沙特阿美公司鉆修井技術(shù)應(yīng)用

王國民 張向峰

[摘要] 沙特阿美公司是一個有60多年歷史的綜合國際石油公司，是世界最大的石油生產(chǎn)公司和世界第六大石油煉制商，擁有世界最大的陸上油田和海上油田。其憑借雄厚的經(jīng)濟實力和廣闊的市場，匯聚了國際上大多數(shù)跨國石油服務(wù)公司，許多最先進的工藝技術(shù)往往都是在阿美公司開始運用，并發(fā)展成熟起來。因此有人說沙特是高新技術(shù)的演兵場，一點也不為過。通過對沙特阿美公司鉆井和鉆修井技術(shù)應(yīng)用的介紹，希望對國內(nèi)鉆修井工藝有一定的參考借鑒作用。

[關(guān)鍵詞] 沙特阿美公司鉆井工藝鉆修井工藝

1.前言

沙特阿拉伯的油田是海相沉積的油田，地層為中生代和新生代，以石灰?guī)r和硬石膏地層為主，主力油層在阿拉伯“C”和阿拉伯“D”地層。從巖性特征上看，上部地層多為松軟的白云巖和少量的頁巖以及少量的石灰?guī)r，下部地層多為石灰?guī)r、硬石膏和砂巖。但由于地層壓力梯度各層厚不等，井漏、井涌時有發(fā)生，并且多數(shù)區(qū)塊產(chǎn)層含有H2S氣體，因此對井控及防H2S的要求非常嚴(yán)格。

沙特阿美公司是一個有60多年歷史的綜合國際石油公司，是世界最大的石油生產(chǎn)公司和世界第六大石油煉制商，擁有世界最大的陸上油田和海上油田。其憑借雄厚的經(jīng)濟實力和廣闊的市場，匯聚了國際上大多數(shù)跨國石油服務(wù)公司，許多最先進的工藝技術(shù)往往都是在阿美公司開始運用，并發(fā)展成熟起來。因此有人說沙特是高新技術(shù)的演兵場，一點也不為過。通過對沙特阿美公司鉆修井技術(shù)應(yīng)用的介紹，希望對國內(nèi)鉆修井工藝有一定的參考借鑒作用。

2.鉆修井工藝

2.1 開鉆井口檢查

開鉆后，檢查所有井口壓力，以及所有井口設(shè)備是否處于良好的工作狀況。檢測井內(nèi)壓力和確認(rèn)井內(nèi)各層套管之間的密封是否失效，為后來的固井及井口轉(zhuǎn)換工作提供依據(jù)。

2.2 壓井作業(yè)

沙特油區(qū)地層多為高含硫地區(qū)，地層孔隙度大，滲透率較好，穩(wěn)定性也較強，所以開鉆壓井都是采用硬壓井。由于TCA 內(nèi)在開鉆初期是密閉的，所以開鉆首先從油管內(nèi)進行壓井。待井內(nèi)壓力達到平衡，進行鋼絲作業(yè)，下塞子封住地層壓力。再進行4-1/2“油管射孔作業(yè)，使上部油管和環(huán)空能夠建立循環(huán)，從而用鉆井液（飽和鹽水）平衡井內(nèi)壓力，達到壓井目的，為起出井內(nèi)油管提供安全保障。

2.2.1 壓井液：由于施工的井大多為低壓高產(chǎn)井，所以通常情況下使用設(shè)計提供的比重鹽水就可完成壓井作業(yè)，故在實施壓井作業(yè)時只需要配備足夠的鹽水即可進行壓井作業(yè)。

2.2.2 壓井設(shè)備：目前壓井只需要在完成搬家以后，設(shè)備驗收試壓完畢并達到開鉆要求，利用鉆井泵即可；由于老井均多年維修，井底多數(shù)具有大量的H2S，故壓井前必須保證H2S探測設(shè)施完好，處于正常工作狀態(tài)，便攜式H2S設(shè)施也需要到位，消防設(shè)施處于工作待命狀態(tài)。

