金平1井主要鉆井技術(shù)初探

高 靜

摘要:金平1井位垂比達(dá)到2.803:1,創(chuàng)造了油田淺層水平井垂深最淺、水平段最長(zhǎng)、位垂比最大三項(xiàng)油田新紀(jì)錄,同時(shí)創(chuàng)出了全國(guó)陸上超大位移水平井位垂比新紀(jì)錄。該井的施工工藝和主要鉆井技術(shù)為同類(lèi)型高難度水平探井的順利施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞:金平1井;鉆井技術(shù)位垂比;井身軌跡;鉆具組合

中圖分類(lèi)號(hào):TE246文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)10-0046-02

一、金平1井概況

金平1井是油田一口重點(diǎn)預(yù)探井,位于山東省淄博市桓臺(tái)縣袁文村北2km處,位于濟(jì)陽(yáng)坳陷東營(yíng)凹陷金家-柳橋緩坡構(gòu)造帶中部,設(shè)計(jì)井斜深1914.71m,垂深574.45m。實(shí)際完鉆斜深2128m,垂深583.90m,三開(kāi)水平段長(zhǎng)1353.30m,水平位移1636.43m,位垂比2.803:1,該井位垂比達(dá)到2.803:1,創(chuàng)造了油田淺層水平井垂深最淺、水平段最長(zhǎng)、位垂比最大三項(xiàng)油田新紀(jì)錄,創(chuàng)出了全國(guó)陸上超大位移水平井位垂比新紀(jì)錄。該井通過(guò)采取優(yōu)化鉆具組合、優(yōu)選鉆井參數(shù)、微調(diào)勤調(diào)等措施合理控制井眼軌跡,采用短起下鉆、短起和長(zhǎng)起鉆相結(jié)合、分段循環(huán)等手段,配合高頻震動(dòng)篩和離心機(jī),及時(shí)清除鉆井液中的劣質(zhì)固相,及時(shí)清除井壁巖屑床,采用乳化潤(rùn)滑防塌鉆井液體系,合理調(diào)整鉆井液性能,保障了鉆井液攜巖、潤(rùn)滑性能良好,在施工過(guò)程中采用及時(shí)倒換鉆具,改善鉆具的受力狀況,合理使用鉆具防磨接頭,防止技術(shù)套管提前破損等一系列有效措施,確保了這口高難度水平探井的順利施工。

二、施工中主要技術(shù)難點(diǎn)

1.大井眼淺層定向,水平位移大,設(shè)計(jì)完鉆垂深淺,設(shè)計(jì)最大井斜達(dá)91.17°,井身軌跡難于控制。

2.位垂比大,水平段長(zhǎng),且垂深較淺,攜砂困難,易發(fā)生卡鉆事故。

3.水平段鉆遇多個(gè)紅泥巖夾層,縮徑,鉆井液性能難于維持。

4.水平段長(zhǎng),電測(cè)困難。

三、鉆井技術(shù)措施

(一)工程技術(shù)措施

1.工具的選擇。該井在二開(kāi)346.1mm井眼330m處定向。二開(kāi)設(shè)計(jì)完鉆斜井深770.47m,垂深607m,其造斜率高達(dá)21°/100m。同時(shí),由于大尺寸三牙輪鉆頭型號(hào)的可選范圍較小,僅有SKG124銑齒鉆頭供選擇,上部地層松軟,銑齒鉆頭井徑擴(kuò)大率相對(duì)較大,定向較為困難。通過(guò)選用φ244mm、扶正塊φ308mm、1.5°的單彎螺桿鉆具來(lái)彌補(bǔ)銑齒鉆頭在松軟地層因井徑擴(kuò)大率大而造斜難的難點(diǎn),滿足了井身軌跡的要求。

