防粘卡工程技術措施在一口回填側鉆井的應用

范榮貴 方洋 孫志

摘要：為解決塔里木油田塔中區塊1口回填側鉆井，二開施工作業中鉆井，特別是定向托壓嚴重，接單根啟動摩阻高，通井作業粘卡嚴重、常規電測風險高等困難;通過對施工作業困難進行系統的原因分析，采用多次改變鉆具組合，使用混合鉆頭，采取加入剛性顆粒優化鉆井液性能等措施，有效的緩解了鉆井、通井作業粘卡嚴重、定向困難等難題，保證了該井正常鉆井、電測、下套管施工。結果表明，該技術方案能有效保證回填側鉆井的施工安全，對今后回填側鉆井施工有借鑒意義。

關鍵詞：回填側鉆;粘卡;摩阻;剛性顆粒;井身軌跡

ZG××井是塔里木盆地塔中隆起北斜坡塔中Ⅰ號氣田中古45區塊?的一口三開制斜井。該井二開使用9 1/2″鉆頭鉆進至井深3 966m，起鉆至3 350m發生地層垮塌卡鉆，經后期處理注水泥塞回填后從2 700m側鉆。側鉆及后期鉆進施工過程中，鉆井、通井等施工作業困難，為確保鉆進施工安全，采用防粘卡工程技術措施，確保了該井二開安全施工。

一、側鉆及后期施工困難原因分析

1 ?井身軌跡問題

該井二開9 1/2″井眼從2 700m開始側鉆，為追求更快的施工進度，側鉆井段狗腿度偏大。

1.1 表現特征

側鉆作業時鉆具在靜止狀態下極易粘附井壁，需要大噸位（15～40t）活動及轉動轉盤（最高16圈）后才能正常上提下放鉆具。特別在起下鉆鉆具座卡及接單根座卡靜止后。

完鉆通井時對側鉆點以下井段摩阻情況多次進行短起下驗證：下部井段啟動摩阻很大。

側鉆井段鉆具存在本體研磨現象。多次倒換鉆具發現，對應井段2 600～3 000m鉆具本體出現不同程度研磨發亮情況。

1.2 原因分析

1.2.1分析電測數據

2 700～2910m井段為側鉆定向井段：為確保側鉆能夠成功，并迅速脫離老井眼，保證有足夠的安全防碰距離，2700～2750m增斜至5.8°，該井段狗腿較大，最大狗腿5.78°（對應2730m） ;2750～2910m逐步降斜;

3967～4400m由于鉆進過程中，由于鉆遇斷層，地層傾角大，井斜控制不住，進行了兩次長段向糾斜。

3960～4100m定向鉆進，井斜由4.3°降至0.7°，扭方位120°至20°，最大狗腿2.11°（對應4100m）。

4180～4400m定向糾斜鉆進，井斜由3.2°降至1.2°，最大狗腿6.48°（對應4320m）。

1.2.2原因分析

本井2700m側鉆，二開中完井深5187m，井段長達2487m，由于多次調整井斜、方位造成井眼軌跡不平滑，在空間上形成三維井;造成鉆具在井段2700～2900m、3967～4400m鉆具貼邊嚴重，啟動磨阻大。

井段2700～2900m軌跡不平滑，下步井段起下鉆作業時，井越深，下步鉆具越重，在側向力的作用下，鉆具貼邊越嚴重，鉆進作業時磨鉆具越嚴重，起下鉆時啟動摩阻越大。

2 ?部分井段存在砂橋

2.1 表現特征

經多趟起下鉆觀察，在2700～2815m、2850～3050m、3960～4020m存在遇阻，且返出巖屑多為細砂及無棱角掉塊，多為二、三疊系灰色、褐色泥巖。

該井二開中完短起作業時，2700～2800m間斷掛卡嚴重，經多次上提下放活動鉆具通過掛卡點。下鉆過程中在3006m遇阻，遇阻后上提困難，接方鉆桿開泵困難，經蹩壓上提活動鉆具，甩單根起鉆至2945m開泵正常，稠漿攜砂返出大量細砂，少量掉塊及少量水泥掉塊。

