順魚劃眼實(shí)踐

張　杰　何文平　常忠勇　鄧　輝（中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司川慶鉆探工程有限公司川東鉆探公司）

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順魚劃眼實(shí)踐

張杰何文平常忠勇鄧輝
（中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司川慶鉆探工程有限公司川東鉆探公司）

摘要儲(chǔ)氣庫是國(guó)家能源建設(shè)的戰(zhàn)略工程、民生工程，而作為地下建設(shè)的鉆井、試修工程成敗直接威脅到整個(gè)儲(chǔ)氣庫的建設(shè)成敗，當(dāng)鉆穿儲(chǔ)氣層后能否對(duì)其實(shí)施有效的控制或封堵，是決定整個(gè)儲(chǔ)氣庫建設(shè)成敗的關(guān)鍵。通過介紹鉆井工程出現(xiàn)卡鉆故障無法打撈落魚，采用順魚劃眼方式，讓井眼越過落魚段后實(shí)現(xiàn)上下貫通，恢復(fù)對(duì)儲(chǔ)層的有效控制，保證儲(chǔ)層的有效性和完整性。用順魚劃線方式對(duì)卡鉆故障處理屬行業(yè)首創(chuàng)，是一種思路創(chuàng)新和技術(shù)儲(chǔ)備，為儲(chǔ)氣庫建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。表1參1

關(guān)鍵詞緊貼落魚擴(kuò)劃井眼找回原井眼

1　順魚劃眼背景簡(jiǎn)介

在2012年底儲(chǔ)氣庫地下建設(shè)的XC-1井按工程設(shè)計(jì)采用大直徑、大斜度的方式鉆至儲(chǔ)氣層－石炭系，并實(shí)現(xiàn)水平穿越石炭系30 m至井深2525 m后使用暫堵劑3H進(jìn)行暫堵目的層水平段，依照按工程技術(shù)方案進(jìn)行下步固井前的單、雙、三穩(wěn)定器通井，下Φ244.5 mm套管固井作業(yè)，但在通井劃眼至井深2120 m上提鉆具出現(xiàn)卡鉆，卡鉆魚頂井深2032.25 m、魚底井深2110.5 m、層位：茅二；巖性：灰?guī)r；采取浸泡鹽酸、大幅度震擊、爆炸松扣、套銑、連續(xù)油管通鉆落魚水眼、極限強(qiáng)度倒扣等多種方法也不能實(shí)現(xiàn)對(duì)井下落魚倒扣打撈，該井儲(chǔ)氣層鉆穿后采用3H暫堵不能滿足長(zhǎng)期封堵要求，且該儲(chǔ)氣庫地層茅口組是經(jīng)過多年開采的壓力衰竭層，，該井儲(chǔ)氣層不能有效控制或封堵，將導(dǎo)致注入儲(chǔ)層天然氣泄漏進(jìn)入茅口組而無法控制。采用填井側(cè)鉆即使鉆救援井也不能保障所鉆井眼與原井眼軌跡重合，從而恢復(fù)對(duì)儲(chǔ)氣層的控制；在此背景下大膽實(shí)踐順魚劃眼越過落魚后實(shí)現(xiàn)新老井眼的重合。

2　順魚劃眼思路

采用銑錐、拱錐或碳化鎢胎體制成的金剛石鉆頭，利用原井眼與鉆具的環(huán)形間隙，緊貼井下落魚一側(cè)劃眼，工具越過魚頂后始終沿落魚的左上方、正上方或右上方緊貼落魚劃眼，新劃出井眼與井下落魚外徑形成的兩圓相切，在劃眼過程中利用銑錐等工具前部作為引導(dǎo)，工具切削重心自動(dòng)由切削阻力強(qiáng)向切削阻力弱的方向偏斜原理。在落魚結(jié)構(gòu)中遇穩(wěn)定器、鉆頭等工具位置時(shí)，采用切削能力強(qiáng)、使用鉆壓小的工具，是防止穩(wěn)定器、鉆頭等工具的大倒角面迫使工具向外劃眼造成新老井眼分離和加快順魚劃眼速度。

3　順魚劃眼風(fēng)險(xiǎn)及控制措施

3.1潛在風(fēng)險(xiǎn)

（1）卡鉆風(fēng)險(xiǎn)

（2）擴(kuò)劃出新井眼風(fēng)險(xiǎn)

（3）劃眼工具損壞掉落風(fēng)險(xiǎn)（4）鉆具失效風(fēng)險(xiǎn)