2.鉆進(jìn)參數(shù)的優(yōu)選。在定向鉆進(jìn)開(kāi)始,為了達(dá)到設(shè)計(jì)造斜率,在參數(shù)的選擇上通過(guò)優(yōu)選排量,來(lái)保證造斜率,同時(shí)滿足清潔井底的要求。優(yōu)選鉆壓、轉(zhuǎn)速保證井徑的規(guī)則和造斜率。在該井鉆進(jìn)時(shí),排量60l/s、鉆壓80KN、轉(zhuǎn)速100r/min、泵壓最高8MPa。

3.輔助技術(shù)措施。每鉆進(jìn)完3根鉆桿進(jìn)行一次劃眼。通過(guò)正、倒劃眼,及時(shí)的修正了井壁和清除了附著在井壁上的巖屑,從而保證了井眼的規(guī)則和清潔。同時(shí),根據(jù)巖屑床的形成規(guī)律,即井斜在50°至80°時(shí)易形成巖屑床,且不穩(wěn)定易下滑堆積,為防止因巖屑床而卡鉆事故的發(fā)生,在鉆進(jìn)至660m,井斜達(dá)70°時(shí),通過(guò)短程起下鉆破除巖屑床,保證井眼清潔。在二開(kāi)完鉆后,通過(guò)短程起下鉆和下入常規(guī)鉆具組合通井,清潔井眼,保證電測(cè)和下套管安全、順利,以及固井施工的安全和固井質(zhì)量。

4.水平段施工技術(shù)。(1)鉆具組合。由于水平段長(zhǎng),垂深淺,在鉆進(jìn)時(shí)托壓嚴(yán)重,同時(shí)為了防止卡鉆事故地發(fā)生,在鉆具選擇和組合上盡量簡(jiǎn)化。鉆具組合:φ241.3mm鉆頭+φ197mm螺桿鉆具+配合接頭+回壓凡爾+定向接頭+φ127mm無(wú)磁承壓鉆桿+MWD儀器無(wú)磁短節(jié)+φ127mm鉆桿+φ127mm加重鉆桿。(2)鉆井參數(shù)優(yōu)選。針對(duì)水平段長(zhǎng),軌跡控制困難和攜沙困難等情況,在鉆頭的選用上,通過(guò)結(jié)合地層巖性特點(diǎn),仔細(xì)對(duì)比牙輪鉆頭和PDC鉆頭的優(yōu)缺點(diǎn),決定選用適合軟地層的金屬密封三牙輪鑲齒鉆頭,附屬特征為寬齒、保徑,即LHJ517GK。為了巖屑及時(shí)的被鉆井液帶出,保證井眼清潔,又能保證螺桿鉆具和MWD儀器最優(yōu)的運(yùn)行環(huán)境,采用了較大排量,即40l/s。在復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)控制轉(zhuǎn)速為50r/min,以保證井身軌跡的平滑。由于排量和鉆井液性能(嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)執(zhí)行)確定了,對(duì)于水利參數(shù)的調(diào)節(jié)只有通過(guò)鉆頭水眼的大小來(lái)控制,選裝了三只18mm大水眼(該MWD儀器最優(yōu)工作泵壓為12MPa至14MPa),泵壓控制在13MPa左右。

(二)鉆井液技術(shù)措施

1.一開(kāi)井段。該井段為疏松粘土和流沙層,地層可鉆性好,易坍塌。鉆井液配漿開(kāi)鉆,密度1.05～1.10g/cm3,鉆進(jìn)期間采用低濃度聚合物膠液進(jìn)行維護(hù),使鉆井液粘度維持在40～45s,完鉆后加入0.5%的xc,循環(huán)30分鐘后將鉆井液粘度提至60s以上,順利下入表層套管。

