YBX11平臺(tái)叢式井組優(yōu)快鉆井技術(shù)難點(diǎn)分析及對(duì)策

馮曉煒,樊劭程

(中國(guó)石化江蘇石油工程有限公司 鉆井處,江蘇 揚(yáng)州 225261)

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YBX11平臺(tái)叢式井組優(yōu)快鉆井技術(shù)難點(diǎn)分析及對(duì)策

馮曉煒,樊劭程

(中國(guó)石化江蘇石油工程有限公司 鉆井處,江蘇 揚(yáng)州 225261)

針對(duì)YBX11平臺(tái)叢式井組所屬區(qū)域地層古老、夾層多、可鉆性差、井漏等地層特性與井下復(fù)雜情況,分析鉆井過(guò)程中的技術(shù)難點(diǎn),提出防漏堵漏、優(yōu)選鉆頭和井眼軌跡控制等針對(duì)性的技術(shù)措施,在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果良好,對(duì)該區(qū)塊后續(xù)施工具有一定的借鑒作用。

鄂爾多斯盆地;鉆井;井漏;可鉆性;技術(shù)對(duì)策

YBX11平臺(tái)叢式井組位于近南北走向的山上,地屬鄂爾多斯盆地伊陜斜坡,天然氣儲(chǔ)藏屬于典型的三低儲(chǔ)藏,即低壓、低滲、低產(chǎn),開采難度大。平臺(tái)叢式井組所屬區(qū)域地形峁梁起伏,溝壑縱橫,為典型的黃土高原丘陵溝壑區(qū)。區(qū)域內(nèi)平均完鉆井深3 400～3 600 m,平均機(jī)械鉆速小于5 m/h,該區(qū)域存在漏失嚴(yán)重、地層可鉆性差和軌跡控制難度大等鉆井難點(diǎn),這些難點(diǎn)是制約鉆井速度的技術(shù)“瓶頸”。筆者在分析優(yōu)快鉆井技術(shù)難點(diǎn)基礎(chǔ)上,針對(duì)性地提出了防漏堵漏、優(yōu)選鉆頭和井眼軌跡控制等技術(shù)措施,以期有效應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的各種復(fù)雜情況,使鉆井速度進(jìn)一步提高。

1　地質(zhì)特征與鉆井技術(shù)難點(diǎn)

1.1地質(zhì)特征

YBX11平臺(tái)叢式井組自上而下依次鉆遇地層為新生界第四系、中生界三疊系上統(tǒng)延長(zhǎng)組、中統(tǒng)紙坊組、下統(tǒng)和尚溝組、劉家溝組;上古生界二疊系上統(tǒng)石千峰組、中統(tǒng)石盒子組、下統(tǒng)山西組、太原組;上古生界石炭系上統(tǒng)本溪組;下古生界奧陶系下統(tǒng)馬家溝組[1],如表1所示。

1.2鉆井技術(shù)難點(diǎn)

(1)井眼漏失。根據(jù)本區(qū)塊已有井鉆探經(jīng)驗(yàn)顯示,最易漏失井段為劉家溝組中下部(2 262～2 595 m)和石千峰組頂部,尤其是劉家溝組下部,這些地層天然裂縫極其發(fā)育,地層自然破裂程度高,為區(qū)域性漏失地層[2]。由于YBX11井場(chǎng)叢式井所鉆地層壓力系數(shù)較低(0.568),裂縫漏失壓力相對(duì)較高,因此在鉆進(jìn)過(guò)程中井漏風(fēng)險(xiǎn)較大,需要嚴(yán)格控制鉆井液密度,做好堵漏準(zhǔn)備[3]。

據(jù)統(tǒng)計(jì),在Y113-Y133區(qū)域已鉆的80口井中,鉆進(jìn)期間29口井發(fā)生漏失,25口井在劉家溝組和石千峰組發(fā)生漏失,單井平均漏失量約500 m3,采用堵漏鉆井液或水泥漿堵漏。

(2)地層可鉆性差,PDC鉆頭選型困難?？傮w來(lái)看區(qū)塊內(nèi)地層的巖石強(qiáng)度較穩(wěn)定,屬中硬到硬地層,地層可鉆性差。主要是進(jìn)入劉家溝組以后,地層可鉆性逐漸變差,劉家溝中下部、石千峰上部研磨性較高,以石英砂巖為主(石英含量80%以上,長(zhǎng)石含量10%～20%)[4]。山西組也有石英砂巖,其中山23砂巖屬于灰白色含氣中粒砂巖,礦物成份中石英含量達(dá)70%。這類巖性對(duì)鉆頭的磨損很強(qiáng),國(guó)產(chǎn)PDC鉆頭進(jìn)尺少,起下鉆多;進(jìn)口鉆頭單只進(jìn)尺約為100～200 m[5]。