（5）落魚松動(dòng)后滑落卡鉆風(fēng)險(xiǎn)。

3.2控制措施

（1）對(duì)前期的井下情況認(rèn)真分析制定以下防卡技術(shù)措施

（2）采用合理的鉆井液密度，保持井壁穩(wěn)定不垮塌、井下無漏失。

（3）在鉆井液中加入潤(rùn)滑劑，減小鉆井液的摩擦阻力。

1）鉆井液其它性能滿足設(shè)計(jì)要求。

2）在鉆井液出口放置磁撈器定時(shí)清理，及時(shí)分析井下情況和保證鉆井液的清潔度。

3）定時(shí)大排量循環(huán)鉆井液1～1.5周，帶出井內(nèi)鐵屑防止鐵屑積累過多形成橋接造成卡鉆。

4）采取遇阻、遇卡就及時(shí)劃眼的辦法，嚴(yán)禁硬提強(qiáng)壓。

5）記錄、分析各參數(shù)，防止落魚松動(dòng)造成第二次卡鉆，如出現(xiàn)落魚松動(dòng)只有放棄順魚劃眼轉(zhuǎn)入落魚打撈工作。

6）嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)操作規(guī)程，杜絕違章作業(yè)。

7）采取技術(shù)干部跟班值班，及時(shí)分析井下情況、加大復(fù)雜預(yù)防和加快復(fù)雜處理速度。

（4）防止擴(kuò)劃出新井眼措施

1）選用工具下部帶引導(dǎo)部分，下小上大，下面引導(dǎo)上部擴(kuò)眼。

2）選用和井下落魚剛度基本一致的鉆具組合。

3）每0.5 m取樣留存，觀察巖屑、鐵屑含量分析，綜合劃眼速度、工具切削能力進(jìn)行判斷。

4）依據(jù)使用鉆具和井下情況合理控制扭矩值，扭矩值變化大與控制扭矩為主，扭矩值平穩(wěn)控制鉆壓為主。

5）根據(jù)工具使用時(shí)間，實(shí)時(shí)調(diào)整鉆壓，鉆壓控制0.5～50 kN。

（5）防止劃眼工具損壞掉落措施

1）不得使用帶活動(dòng)部件的工具，比如：牙輪鉆頭。

2）不得使用保徑部分刀翼間距較大的工具，如：PDC鉆頭。

3）入井工具必須繪制草圖。

4）工具每次入井必須進(jìn)行探傷檢查，無疑問方可入井。

5）按規(guī)定扭矩值上緊各道絲扣。

6）入井工具外徑必須保持一致，不得忽大忽小。

7）加強(qiáng)使用過程中對(duì)工具的能力和壽命判斷，出現(xiàn)異常及時(shí)分析采取對(duì)應(yīng)措施，否則立即起鉆。

（6）防止鉆具失效措施

1）鉆桿每使用50～60 h倒換位置、加重鉆桿分組使用，防止疲勞破壞。

2）加重鉆桿、鉆挺、接頭每次入井必須進(jìn)行探傷檢查，無疑問方可入井。

3）按規(guī)定扭矩值上緊各道絲扣。

4）起下鉆過程加強(qiáng)檢查，發(fā)現(xiàn)明顯磨損、缺陷不能滿足技術(shù)規(guī)定的鉆具接頭及時(shí)更換。

5）每10 min記錄、核對(duì)劃眼參數(shù)一次，加強(qiáng)對(duì)比分析，及時(shí)分析鉆具或井下異常。

6）嚴(yán)格控制鉆壓、扭矩值設(shè)定

4　順魚劃眼準(zhǔn)備

4.1井眼準(zhǔn)備

（1）采用與原井眼直徑一致的鉆頭通井到魚頂，保障井下暢通無阻。

（2）調(diào)整鉆井液滿足技術(shù)要求，井下不垮不漏，井壁穩(wěn)定。

（3）檢查、維護(hù)、保養(yǎng)好鉆井設(shè)備，保證靈敏、準(zhǔn)確。

4.2擴(kuò)劃眼工具準(zhǔn)備

（1）和落魚直徑相當(dāng)?shù)你婂F、拱錐數(shù)只。

（2）與銑錐直徑一致的碳化鎢胎體金剛石鉆頭2只。

（3）比銑錐直徑略小5～10 mm的平底磨鞋2只。

4.3人員準(zhǔn)備

（1）根據(jù)單位技術(shù)人員配置情況，合理補(bǔ)充工程技術(shù)人員。