2.2.3 提前準(zhǔn)備工作：檢測井口壓力、對TUBING HANGER試壓1500PSI、接放噴管線到放噴坑、聯(lián)接井口到放噴管線并對管線進行試壓、放噴坑點火。

2.2.4 施工程序：召開安全及協(xié)作會后，首先放掉TCA(油管和套管間環(huán)空)及油管壓力；然后：A、如果管串裝有氣舉閥，并可以實施反循環(huán)，則先關(guān)閉油管閘門，從TCA 平推一個環(huán)空容積，然后再轉(zhuǎn)換閘門從油管平推一個油管容積；鋼絲作業(yè)人員座塞子到封隔器以下的塞座上，并對塞子試壓1000PSI，確保塞子坐封良好，隨后使用水泥車實施反循環(huán)，放噴頂替出的油氣及完井液。B、如果沒有氣舉閥或者氣舉閥不能打開實施反循環(huán)，則只需要平推油管后座塞子、對塞子試壓，然后再實施機械射孔作業(yè)后循環(huán)放噴。最后要在放噴完后對井底的塞子進行重新試壓，確保萬無一失。

2.3 起油管作業(yè).

2.3.1 重新檢測井口壓力并使用清水循環(huán)一個到一個半井筒容積。

2.3.2 在TUBING HANGER里座回壓閥（如果不能座入，則需鋼絲作業(yè)在500尺深的油管內(nèi)座橋塞，并對橋塞試壓500PSI）。

2.3.3 甩掉采油樹安裝封井器，取出回壓閥后對封井器試壓。

2.3.4 從封隔器中提出油管后循環(huán)一個井筒容積，溢流檢查后關(guān)閘板對套管試壓2000PSI.

2.3.5 起鉆甩油管。

2.4 段塞固井

在取出井內(nèi)油管后，做INJECTION RATE實驗，通常測試標(biāo)準(zhǔn)為最大泵壓不大于1000psi，當(dāng)泵速>2bbls/min時需要下HALLIBURTON EZ-SV,進行插入式固井;當(dāng)泵速<2bbls/min時，只需下2-3/8”CS TUBING進行固井封裸眼段，鉆具結(jié)構(gòu)為：2-3/8”CS TBG+X/O+4”DP

2.5 更換井口作業(yè)

阿美公司的井的完井結(jié)構(gòu)多為13-3/8”,9-5/8”,7”套管懸掛于井口，開井之前對井口懸掛設(shè)備進行試壓，如果井口懸掛設(shè)備有問題，在固井作業(yè)后就需要更換，通常在現(xiàn)場遇到的問題是油管頭（TUBING SPOOL）試不住壓，需要更換。

2.5.1 接哈里伯頓RTTS并坐封在150英尺處，試壓合格后和就可以著手拆封井器了。

2.5.2 拆封井器并對套管頭上的7”套管卡瓦、9-5/8”套管卡瓦及7”和9-5/8”套管環(huán)空、9-5/8”和13-3/8”套管環(huán)空分別試壓，然后甩掉舊的油管頭(TUBING SPOOL)。

2.5.3 對7”套管的密封脖子進行修理，確保和新的油管頭能很好的密封，安裝新的油管頭并試壓。

2.5.4 安裝封井器并對封井器試壓。

2.6 套管開窗工藝

沙特的修井施工多為套管內(nèi)開窗側(cè)鉆水平井作業(yè)，轉(zhuǎn)換完新的井口，實施套管開窗側(cè)鉆工序。

2.6.1 電測作業(yè) 目的是確定座斜向器井深和套管開窗時避開套管接箍。

2.6.2 刮管作業(yè) 固井之后，需要通井清洗套管，重點對斜向器座封段清理管壁障礙物。鉆具結(jié)構(gòu)為：6-1/8”CONE BIT/FLAT BTM MILL+FLOAT SUB+X/O+7”SCRAPER+4”HWDP+4”DP。