2.二開(kāi)井段。將一開(kāi)鉆井液用1.5%的膠液沖稀,用純堿消除水泥塞污染后,進(jìn)行二開(kāi)鉆進(jìn)。用濃度0.3%～0.5%聚合物膠液維護(hù),用以抑制地層造漿,有利于銨鹽調(diào)節(jié)鉆井液流型。采用大排量,低粘切鉆進(jìn),起鉆前加入2%～3%防塌降失水劑,轉(zhuǎn)化為聚合物防塌鉆井液。(1)定向段。本井段以防塌潤(rùn)滑為主,逐步加入2%～3%聚合醇、3%～5%降濾失劑、5%～7%白油等,逐步將聚合物防塌鉆井液轉(zhuǎn)化為潤(rùn)滑防塌鉆井液。(2)斜井段。隨井深增加,井斜增大,及時(shí)補(bǔ)充潤(rùn)滑劑的加量,二開(kāi)結(jié)束提高粘切,充分循環(huán)。下套管前加入2%的固體潤(rùn)滑劑,確保套管順利下入。

3.三開(kāi)井段。調(diào)整二開(kāi)鉆井液,控制粘度40s左右,進(jìn)行三開(kāi)鉆進(jìn)。鉆進(jìn)30m以后,逐步補(bǔ)充防塌劑、降失水劑,嚴(yán)格控制失水在5ml以?xún)?nèi);隨著水平段增加,逐步提高白油含量至10%左右,進(jìn)一步提高鉆井液的潤(rùn)滑性。本井段在鉆進(jìn)過(guò)程中鉆遇多段紫紅色泥巖,造漿及縮徑嚴(yán)重,再者機(jī)械鉆速快,給鉆井液處理帶來(lái)很大難度。采用高濃度聚合物抑制造漿,充分利用固控設(shè)備清除有害固相,同時(shí)工程配合以每鉆進(jìn)2柱鉆桿起10柱,再鉆進(jìn)2柱鉆桿起至技術(shù)套管內(nèi)的技術(shù)措施,有效地凈化了井眼,及時(shí)清除巖屑床。隨著水平段的增加,潤(rùn)滑問(wèn)題顯得更加突出,鉆井液保持聚合純潤(rùn)滑劑含量3%,提高白油含量10%～15%,控制潤(rùn)滑系數(shù)小于0.06。

(三)完井電測(cè)技術(shù)措施

該井完井電測(cè)采用水平井測(cè)井工藝。為了保證儀器下入的安全順利和電纜對(duì)接的成功率,在完鉆后下入常規(guī)鉆具組合通井,分段循環(huán)處理鉆井液,然后由井底分段起鉆循環(huán)至技術(shù)套管內(nèi)100m,最后下鉆干通至井底起鉆。該井完井電測(cè)電纜對(duì)接一次成功,且一次性測(cè)至1980m。

四、結(jié)論

1.井身軌跡的控制。直井段要直,斜井段和水平段防止“狗腿角”的出現(xiàn),保證井身軌跡的平滑。

2.鉆具組合要科學(xué)。采用倒置鉆具結(jié)構(gòu)可以解決大井斜、大位移井鉆進(jìn)過(guò)程中的托壓難點(diǎn)。

3.加強(qiáng)過(guò)程監(jiān)控,及時(shí)采取措施,預(yù)防事故的發(fā)生。該井施工過(guò)程中,通過(guò)及時(shí)短起下、實(shí)時(shí)對(duì)比分析巖性和調(diào)整維護(hù)鉆井液性能等措施,解決了井眼清潔、井壁穩(wěn)定、潤(rùn)滑性和紅泥巖的縮徑等難題。

4.充分利用頂驅(qū)設(shè)備的優(yōu)點(diǎn),保障鉆井施工的安全順利進(jìn)行。頂驅(qū)能在任何高度位置建立循環(huán),活動(dòng)鉆具,從而最大限度的降低了事故的發(fā)生率。

5.固控設(shè)備的充分利用,提高了鉆井液的處理效率,及時(shí)保證了井眼對(duì)鉆井液性能的要求。高頻率振動(dòng)篩的使用,提高了一級(jí)固控的處理能力與效果。

作者簡(jiǎn)介:高靜(1975-),女,勝利石油管理局黃河鉆井總公司鉆井五公司工程師,研究方向:鉆井工程資料管理。