（2）派駐鉆具、工具探傷人員。

（3）如需現(xiàn)場(chǎng)加工工具，增派工具加工人員。

5　順魚劃眼實(shí)踐

5.1前期井下情況

XC-1井在2012年11月26日?qǐng)?zhí)行固井前通井，單穩(wěn)定器通井至井深2120 m上提鉆具至井深2110.5 m發(fā)生卡鉆，采取浸泡鹽酸、大幅度震擊、爆炸松扣、套銑、連續(xù)油管通鉆落魚水眼、極限強(qiáng)度倒扣等多種方法也不能實(shí)現(xiàn)對(duì)井下落魚倒扣打撈，數(shù)次爆炸松扣倒扣至魚頂井深2032.25 m，魚底井深2110.5 m、層位：茅二；巖性：灰?guī)r；套銑作業(yè)時(shí)雙級(jí)扣套銑管絲扣損壞掉落在井深2039.89 m，井下落魚78.25 m；爆炸松扣工具通落魚內(nèi)徑至井深2040 m遇阻、連續(xù)油管鉆銑落魚水眼失敗，故障處理陷入僵局。

落魚結(jié)構(gòu)：Φ311.2 mm鉆頭×0.28 m+630×730雙母接頭×0.53 m+Φ228.6 mm鉆挺×1.72 m+Φ308 mm穩(wěn)定器×1.05 m+Φ228.6 mm鉆挺×36.87m+731×630× 0.39 m+Φ203.2 mm鉆挺×18.39 m+631×410×0.37 m+ Φ177.8 mm鉆挺×18.17 m+反扣411大頭公錐×0.48 m=78.25 m

由于該井水平穿越石炭系30 m使用3H暫堵，不能滿足長(zhǎng)期封堵的要求，勢(shì)必要找回原井眼恢復(fù)對(duì)儲(chǔ)氣層的控制或封堵，在毫無技術(shù)方案的情況下大膽實(shí)踐采用順魚劃眼辦法進(jìn)行找回老井眼工作。

（1）Φ215 mm銑錐+MWD順魚劃眼

鉆具組合：215 mm銑錐+521×410+定向接頭+無磁承壓鉆桿+加重鉆桿×132.74m+411×410DS+5”鉆桿

鉆銑參數(shù)：

鉆壓：10～30 kN，轉(zhuǎn)速：50 r/min，泵壓:10 MPa，排量：39 L/s，扭矩：5～9 kN·m，頂驅(qū)扭矩設(shè)置：15 kN·m。

第一次Φ215mm銑錐劃眼井段2032.35～2042.93m。

第二次Φ215mm銑錐劃眼井段2042.93～2053.30m。

兩次Φ215 mm銑錐出井磨損均大5～8 mm，井斜2043.41 m，井斜55.63°，井深2045.19 m，井斜55.55°。與原井眼數(shù)據(jù)不符，井斜出現(xiàn)下降趨勢(shì)，第二次起鉆在掉落焊口短節(jié)深度2040 m和魚頂3032.35 m下放遇阻上提掛卡。

（2）Φ308 mm銑錐+MWD順魚劃眼

鉆具組合：Φ308 mm銑錐+731×630 +Φ203 mm鉆鋌×9.21 m+631×410 +定向接頭+無磁鉆桿×9.16 m+加重鉆桿×18.59 m+411×410DS +Φ127 mm鉆桿

鉆銑參數(shù)：鉆壓：10～40 kN轉(zhuǎn)速：50 r/min，泵壓:14.5 MPa，

排量：42 L/s扭矩：4～10 kN·m頂驅(qū)扭矩設(shè)置：18 kN·m

第一次Φ308mm銑錐劃眼井段2033.55～2081.97m。

第二次Φ308mm銑錐劃眼井段2081.97～2094.94m。

第三次Φ308mm銑錐劃眼井段2094.94～2102.33m。

第四次Φ308mm銑錐劃眼井段2102.33～2107.44m。

（3）Φ308 mm磨鞋磨銑為Φ308 mm碳化鎢胎體金剛石鉆頭鉆銑穩(wěn)定器奠定基礎(chǔ)。

磨銑鉆具結(jié)構(gòu):Φ308 mm銑錐+731×630 +定向接頭+Φ203 mm無磁鉆鋌+631×410 +加重鉆桿× 132.12 m+411×410DS +Φ127 mm鉆桿

