定向井側(cè)鉆技術(shù)在菲律賓地?zé)峋械膽?yīng)用

魯禮兵(中海油田服務(wù)股份有限公司， 天津 塘沽 300452)

定向井側(cè)鉆技術(shù)在菲律賓地?zé)峋械膽?yīng)用

魯禮兵(中海油田服務(wù)股份有限公司， 天津 塘沽 300452)

本文具體介紹了中海油田服務(wù)股份有限公司在菲律賓EDC項目中，應(yīng)用定向井常規(guī)技術(shù)和側(cè)鉆技術(shù)開發(fā)地?zé)峋厩闆r和典型案例分析，總結(jié)了適合菲律賓地?zé)峋鳂I(yè)的定向井鉆井技術(shù)，并針對地?zé)峋鳂I(yè)難點和問題進(jìn)行了探討。

地?zé)徙@井；鉆具組合；側(cè)鉆；耗時鉆進(jìn)

0 引言

菲律賓所鉆井均以開發(fā)地?zé)釣槟康?，并有著斷層多、地溫高的特點。井漏是每口井的普遍現(xiàn)象，井況很復(fù)雜，井下極易出現(xiàn)卡鉆，鉆具落物等現(xiàn)象，給定向井作業(yè)造成困難，只能水泥回填進(jìn)行側(cè)鉆作業(yè)，因此側(cè)鉆作業(yè)在菲律賓地?zé)峋椖恐惺菢O其常見的。

1 地?zé)峋厥獾貙觽?cè)鉆需要注意的幾點事項

(1)水泥塞的強(qiáng)度和長度要達(dá)到一定的要求。在硬地層中，因為側(cè)鉆過程中需要水泥有更好的支撐作用，需要更高的水泥強(qiáng)度。

(2)耗時鉆進(jìn)。耗時鉆進(jìn)主要目的是造出側(cè)鉆需要的臺階，在硬地層中初始的耗時鉆進(jìn)且尚未完全進(jìn)入新地層時，不能輕易改變鉆井參數(shù)，尤其是送鉆速度。

(3)側(cè)鉆過程中增加側(cè)向力。在硬地層側(cè)鉆需要足夠的側(cè)向力，增加側(cè)向力可以通過增加水泥塞強(qiáng)度和增加彎螺桿的彎角來實現(xiàn)。在水泥塞強(qiáng)度已經(jīng)確立的情況下，側(cè)鉆時彎螺桿鉆具應(yīng)選用比較合適的彎角。

2 實例分析

以PS-2RD井為例介紹定向井側(cè)鉆技術(shù)在菲律賓地?zé)峋械膽?yīng)用情況。

2.1 側(cè)鉆前的井眼概況

(1)井眼尺寸為12-1/4″井眼。

(2)落魚深度為837m，落魚主要由鉆頭掉落的巴掌和牙齒等組成.

(3)側(cè)鉆作業(yè)井段的地層硬度比較大，可鉆性較差，牙輪鉆頭用于滑動鉆進(jìn)的正常平均進(jìn)尺為0.9～2.0m/h。

(4)實際注水泥井段為775～837m，下入光鉆鋌組合探水泥面在784m，水泥塞的長度完全符合設(shè)計需要的至少50m。

2.2 側(cè)鉆的方法和原理

在裸眼井中側(cè)鉆，現(xiàn)在一般都是采用耗時鉆進(jìn)、注水泥塞的方法。

所謂耗時鉆進(jìn)，是指在井壁特定深度和方向上產(chǎn)生一個臺階，它使得鉆頭偏離主井眼。在軟地層中很容易形成臺階，但是也很容易被鉆掉，不斷重復(fù)上述過程直到建立起一個可用的新井眼。在硬地層中很難造出臺階。注水泥塞的主要作用是為側(cè)鉆提供支撐平臺。

