樂安油田草20區塊卵礫石層鉆井技術難點與對策

2023-09-22 07:50:50孫經光劉愛君

西部探礦工程 2023年9期

孫經光，劉鵬，劉愛君

（中石化勝利石油工程有限公司井下作業公司,山東東營 257077）

草20 區塊處于濟陽坳陷東營凹陷南斜坡，樂安—純化斷裂鼻狀構造帶東部，樂安油田東區。為一被石村斷層及草25 斷層切割的，地層向西北傾沒的平緩鼻狀構造，地層傾角2.0°～3.0°。本區館陶組油藏上覆玄武巖地層，預計垂深860～910m，館陶組下部礫巖為近源快速堆積的粗碎屑沉積體，礫石含量70%～85%，粒徑小于5mm的碎屑作為粒間充填物，具有膠結性差、結構松散、易垮塌的特點，鄰井鉆井中多次發生井壁坍塌、井漏及卡鉆事故，草20-平202 井組在施工過程中亦遭遇復雜情況，井壁掉塊、井漏及防卡是該區塊鉆井的主要難點。必須根據該區塊地質情況及井身結構特點，制定針對性技術措施，才能提高鉆進速度、保證施工質量及井下安全。

1 技術難點分析

1.1 卵礫石層處于水平段，井眼不穩定

草20-平207 井井段1070～1110m（礫石層，井口返出的卵礫石見圖1），最大井徑388.62mm（井徑擴大率61.1%）,最小井徑330.2mm（井徑擴大率36.8%），鉆頭尺寸241.3mm。礫石層出現在玄武巖下部泥巖與館一的膠結處，不穩定，垮塌、掉塊嚴重，造成大井徑。

圖1 井口返出的卵礫石

1.2 卵礫石層結構松散，滲漏嚴重

由于膠結強度低，結構松散，地層承壓能力又低，導致鉆進過程中滲漏嚴重，大大增加了鉆井液成本。

1.3 井眼規則性差，易造成卡鉆等復雜故障

垮塌、掉塊造成“大肚子”井段的產生，使環空返速變低，巖屑返出困難，易造成沉砂卡鉆、堵水眼等井下復雜情況發生。草20-平204井定向鉆進過程中，出現憋泵遇卡，活動解卡及下擊器震擊解卡無效，采用聚能切割后注水泥填井側鉆。

1.4 玄武巖井段易形成巖屑床

玄武巖垂深860～920m，在草20-平202 井組處于大井斜段，容易聚集礫石顆粒，常規泥漿攜帶困難，且玄武巖硬度高，下鉆易阻，起鉆易卡。

2 主要技術措施

鉆礫石層的難度大、風險高，需根據卵礫石層的特點抓好每一個關鍵環節，不但要選擇合適的鉆井液體系和性能，還要有配套的工藝技術措施，防止故障發生，提高生產時效。

2.1 優選鉆井液體系及分段性能調整

優選聚合物—膨潤土防塌防漏鉆井液體系，鉆進中根據不同膠結、垮塌程度的礫石層，對鉆井液性能的要求和控制不同，施工中根據現場具體情況及時調整性能[1]。

草20-平204 井定向鉆進至1 275.0m，劃眼時發現鉆井液漏失，倒劃眼起甩至第33單根，現場儲備鉆井液100m3已用盡，起鉆至井深928.8m 發生卡鉆事故；草20-平207 井鉆進至1 325.0m 倒劃眼起鉆，漏失泥漿70m3，兩口井均暴露了鉆井液儲備量不足的問題。所以二開鉆進前現場需儲備膨潤土漿100m3（提粘提切），密度1.15g/cm3的鉆井液60m3（額外泥漿儲備，防漏）。膨潤土漿須水化48h 以上才能使用，密度1.10g/cm3，粘度控制在100s以上。

2.1.2 灰白色含礫砂巖層鉆進時，做好鉆井液失水控制

（1）鉆井液配方。2%褐煤類降失水劑+0.25%燒堿+0.4%銨鹽+0.3%PAM+1.5%天然高分子降濾失劑+0.5%防塌降失水劑+1%～2%油基潤滑劑

（2）鉆井液性能。密度1.11～1.14g/cm3，粘度45～60s，失水小于5mL，切力2～6/8～12，動切力不小于5Pa，塑性粘度10～15mPa·s。

2.1.3 鉆遇玄武巖下界泥巖至館一下部泥巖時，做好鉆井液失水控制，提高鉆井液的攜帶懸浮能力

泉州地區早年是福建省的竹編重鎮，但由于社會的發展，竹編織品被雨衣、雨傘、帽子、塑料提籃等制品取代，竹編織品的銷路明顯下降，只有少數的老一代編織師傅還在默默為竹編技藝傳承而努力著，年輕人一般會因為無法承受學習竹編的辛苦而放棄。因此，可以通過創辦竹編藝術文化生態園來發展竹編產業，將竹編產業與旅游相結合，帶動旅游業和經濟的發展；考慮將竹編教學納入當地職業教材內容，逐步使竹編教學制度化、規范化，建設竹編藝術之鄉。