2.6.3 斜向器下入作業(yè) 組合為：7”WHIPSTOCK+6-1/8”TRI-MILL+1x3-1/2”DP+R-TOOL PISTON CATCHER+HYDR RUNNING TOOL+MULTI CUCLE VALVE+UBHO。

作業(yè)要點

（1）用液動絞車和吊車配和使斜向器安全上鉆臺。

（2）關(guān)上全封閘板，將斜向器慢慢放入井內(nèi)，卡好卡瓦。

（3）用游車提起一根4”HWDP，連接定向接頭和開始銑。

（4）安裝銷子并連接開始銑。

（5）打開封井器，下放鉆具，卡好安全卡瓦，從鉆桿和定向接頭處卸開。

（6）檢查定向接頭是否合適，并確認(rèn)斜向器和定向接頭的方向，接MWD。

（7）下入的鉆具按要求進行通徑，蓋好井口。

（8）嚴(yán)格控制下鉆速度（1STD／2MIN），斜向器過9-5/8”尾管懸掛器按要求下放鉆具，嚴(yán)禁猛

剎猛放，遇阻不超過5KLB，否則，用鏈鉗輕輕轉(zhuǎn)動。

2.6.4 坐斜向器 斜向器下鉆至目的位置之后，借助陀螺儀測方位，按照設(shè)計要求定位好斜向器方位。斜向器一般采用液壓式的，在選擇好方位后，開泵頂開斜向器的液壓系統(tǒng)使斜向器液壓系統(tǒng)工作，撐開斜向器本體上的卡瓦牙，使其懸掛于套管內(nèi)壁上，然后通過鉆具重量下壓，剪斷銑鞋與斜向器連接的銷釘，釋放開窗銑鞋。

2.6.4 開窗作業(yè) 用開始銑開始開窗±２英尺，WOB：２KLBS，注意轉(zhuǎn)盤扭矩的變化。 起始銑開窗２Ft后，起鉆更換下部工具。

（1）鉆具1結(jié)構(gòu)：

開窗銑（Windowmill）+浮閥+鉆柱銑（Water Melon Mill）+1根4〞HWDP+4〞HWDP+4〞DP

參數(shù)：鉆壓（4～8KLBS），轉(zhuǎn)速（90-120RPM），排量：450GPM。

作業(yè)要點：鉆具的上扣扭矩按要求上，防止在鉆進過程中鉆柱銑松扣，造成事故。在開窗過程中，泥漿灌的泥漿槽內(nèi)應(yīng)放置磁鐵，并且每5英尺泵入高粘10～15BBLS，在整個開窗過程中避免接單根。鉆完±6英尺后，起鉆更換鉆具結(jié)構(gòu)。

（2）鉆具2結(jié)構(gòu)：

開窗銑（Windowmill）+浮閥＋鉆柱銑（Water Melon Mill）+

鉆柱銑（WaterMelonMill）+1根4〞HWDP+4〞DP

參數(shù)同上，作業(yè)要點同上。待開窗進尺完成后，在鉆±3英尺地層反復(fù)活動鉆具，重修窗口，待定向井服務(wù)人員確認(rèn)后，方可打高粘，循環(huán)一個循環(huán)周。然后全井替為油基泥漿后起鉆。

2.7 水平井段定向施工工藝

2.7.1 定向主要分為三個階段：

（1）開窗后用6-1/8"牙輪鉆頭造斜200-300。

（2） 下6-1/8"PDC 鉆頭，帶MWD定向組合鉆增斜、穩(wěn)斜井段，這段地層為ARAB-C層，屬于高壓水層，在鉆這一地層的時候，選擇的鉆井液為清水。

（3） 換鉆具組合，改用GEO PILOT定向組合，通過旋轉(zhuǎn)鉆進實時定向鉆ARAB-D地層A區(qū)，達到水平井斜及設(shè)計方位。通過穩(wěn)斜，穩(wěn)方位繼續(xù)鉆水平井段，通常為2000-3000，直至完鉆。這一地層鉆井液為飽和鹽水，其比重通常在76PCF-80PCF.