2.2 原因分析

該井二開井眼尺寸9 1/2”，結合地層分層資料、鉆進資料及電測井徑資料在井段2700～2815m、2850～3050m、3960～4020m形成了“大肚子”。

本井設計二三疊系交界面2946m。老井眼在3350m卡鉆爆炸松扣后下超震組合、通井組合均在2900～2980m遇阻劃眼困難。

側鉆井眼起下鉆過程中也在2900～3050m井段出現過遇阻劃眼，返出大量細砂。由此判斷2900～3050m 為二、三疊系交界面，易出現井壁失穩井段，且該井段存在“大肚子”現象。通過循環攜砂返出物判斷，“大肚子”井段堆積的巖屑滑落形成砂橋造成了下鉆遇阻，堆積的巖屑多以細砂為主造成環空堵塞開泵困難。

二、防粘卡工程技術方案

1 ?使用特殊扶正器修復井壁（正旋）

該井2700m以下井段鉆具粘附井壁情況嚴重，定向鉆進粘卡風險極大，鉆進至4926m，采用在上、下坡面敷焊了合金齒的外徑235.6毫m扶正器，通井劃眼修復井壁，改善井筒情況。

使用該扶正器采取3中不同鉆組合（大鐘擺、小鐘擺、高位扶正器組合）進行了通井、劃眼修復井壁作業。在2700～2900m井段進行正劃倒劃作業，該井段為側鉆定向井段，增斜后降斜，增斜井段進行了扭方位操作，狗腿度相對較大。在3800～4000m井段進行正劃倒劃作業，該井段為鉆進期間由于井斜增長，長段定向糾斜，狗腿度相對于其余井段較大。

2 ?使用特殊加工正旋+反旋扶正器修復井壁

完鉆光鉆鋌鉆具組合通井順暢后，高位接特殊加工正旋+反旋扶正器通井劃眼修復井壁，改善井筒情況。

鉆具組合：9 1/2"HJT517GK+630*NC560+7 3/4"鉆鋌*3根+NC561*410+7"鉆鋌*6根+5"浮閥+5"加重鉆桿6根+411×NC52T母+5″非標鉆桿219根+ NC52T公×410+5"加重鉆桿5根+238mm正旋劃眼扶正器（2268m）+5"加重鉆桿3根+237mm反旋劃眼扶正器+5"加重鉆桿27根+411×NC52T母+5"非標鉆桿。

劃眼井段：4920～5187m，扶正器井段2653～2919m，參數：鉆壓0～2t，轉速40rpm，扭矩80～100，排量25L/s，泵壓13MPa。

劃眼方式：每根單根劃眼3次，倒劃1次，其中4981～4991m劃眼鉆壓2～3t，扶正器井段2714～2724m，其余井段劃眼無鉆壓。

3 ?改變鉆具組合

把12柱加重鉆桿放置于井段2600～2900m，目的為減少該井段鉆具貼壁面積。

鉆具組合： 9 1/2“ 鉆頭+197mm螺桿+8"無磁鉆鋌1根+8"無磁懸掛+631*NC560+237mm扶正器+7 3/4"鉆鋌*3根+NC561*410+7"鉆鋌*6根+5"浮閥+5"加重鉆桿1根（測斜座）+5"無磁承壓鉆桿1根+5"加重鉆桿5根+411×NC52T母+5″非標鉆桿+ NC52T公×410+ 5"加重鉆桿36根（井段2600～2900m位置）+411×NC52T母+5"非標鉆桿。

4 ?混合鉆頭

因混合鉆頭PDC刀翼數的減少，減小了扭矩及其波動，工具面穩定性好;牙輪滾動引起的振動，可減輕定向鉆進時的“托壓”，能夠解決定向鉆進機械鉆速低、方位不易控制、需要頻繁上提下放、調整方位的問題。