對于PS-2RD井，因為側(cè)鉆地層硬度比較大，可鉆性差，因而在耗時鉆進(jìn)過程中，要嚴(yán)格的控制鉆井參數(shù)。

2.3 側(cè)鉆作業(yè)過程

(1)807.5m— 815.2m

①起出光鉆鋌組合，下入帶彎螺桿側(cè)鉆組合。組合如下：

12-?〞BIT + 8〞PDM(1.22o)+ SSTB(?〞UG)+ X/O + B/S(Bit of Sub)+ 8〞UBHO + 2×8〞NMDC + 6×8〞DC + JAR +X/O + 8×5〞HWDP。

彎螺桿鉆具為立林可調(diào)彎角彎螺桿鉆具，其理論造斜率為6.57°/30m。

②側(cè)鉆組合下到井底后，在801.38m用海藍(lán)多點測斜找工具面。

③獲取測斜數(shù)據(jù)，調(diào)整工具面到位，因為地層硬度較大，可鉆性較差，側(cè)鉆采取的常用的犧牲井斜走方位的思想，采用的工具面為120R。

④進(jìn)行45mins的循環(huán)滑槽作業(yè)，然后從807.5m進(jìn)以0.05m/h的ROP進(jìn)行耗時鉆進(jìn)至807.6m。(耗時鉆井參數(shù)：WOB:10klps；SPP:680psi)。

⑤ 以0.35m/h的鉆速鉆進(jìn)至811m，0.4-0.6m/h的速度鉆進(jìn)至814m，在鉆進(jìn)的期間，鉆壓表征現(xiàn)象如下，每當(dāng)鉆壓增加至14-16klps后，鉆壓就會以較快速度下降至0，而后慢慢又恢復(fù)到10klps左右。情況說明，在PS-2RD井，地層比較硬，且地層的硬度要比水泥的硬度大很多。因為地層和水泥的硬度相差很大，從而造成了兩者的可鉆性相差也很大，在耗時鉆進(jìn)過程中，很難建立側(cè)鉆所需要的臺階，即使建立了臺階也很容易損壞。

在813m左右，發(fā)現(xiàn)管匯中有一個閥門沒有完全關(guān)閉，關(guān)閉后泵壓由680psi上升至980-1000psi。在815m處，用23klps的鉆壓對水泥塞強(qiáng)度再次進(jìn)行了一次靜壓試驗，結(jié)果正常。

⑥在814.4m側(cè)鉆作業(yè)到關(guān)鍵井段，原則上鉆壓處于14-16klp之間，在此基礎(chǔ)上可以每分鐘下放0.5cm，即每分鐘下放大繩5cm。繼續(xù)鉆進(jìn)至815.2m。

⑦在井深815.2m處，再次發(fā)生沒有鉆壓的現(xiàn)象，嘗試上提下放5次也沒有找到鉆壓，這個現(xiàn)象表明，耗時鉆進(jìn)所建立的臺階已經(jīng)損壞；這個現(xiàn)象也說明，1.22°彎螺桿不能夠提供足夠的側(cè)向力。在返出鉆屑中，地層巖屑含量(在作業(yè)中可利用側(cè)鉆參數(shù)與巖屑含量表對比分析)僅為5%，水泥含量為95%，由計算知側(cè)鉆7米后，巖屑中地層巖屑含量應(yīng)該為15%～20%(水泥含量為75%～80%)。

此時井底距落魚還有21.8m(MD)，側(cè)鉆效果不理想，關(guān)鍵先側(cè)鉆出去，將新老井眼分離。根據(jù)力學(xué)分析可知，在相同或者相近的地層和鉆具組合條件下，彎螺桿的彎角越大其側(cè)向力越大。為了盡快分離新老井眼，必須增加側(cè)鉆所需要的側(cè)向力，保證側(cè)鉆成功，計劃將彎螺桿鉆具的彎角由1.22o調(diào)整至2.0 o。