2.7.2 GEO PILOT簡介GEO PILOT是現(xiàn)在比較先進的定向工具，也稱為地質(zhì)導(dǎo)向鉆井。工作原理為通過地面設(shè)備控制泵壓，調(diào)節(jié)井下工具面，可在旋轉(zhuǎn)鉆進的同時實現(xiàn)井下井斜和方位的控制。該工具的應(yīng)用，大大提高了機械鉆速，縮短了鉆進周期。但該工具也有弊端，如果井下地層可鉆性強，鉆時快，地面調(diào)節(jié)就會跟不上，容易造成井眼軌跡不規(guī)則，為后期起鉆帶來麻煩，在完井起鉆時會經(jīng)常遇到卡鉆現(xiàn)象。

2.8 完井作業(yè) 鉆至著陸點（LP）后，首先循環(huán)清洗井眼，利用頂驅(qū)倒劃眼到造斜點，然后再下到井底，用30BBLS高粘鉆井液清洗井眼，然后泵入60BBLS高粘鉆井液封井底，起鉆。

2.8.1 通井，通井組合為：6-1/8”CP MILL/BULLNUSE HOLE OPENER+6- 1/8”NB-REAMER+4-3/4”DC+6-1/8”STRING REAMER+4-3/4”DC+6-1/8”STRING REAMER+X/O+4”HWDP+4” DP。

2.8.2 完井管串1#，其組合為：引鞋+ICD篩管+地層封隔器（入井個數(shù)取決于設(shè)計）+4-1/2" 油管+地層懸掛器+4"HWDP+4”DP,該趟完井管束為鉆具輸送至井底，根據(jù)不同的地層封隔器采取通過開泵或者插入2-3/8"CS TBG進行開泵撐開地層封隔器，以及地層懸掛器，懸掛器懸掛于地層斜井段以上200，其篩管留在水平井段，水平井段為油層。

2.8.3 完井管串2#，其組合為：密封組合+FLOAT COLLAR+1JOINT×4-1/2"TBG+LANDING COLLAR+ECP PACKER+PAC CMT VALVE+4-1/2”TBG+4 1/2”CASING 懸掛器+4"HWDP+4”DP。完井2#，也為鉆具輸送，至完井1#地層懸掛器頂部，插入密封組合到地層懸掛器內(nèi)，投球坐于LANDING COLLAR內(nèi)，開泵撐開ECP PACKER，4-1/2”尾管懸掛器和打開固井使用的旁通閥PAC VALVE及撐開密封組合，使兩段完井管束連接起來。

2.8.4 完井管串3#，從井口回接油管至4 1/2"尾管懸掛器。鉆具組合為：引鞋+XN NIPPLE+VHR PACKER ASSY.+PBR ASSY.+4-1/2"TBG+4-1/2”TBG HANGER。下入完井管串3#之前，更換適合完井油管尺寸的閘板芯子并對封井器進行全套試壓。鋼絲作業(yè)刮管，確保套管內(nèi)壁無雜物，保證封隔器的座封效果。

2.8.5 在下完3趟完井管束后，將PBR內(nèi)的插入管拔出，將上部油管與環(huán)空之間建立循環(huán)， 把井筒內(nèi)頂替成為完井液（一般為加有抑制劑的柴油），形成負(fù)壓。

2.8.6 油管掛坐至油管頭內(nèi)后，把油管頭的頂絲上緊，再對油管和環(huán)空各自試壓至1500PSI。

2.8.7 在油管掛內(nèi)座回壓閥，甩掉封井器安裝BONNET及采油樹，并試壓。

2.8.8 鋼絲作業(yè)取出井底的塞子。

2.8.9 聯(lián)接采油樹到節(jié)流管匯并試壓，放噴，直至地層流體達到地面。

2.8.10 關(guān)閉井口所有閘門并用盲板堵塞各閘門，完井。

3.膨脹套（篩）管完井工藝

在阿美公司，有的水平井完井工藝采用膨脹套（篩）管完井， 膨脹套（篩）管經(jīng)膨脹后，與井壁緊密相接觸，提高了井壁的穩(wěn)定性，延長了產(chǎn)油周期， 提高產(chǎn)出原油的產(chǎn)量和質(zhì)量，降低二次成本的投入。

