟并進入高速發(fā)展階段，在頁巖氣開發(fā)過程中鉆井工程階段的安全提速提效是整個開發(fā)過程關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過現(xiàn)場實踐應用，優(yōu)化了各項措施，解決了威遠頁巖氣地區(qū)二開井眼泥包鉆頭、淺層氣、機械鉆速低、軌跡控制工作量大等問題實現(xiàn)了提速提效目標。進一步完善了威遠頁巖氣鉆井大數(shù)據(jù)收集整理工作，保證了鉆井技術(shù)方案的準確性和實用性，給威遠頁巖氣項目提速提效提供了技術(shù)支撐。