鉆銑參數(shù)：

鉆壓：10～30 kN，轉(zhuǎn)速：50 r/min，泵壓:9.0 MPa，排量：35 L/s，扭矩：4～8 kN·m，頂驅(qū)扭矩設(shè)置：15 kN·m。

Φ308 mm磨鞋在井深2081.82 m遇阻，磨銑至2107.02 m基本無進(jìn)展，起出磨鞋外徑磨小至301 mm。

（4）Φ308mm碳化鎢胎體金剛石鉆頭鉆磨穩(wěn)定器

鉆銑鉆具結(jié)構(gòu):Φ308 mm金剛石鉆頭×0.42 m+ 630×630×0.70 m+Φ203 mm鉆鋌×9.21 m+631×410× 0.38 m +Φ127 mm加重鉆桿×132.12 m+411×410DS + Φ127 mm鉆桿

鉆銑參數(shù)：

鉆壓：10～30kN，轉(zhuǎn)速：50r/min，泵壓:9.0MPa，排量：35 L/s，扭矩：4～8 kN·m，頂驅(qū)扭矩設(shè)置：15 kN·m。

1月14日21:40下鉆至井深1918.85 m遇阻、間斷劃眼至2107.30 m，15日20:00順魚鉆銑2108.28 m，循環(huán)起鉆完鉆頭Φ308 mm，磨損為Φ304 mm。

（5）第五次Φ308 mm銑錐劃眼井段2108.28～2113 m。

1月18日14:00用Φ308 mm銑錐擴(kuò)劃眼至2113m放空回原井眼，實(shí)踐采用順魚劃眼的辦法找回老井眼獲得成功。

（6）傳輸電測(cè)檢查落魚段井徑（表1）

表1　落魚段井徑數(shù)據(jù)表

（續(xù)上表）

6　順魚劃眼中出現(xiàn)的優(yōu)與缺

（1）本次實(shí)踐中大膽使用Φ308 mm碳化鎢胎體金剛石鉆頭鉆銑穩(wěn)定器很成功，僅使用1只金剛石鉆頭鉆銑完棱長(zhǎng)為0.6 m的Φ308 mm穩(wěn)定器，耗用時(shí)間為14.5 h，比使用磨鞋等工具節(jié)約時(shí)間數(shù)天。

（2）現(xiàn)場(chǎng)采用1只銑錐入井使用，另1只制作好備用2只銑錐交替使用，盡可能減少工具費(fèi)用。

（3）采用小一級(jí)工具擴(kuò)劃眼效果不如使用和原井眼直徑相當(dāng)?shù)墓ぞ咝Ч谩?/p>

（4）由于緊貼落魚，采用MWD檢測(cè)井斜受到磁場(chǎng)干擾，井斜、方位數(shù)據(jù)僅供參考。

（5）采用現(xiàn)場(chǎng)加工銑錐直徑控制難度大，銑錐外徑時(shí)大時(shí)小，造成重復(fù)擴(kuò)劃眼。

7　結(jié)論

為滿足對(duì)儲(chǔ)氣庫儲(chǔ)層的有效控制或封堵，此次大膽探索順著落魚擴(kuò)劃井眼，維持鉆具的剛度和強(qiáng)度堅(jiān)持使用相同的鉆具結(jié)構(gòu)，從2013年1月2日10:00開始銑錐修整魚頂、順著鉆鋌擴(kuò)劃眼、磨鞋和金剛石鉆頭鉆銑穩(wěn)定器、銑錐通過穩(wěn)定器、短鉆鋌、接頭到鉆頭、原井眼，于1月18日14:00結(jié)束，耗時(shí)16.17 d折合388 h順利實(shí)現(xiàn)擴(kuò)劃井眼與原井眼重合，為儲(chǔ)氣層的有效控制或封堵奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，此舉是公司首次乃至行業(yè)首創(chuàng)，也是為以后的鉆井故障處理探索出一條新路。

參考文獻(xiàn)

1蔣希文.鉆井事故與復(fù)雜問題[M].北京：石油工業(yè)出版社. 2002.6 ISBN7-5021-3193-0.

（收到日期2015-05-08編輯文敏）

作者簡(jiǎn)介張杰，男，1970年出生，高級(jí)技師；從事鉆井技術(shù)服務(wù)工作。地址：（400021）重慶市渝北區(qū)漢渝路101號(hào)川東鉆探公司技術(shù)應(yīng)用研究中心工程事故復(fù)雜處理中心。電話：（023）67370066，13650537692。E-mail：cdztzj1970@163.com