表1　地質(zhì)分層

鑒于鉆頭選型困難,PDC鉆頭在區(qū)塊內(nèi)使用效果一直不夠理想,在YBX65井等4口井施工中,先后選用8.5″SKH447G、8.5″SKH517G、8.5″HJ517L型鉆頭,斷齒多達(dá)80%,只有8.5″S537GK較為適合,但牙齒小,鉆時(shí)較慢[6]。YBX65-H02井在2 050～2 063 m井段下入P156M PDC鉆頭,鉆進(jìn)時(shí)蹩鉆嚴(yán)重,打倒車將鉆具甩脫,起出后一刀翼蹩斷至井底,其余復(fù)合片斷損嚴(yán)重,鉆頭報(bào)廢。一只8.5″HJ517L鉆頭(正常使用100 h)鉆進(jìn)40 h,牙齒磨損超過(guò)50%。太原組和馬家溝組富含灰色灰?guī)r、灰黑色凝灰質(zhì)泥巖,地層極硬,鉆時(shí)多在60 min/m以上[7]。

區(qū)域內(nèi)鄰井資料顯示,PDC鉆頭的使用效果具有很大的偶然性。即使在同一區(qū)塊上施工的幾口井,也不能選用同型號(hào)的PDC鉆頭,更不能生搬硬套鄰井的鉆井參數(shù)。復(fù)合片異常崩落致使鉆頭先期損壞的情況及鉆頭泥包的情況時(shí)有發(fā)生,特別需要注意的是當(dāng)PDC鉆頭在石千峰組井段鉆進(jìn)時(shí),容易導(dǎo)致鉆頭泥包。

(3) 軌跡控制難度大。該區(qū)域內(nèi)氣田實(shí)鉆資料顯示,在橫向甩開幾百米甚至幾十米的情況下,儲(chǔ)層垂深會(huì)發(fā)生很大的變化,含氣砂體厚度分布不均,發(fā)育不穩(wěn)定,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)砂體變薄、儲(chǔ)層上傾或下傾、甚至尖滅[8]。在斜井段入窗及水平段鉆進(jìn)過(guò)程中,需要頻繁調(diào)整井眼軌跡。

2　技術(shù)對(duì)策

2.1防漏堵漏工藝

上部地層井段若發(fā)生漏失,可進(jìn)行堵漏或者清水強(qiáng)鉆。

若在區(qū)域內(nèi)最易漏失井段劉家溝下部或石千峰組頂部發(fā)生井漏,根據(jù)漏速大小,采取相應(yīng)的堵漏措施。若常規(guī)堵漏效果不佳,可選用雙液法堵漏、化學(xué)凝膠堵漏等方式,具體處置流程如圖1所示。

2.2優(yōu)選鉆頭類型

為了適應(yīng)延北上部軟地層,一開推薦使用金銳達(dá)、百施特、格銳特鉆頭,以期盡快打過(guò)上部軟地層;二開造斜段推薦使用四刀翼格銳特鉆頭,機(jī)械鉆速較高,根據(jù)地層自然增斜效果基本滿足設(shè)計(jì)造斜率;二開劉家溝地層鉆進(jìn)選用了耐磨性強(qiáng)的六刀翼格銳特鉆頭,最大限度地增加復(fù)合進(jìn)尺。鉆頭選用小尺寸噴嘴,在鉆進(jìn)過(guò)程中形成高的噴射速度和沖擊力,以提高機(jī)械鉆速。YBX11平臺(tái)叢式井組鉆頭優(yōu)選方案及推薦 PDC 鉆頭使用情況如表2、表3所示。

2.3井眼軌跡控制技術(shù)

目前一開井段使用大鐘擺鉆具組合防斜打直效果較好,如果增加8″無(wú)磁鉆鋌及8″鉆鋌數(shù)量效果會(huì)更好。二開提前下入儀器進(jìn)行糾斜扭方位作業(yè),可以有效防止井眼軌跡朝著不利于后期定向的方向發(fā)展,同時(shí)還可以摸清地層造斜規(guī)律和鉆具組合的造斜能力,為后期定向鉆進(jìn)提供實(shí)鉆經(jīng)驗(yàn)。

為了保證滑動(dòng)鉆進(jìn)的順利進(jìn)行,以及最大限度地提高復(fù)合鉆進(jìn)的機(jī)械鉆速,針對(duì)區(qū)域內(nèi)鉆井軌跡控制難度大的特點(diǎn),根據(jù)幾套鉆具組合在平臺(tái)叢式井組使用的效果,推薦如下4套鉆具組合。

圖1　井漏處置流程

井段/m地層地層可鉆性系數(shù)KR牙輪PDC地層性質(zhì)適用鉆頭型號(hào)牙輪PDC7.9～510黃土層安定組延安組富縣組3.73～6.694.17～6.72中硬M195G1RTHJ437GSKH447GGS1914TZ510～2595延長(zhǎng)組紙坊組和尚溝組劉家溝組5.23～7.124.24～6.75中硬不推薦GMD1635TZGMD1636TZMD9541HG2595～3257石千峰組石盒子組山西組4.47～7.5143.61～6.68軟～中硬不推薦GMD1635TZMD9541HG3257～3614太原組本溪組馬家溝組5.02～7.714.15～6.927中硬～硬HJT517GHJT537GGMD1635TZ