持續加入膨潤土漿，鉆進過程中保持土相含量，主要提高鉆井液的攜帶懸浮能力和潤滑性，保證鉆屑能夠及時返出或懸浮于鉆井液中，減緩巖屑床的形成。鉆進過程中出口返出礫石顆粒時，立即停止鉆進，循環鉆井液，加入0.7%膨潤土+0.05%燒堿+0.05%HV-CMC利用滴流鉆井液攜帶井內礫石，連續攜帶2次后進行短起下。

（1）鉆井液配方。0.5%燒堿+0.5%銨鹽+0.5%天然高分子降濾失劑+0.5%承壓堵漏劑+0.2%單向封閉劑+0.1%黃原膠。

（2）鉆井液性能。密度1.15～1.17g/cm3，粘度200～300s，失水小于3.6mL，切力10～20/40～45，動切力不小于15Pa，塑性粘度20～30mPa·s。

2.1.4 水平段鉆進時，主要提高鉆井液的攜帶懸浮能力和潤滑性

本井段主要提高鉆井液的攜帶懸浮能力和潤滑性，保證鉆屑能夠及時被清除，避免定點循環，防止油層段沖刷形成大肚子井眼。每次短起前充分循環鉆井液，如有礫石顆粒需配置滴流鉆井液攜帶并循環3周左右。完鉆起鉆前，大排量循環洗井，用滴流鉆井液（配方：5%膨潤土+0.3%～0.5%HV-CMC+1%～2%油基潤滑劑+0.3%承壓堵漏劑+0.3%隨鉆堵漏劑）封井后再起鉆電測。

（1）鉆井液配方。10m3膨潤土漿+0.5%燒堿+0.5%銨鹽+0.5%天然高分子降濾失劑+0.2%承壓堵漏劑。

（2）鉆井液性能。密度1.15～1.17g/cm3，粘度220～300s，失水小于3.4mL，切力15～20/40～45，動切力不小于18Pa，塑性粘度25～30mPa·s。

2.2 短起下

（1）鉆遇玄武巖后鉆進20m，循環調整泥漿短起至套管鞋，保證上部井眼通常。

（2）鉆進至玄武巖下部泥巖，根據定向數據、地質數據，進泥巖垂深不得超過1.5m，短起至玄武巖井段以上50m，短起遇阻嚴格執行倒劃眼技術措施。

（3）根據定向數據、地質數據，卡準玄武巖下界泥巖，館一上界、下界深度，隨時觀察出口有無礫石顆粒。鉆進過程中有卵礫石顆粒返出時，立即停止鉆進，循環鉆井液3周以上，觀察礫石返出及漏失情況并根據實際情況做泥漿調整，卵礫石顆粒循環干凈后進行短起下鉆，短起下遇阻嚴格執行倒劃眼技術措施。

（4）館二上部泥巖至館二A靶點段鉆進時，每接單根司鉆必須觀察指重表和泵壓表，與上一單根有無異常變化。接單根后開泵需小排量建立循環后，再緩慢上提至正常排量。同時坐崗人員觀察出口鉆井液返出有無異常。鉆進50m 進行一次短起下，如短起下顯示大則執行第2.3 條措施，井內無阻卡顯示后方可繼續鉆進。

（5）館二A 靶點至完鉆井段，每鉆進30～50m，進行一次短起下（短起至玄武巖下界以上20m），如短起下顯示大則執行第2.4 條措施，井內無阻卡顯示后方可鉆進；鉆進時觀察出口返屑及短起下后井底的沉積情況。

2.3 倒劃眼

（1）起鉆采用1檔車，若起鉆困難，采用開泵倒劃方式起出，一次倒劃不宜過多。玄武巖井段倒劃6個單根后可下入1個單根循環充分后，再進行倒劃；泥巖段倒劃3 個單根后可下入1 個單根循環充分后，再進行倒劃。

（2）大排量循環時，鉆頭活動井段最好在地層膠結好、穩定的位置，防止大肚子井眼的形成[2]。

（3）倒劃過程中根據地層的承壓能力，控制好泵壓，防止憋漏地層。

（4）倒劃時注意控制排量，使用一個凡爾，間斷性開泵倒劃，防止連續開泵上提造成砂子堆積憋泵卡鉆。

（5）館一與館二上部泥巖段鉆進時，若無礫石顆粒返出，則開泵循環倒劃眼起鉆至玄武巖下界以上20m循環鉆井液3周觀察出口返出情況。草20-平207井鉆至1 113m，館一下界泥巖出口未發現礫石顆粒，倒劃眼至1 038m 玄武巖下界以上20m 循環3h 后返出礫石。草20-平201 井定向鉆進至1 035m，未返出礫石，循環鉆井液5h后，返出3.6m3大鵝卵石顆粒。為后續施工減少了風險。

2.4 常規鉆具通井

若起下鉆困難，則起出定向鉆具，下常規鉆具通井[3]。下鉆至阻卡位置小排量循環（20L/s），通過后下鉆至井底。循環鉆井液2周，開泵循環倒劃眼起鉆至玄武巖下界以上20m 和玄武巖上界以下20m，循環鉆井液，排量20L/s 緩慢上提至56L/s。井內顯示較大時可以再次下至井底分段循環至井內礫石全部返出。必要時可在玄武巖段大排量循環（56L/s）。每次起鉆前必須充分循環洗井，并用高粘切鉆井液進行封井。