在井段4926～5001m使用9 1/2"KPM1642RT混合鉆頭配合外徑197毫m1.5°單彎螺桿定向鉆進，進尺75m，平均機械鉆速1.05m/小時。

5 ?鉆井液中加入剛性顆粒（核桃殼）+玻璃微珠

改變鉆井液潤滑思路，在鉆井液中適當加入剛性顆粒（定向時確保能夠通過螺桿鉆具和定向儀器），改變施工作業過程中鉆具與井壁的接觸狀態，使得鉆具與井壁的面接觸改變為點接觸，達到減少摩阻，緩解鉆具托壓現象。

通井起鉆前及短起下鉆前注剛性顆粒含量3%封閉漿，封閉井段2400～3300m，3700～4200m。

存儲式電測前通井：注入油含8%墊底漿，封閉井段5187～4600m，注入玻璃微珠含量0.5%、剛性顆粒含量3%封閉漿，封閉井段4200～2600m。

下套管前通井：注入濃度3%剛性顆粒、0.5%玻璃微珠封閉漿，封閉井段4500～2600m，注入濃度0.5%玻璃微珠封閉漿，封閉井段5187～4500m;井段2600～5187m油含8% 。

三、取得的效果

5項防粘卡工程技術措施在該井進行了應用，分別取得了不同的效果。

1 ?特殊正旋扶正器

對比同井段使用特殊扶正器（正旋）修復井壁的作業參數，采取措施后定向鉆進活動鉆具間隔時間延長15min左右，上提噸位較采取措施前減少15t，取得了預期的效果。

2 ?特殊加工正旋+反旋扶正器

修復井壁后，通過短起下鉆驗證，發現起下鉆摩減少10～15噸，啟動摩阻大的現狀有所改善，沒有取得預期的效果。

3 ?改變鉆具組合

通過改變鉆具組合，局部加裝5″加重鉆桿（340m），增強局部鉆具剛性，通過鉆進及短起下鉆驗證：靜止后上提、下放摩阻降低大約10～15噸，啟動摩阻大的現狀有所改善;同時通過改變鉆具局部剛性，降低了在側鉆井段，特別是狗腿度高井段形成鍵槽的可能性。

4 ?混合鉆頭

使用9 1/2"KPM1642RT混合鉆頭定向作業有效解決了因側鉆后井眼軌跡差，井斜穩不住，造成定向托壓，無法實施定向作業，井斜降不下來的問題。應用混合鉆頭+1.50?°彎螺桿后將井斜由3.50度降低至1.00度，平均機速1.05m/h，保證了該井的安全施工。

5 ?調整鉆井液潤滑性能

加入剛性顆粒及玻璃微珠，改變鉆具與井壁的接觸狀態，使面接觸改變為點接觸;改變了摩擦阻力狀態，使滑動摩擦改變為滾動摩擦，使得啟動摩阻明顯減小。對比加入剛性顆粒及玻璃微珠前后的起下鉆情況，井段2700～5187m起下鉆摩阻情況明顯改善，為后續安全施工創造了條件。

四、結論與建議

1）回填側鉆時要保證井眼軌跡平滑，特別是剛開始側鉆井段。側鉆期間不能一味追趕進度，造成頻繁糾斜、扭方位，頻繁調整軌跡。

2）在側鉆井段，可以適當改變鉆具結構，增加鉆具局部剛性，避免頻繁起下鉆作業形成鍵槽。

3）在鉆井液中加入適當玻璃微珠，可以在不影響定向鉆進的情況下，明顯改善鉆井液的潤滑性，能夠明顯減小起下鉆作業中啟動摩阻大的現狀。同時在鉆井液中加入適量的玻璃微珠及剛性顆粒不會影響存儲式測井。

4）鉆進作業中，在鉆井液中加入適量的玻璃微珠及剛性顆粒，只能改善循環過流時的井下摩阻，當玻璃微珠及剛性顆粒被排干凈后，井下摩阻會恢復原狀。

5）一旦側鉆井眼軌跡不好，每次起下鉆需要倒換被磨損井段鉆具，防止鉆具事故。

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