11月26日，來自中國深圳的科學(xué)家賀建奎在第二屆國際人類基因組編輯峰會召開前一天宣布，一對名為露露和娜娜的基因編輯嬰兒在中國健康誕生。這對雙胞胎的一個基因經(jīng)過修改，使她們出生后即能天然抵抗艾滋病。消息出來后不久便引起輿論極大爭議，無數(shù)生命科學(xué)學(xué)家對此嚴(yán)厲批判，很多網(wǎng)友也表達(dá)了質(zhì)疑和反對的態(tài)度?；蚓庉嫾夹g(shù)本身存在無法排除的潛在健康風(fēng)險問題，在技術(shù)上面也有一些問題沒有得到解決，而除了這些，它所面臨的最大的問題則是倫理問題。

(2)第二次 ：815.2m — 838m

更換鉆頭后，將可調(diào)彎螺桿鉆具的彎角調(diào)整至2.0°，下鉆至11米，嘗試各種方法無法將新的側(cè)鉆組合下入；將彎螺桿鉆具彎角調(diào)小至1.76°后，下至同樣的位置同樣無法下入；因而再次起出將彎角調(diào)小至1.5°，其理論造斜率為8.27°/30m。側(cè)鉆組合如下：

12-?BIT + 8〞PDM(1.5o)+ SSTB(?〞UG)+ X/O + B/S(Bit of Sub)+ 8〞UBHO + 2×8〞NMDC + 6×8〞DC + JAR + X/O +8×5〞HWDP。

①下鉆到井底，循環(huán)完后，測斜后調(diào)整工具面進(jìn)行滑槽作業(yè)。②在滑動鉆進(jìn)的過程中，采用比較均勻的下放速度送鉆。以0.1-0.3m/h的速度，從815.2m耗時鉆進(jìn)至817.6m。根據(jù)巖屑分析，巖屑中地層巖屑的含量約為5%。

在此深度即817.6m MD，決定加快機(jī)械鉆速即下放速度，從0.3m/h增加到0.9-1.0m/h，鉆進(jìn)井段為817.6m-819.5m。但從巖屑分析中可以明顯的看到水泥的含量增加，地層巖屑的含量減少至2%；因而從817.5m開始以0.4-0.6m/h的速度進(jìn)行滑眼，至818.8m，撈砂發(fā)現(xiàn)地層巖屑的含量遞增到15%。

③繼續(xù)鉆進(jìn)至833.4m，根據(jù)預(yù)測，方位已經(jīng)到位，改變工具面值，由80-90R調(diào)整到10-15R左右，增加一定的造斜效果。

④繼續(xù)鉆進(jìn)至837m，觀察返出的巖屑中，細(xì)小的巖屑越來越多，判斷鉆頭壽命已經(jīng)接近極限，同時馬達(dá)使用時間也比較長了，為避免旋轉(zhuǎn)損壞馬達(dá)，鉆進(jìn)至838m起鉆。

⑤根據(jù)地層巖屑含量數(shù)據(jù)分析，判斷側(cè)鉆在838m左右，新井眼已經(jīng)離開老井眼，即側(cè)鉆成功。

通過上述實例分析，在菲律賓地?zé)嶙鳂I(yè)中，側(cè)鉆點較深，地層較堅硬，所以要求側(cè)鉆有足夠的水泥強(qiáng)度，以及側(cè)鉆余量，而且馬達(dá)彎角要合適。

3 存在的問題及解決方式

3.1 作業(yè)中存在的問題

(1)定向井作業(yè)準(zhǔn)備工作不充分

①鄰井資料研究不透徹：對已有的地質(zhì)資料和其他承包商作業(yè)的完井報告研究得很不透徹，對作業(yè)沒有起到實質(zhì)性的幫助。

②現(xiàn)場技術(shù)溝通不足：作業(yè)前沒有充分PS-2RD井設(shè)計和地質(zhì)資料，沒有及時和甲方現(xiàn)場人員提前溝通。在使用非馬達(dá)的常規(guī)鉆具組合時，每次測完斜后沒有及時主動的告訴監(jiān)督或司鉆后面的鉆進(jìn)參數(shù)及其應(yīng)該注意的事項。

③工作的前瞻性不夠強(qiáng)：僅關(guān)注目前的工作情況,對即將來臨或者很有可能要發(fā)生的作業(yè)情況沒有充分的心理準(zhǔn)備,也沒有提前對可能的后續(xù)情況跟監(jiān)督溝通交流。