表3　推薦 PDC 鉆頭使用情況統(tǒng)計(jì)

2.3.1二開造斜段鉆具組合

Φ215.9 mmPDC+Φ172 mm1.25°單彎螺桿(螺扶212 mm)+短鉆鋌3 m+Φ212 mm扶正器+浮閥+定向接頭+Φ172 mm無(wú)磁鉆鋌+Φ158 mm鉆鋌9根+Φ127 mm加重鉆桿9根+鉆桿。

此套鉆具組合結(jié)合延長(zhǎng)組地層穩(wěn)斜或微增的特點(diǎn),鉆進(jìn)過(guò)程中盡量減少滑動(dòng)鉆進(jìn)達(dá)到快速鉆進(jìn)的目的。

2.3.2二開穩(wěn)斜段鉆具組合

Φ215.9 mmPDC+Φ172 mm1.25°單彎螺桿(螺扶212 mm)+短鉆鋌(1～2 m)+Φ212 mm扶正器+浮閥+定向接頭+Φ172 mm無(wú)磁鉆鋌1根+Φ158 mm鉆鋌(1～2柱)+Φ127 mm加重鉆桿18根+鉆桿。

此套鉆具組合結(jié)合紙坊組、和尚溝組、劉家溝組、石千峰組地層復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)井斜微增的特點(diǎn),通過(guò)配合使用短鉆鋌達(dá)到復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)穩(wěn)斜穩(wěn)方位的目的;盡量在進(jìn)入劉家溝組之前把井斜、方位調(diào)整好,避免在可鉆性較差的劉家溝組滑動(dòng)鉆進(jìn)。

2.3.3二開降斜段鉆具組合

Φ215.9 mm PDC+Φ172 mm1.25°單彎螺桿(螺扶210 mm)+Φ213 mm扶正器+浮閥+定向接頭+Φ172 mm無(wú)磁鉆鋌+Φ158 mm鉆鋌3根+Φ127 mm加重鉆桿30根+鉆桿。

此套鉆具組合結(jié)合地層——石千峰、石盒子組、山西組復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)自然降斜的特點(diǎn),充分利用地層本身的降斜特性達(dá)到減少滑動(dòng)鉆進(jìn)的效果，進(jìn)而保持較高的機(jī)械鉆速。需要注意的是,螺扶尺寸盡量比上扶尺寸小才能更好發(fā)揮該鉆具組合的特點(diǎn)。

2.3.4二開最后穩(wěn)斜段鉆具組合。

Φ215.9mm PDC+Φ172 mm1.25°單彎螺桿(螺扶212 mm)+短鉆鋌(3 m以上)+Φ210 mm扶正器+浮閥+定向接頭+Φ178 mm無(wú)磁鉆鋌+Φ158 mm鉆鋌3根+Φ127 mm加重鉆桿30根+鉆桿。

此套鉆具組合的目的是預(yù)防山西組、太原組、本溪組、馬家溝組地層降斜過(guò)快。需要特別注意的是,上扶尺寸比螺扶尺寸小1～2 mm為最佳。使用該套鉆具組合,鉆開氣層前有可能會(huì)穩(wěn)斜或微增0.2°/30 m,鉆開氣層后降斜率約為0.5°/30 m。

3　結(jié)論及認(rèn)識(shí)

(1)針對(duì)該工區(qū)的井漏問(wèn)題,根據(jù)不同的漏失情況采用不同的堵漏工藝。二開鉆進(jìn)預(yù)防為主,可以考慮隨鉆加入單封堵漏;如遇一般漏失情況,用復(fù)合堵漏材料效果較好,嚴(yán)重漏失情況下采用橋塞堵漏劑加酸溶性堵漏劑效果較好。

(2)根據(jù)YBX11平臺(tái)叢式井組的鉆井經(jīng)驗(yàn),上部井段必須強(qiáng)調(diào)鉆頭的保徑能力,排屑槽的寬度,而且主力齒復(fù)合片上需要抗沖擊性及耐磨性好;下部井段需要選用布齒密度大,短刀翼、雙排齒且?guī)П降腜DC鉆頭。

(3)推薦的4套鉆具組合在YBX11平臺(tái)井組應(yīng)用效果良好,滿足了軌跡控制的要求。

(4)為了避免井漏垮塌,在劉家溝組、石千峰組盡量采用復(fù)合鉆進(jìn),可充分避免井下復(fù)雜情況的發(fā)生。

(5)通過(guò)引進(jìn)新技術(shù)新工具進(jìn)一步提高該區(qū)域機(jī)械鉆速。如復(fù)合鉆頭、扭力緩沖器、高壓水射流鉆井技術(shù)等都可以在該區(qū)域鉆井施工中發(fā)揮其優(yōu)良特性。

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[責(zé)任編輯]王艷麗

2015-12-31

馮曉煒(1987—),男,江蘇揚(yáng)州人,中國(guó)石化江蘇石油工程有限公司鉆井處助理工程師,主要從事鉆井新技術(shù)新方法研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2016.02.005

TE242

A

1673-5935(2016)02- 0015- 04