3.1 擴眼作業(yè) 下入膨脹套管前要先對裸眼段進行擴眼作業(yè)。

3.1.1 鉆具結(jié)構(gòu)：劃眼器+擴眼器（新工具）+近鉆頭扶正器+鉆桿（超過水平段長度）+加重鉆桿+鉆桿。

3.1.2 入井前首先進行地面測試，檢查擴眼器是否能過張開。下鉆時禁止開泵循環(huán)，防止在套管內(nèi)張開。當(dāng)擴眼器到達裸眼后，開泵到設(shè)計排量，先下放鉆具，觀察是否有遇阻現(xiàn)象，以此來判斷擴眼器是否張開，然后上提至原懸重，啟動轉(zhuǎn)盤，進行擴眼。在擴眼過程中，每2-3柱檢查一下擴眼器是否正常張開，方法如上。

3.2 處理泥漿：擴眼到預(yù)定井深后，打入高低粘徹底清洗井眼。此過程是下膨脹套管的關(guān)鍵之所在，到時需要甲方提供兩臺大功率的離心機，安裝在罐后面處理泥漿，直到WETHERFORD工程師連續(xù)三次實驗成功為止。

3.3 膨脹套管下入過程：井口準(zhǔn)備4-1/2"吊卡，4-3/4"鉆鋌卡瓦，安全卡瓦。一根根慢慢下，千萬不能快，而且安全卡瓦不能打的過于緊，膨脹套管下完后，緊接著下相應(yīng)的懸掛器。

3.4 坐封懸掛器：首先對管線試壓4000PSI，投球，打壓到1600PSI穩(wěn)10MINS，然后繼續(xù)打壓到4000PSI，穩(wěn)壓5MINS，在此過程中你會發(fā)現(xiàn)在2600PSI左右，泵壓表稍微顫動一下，那說明卡瓦已經(jīng)開始膨脹。完畢后泄壓，關(guān)萬能，從環(huán)空打1000PSI試密封，然后上提，下放活動幾次，直至確定懸掛器已經(jīng)坐封。

3.5 膨脹過程：下面接膨脹工具+3-1/8"DC+扶正器+3-1/8"DC若干+加重鉆桿+4-3/4"DC+6-1/2”DC+旁通+鉆桿；在膨脹過程中泵壓保持3000PSI，且最大下壓50KLBS，在此過程中不能停，要保持勻速下放，直至到達目的井深，完畢后投球打開旁通起鉆。在接立柱前停泵，等泵壓降為0時方可再接。

4.認(rèn)識

4.1 阿美公司的鉆井工藝，上部地層的特點是易垮塌和漏失，鉆井參數(shù)采用小鉆壓、小排量、低轉(zhuǎn)速，防塌、防卡、防漏是重點，鉆具組合多采用隨鉆劃眼器（REAMER）來擴眼修正井壁和防止卡鉆事故的發(fā)生。如果發(fā)生井漏，鉆進時要定時向環(huán)空打入高密度的泥漿作為泥漿帽（MUD CAP）,保持井眼的壓力平衡。

4.2 阿美公司的鉆修井工藝是一種工具繁多、程序復(fù)雜、參與服務(wù)的專業(yè)化公司較多的一種作業(yè)。通過在老井開窗測鉆出新眼,水平鉆進,最后裸眼或篩管完井。同時它也是一種風(fēng)險程度較高的作業(yè)。所以，甲方對每一件工具，每一道工序的控制也很嚴(yán)格。

4.3 阿美公司應(yīng)用新技術(shù)工藝的速度很快，鉆井工藝詳細(xì)周到，鉆井工具完善可靠，考慮到了每一種可能發(fā)生的情況，并制定了相應(yīng)的預(yù)防措施，有效的保證了施工的安全和產(chǎn)層保護。