(2)作業(yè)前對側(cè)鉆項目重視程度不夠

對地?zé)峋匾暢潭炔蛔?，作業(yè)前將地?zé)峋椖肯胂蟮眠^于簡單，鉆井周期長，設(shè)備落后，軌跡控制上也不會很嚴(yán)。但實際情況是，作業(yè)者的要求很高(包括工程師的技術(shù)和溝通能力)，有嚴(yán)格的靶點限制、盡可能高的ROP、盡可能減少起鉆改變BHA、軌跡控制上盡可能的少用馬達(dá)，對常規(guī)定向井技術(shù)缺乏足夠的經(jīng)驗。

3.2 后續(xù)作業(yè)需要改進(jìn)的地方

(1)作業(yè)前要熟悉并了解和掌握所鉆井周圍鄰井的地質(zhì)資料情況，如地層巖性、傾角和傾向等，提前查找相鄰井使用的各種鉆具組合、鉆井參數(shù)、地層漂移規(guī)律等。

(2)提高常規(guī)井定向井鉆井技術(shù)，特別是常規(guī)鉆具組合在軌跡控制中的熟練應(yīng)用。

(3)現(xiàn)場施工前提前做好準(zhǔn)備工作，制定好相應(yīng)的作業(yè)指令，待監(jiān)督簽字確認(rèn)后方可實施。在作業(yè)執(zhí)行過程中，必須按照定向井作業(yè)指令要求去做。

(4)確保井眼軌跡平滑順暢。嚴(yán)格控制狗腿度不要超過4度/30米(特殊情況除外)、每鉆完一個單根劃眼至少兩次、根據(jù)井況適時地進(jìn)行短起下作業(yè)、多點定向和測量時保持鉆具不間斷地活動等。

(5)作業(yè)前和作業(yè)過程中，加強(qiáng)與現(xiàn)場地質(zhì)監(jiān)督的溝通和交流，確認(rèn)地層和巖性等信息。

(6)按照作業(yè)者要求規(guī)范日報、完井報告、作業(yè)指令、工具入出井記錄等，確認(rèn)無誤后方可提交,避免低級錯誤的發(fā)生。

3.3 地?zé)峋F(xiàn)場施工中重點措施

(1)地?zé)峋鳂I(yè)必須配備高溫工具，如高溫馬達(dá)，高溫MWD等。

(2)若預(yù)計井下溫度已經(jīng)高于儀器使用極限，在起下鉆過程中需每1個小時低排量循環(huán)一次(套管內(nèi))，套管鞋處循環(huán)30分鐘，裸眼段根據(jù)情況分段循環(huán)，確保井下設(shè)備工作正常。

(3)若使用1.15度單彎馬達(dá)定向，連續(xù)定向滑動段不得超過2個單根(約18米)。

(4)使用馬達(dá)鉆進(jìn)時，以鉆頭壓降不低于200 psi 為原則選擇水眼尺寸。

(5)測斜時，盡可能將工具面擺在高邊方向(-30度〉工具面〉+30度)。

(6)測斜時提離井底1米，將馬達(dá)高邊擺向井眼高邊方向停泵測斜，測完以后在接立柱。

4 結(jié)語

菲律賓地?zé)峋椖慷ㄏ蚓鳂I(yè)和國內(nèi)作業(yè)模式有很大的差異，如跨國作業(yè)、井底溫度高、技術(shù)支持薄弱、人員能力要求高、作業(yè)區(qū)域經(jīng)驗少、后勤支持困難等等，但常規(guī)定向井技術(shù)在地?zé)峋椖恐腥〉昧顺晒?，獲得了EDC作業(yè)者認(rèn)可，是比較成功的典范案例。

本文通過側(cè)鉆技術(shù)在菲律賓項目地?zé)峋膽?yīng)用，總結(jié)了定向井側(cè)鉆作業(yè)的經(jīng)驗教訓(xùn)，為后續(xù)地?zé)峋椖康於肆己没A(chǔ)。