合水油田水平井水平段取心工藝技術(shù)與應(yīng)用

田逢軍， 王萬慶， 倪華鋒， 楊 光， 周 朏

(川慶鉆探工程有限公司長慶鉆井總公司)

合水油田位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡西南慶陽鼻褶帶，為長慶油田水平井成片開發(fā)的油田之一，施工水平井多，儲層非均質(zhì)性強，需要水平段全直徑取心及其后續(xù)分析，掌握儲層的巖性變化特征、規(guī)律及縫發(fā)育展布規(guī)律，為后期有效開發(fā)提供一定的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。GP41-65井為合水油田延長組水平井，水平段取心工作較易開展且容易分析地層變化情況。該井設(shè)計水平段長1 500 m，水平段連續(xù)取心50 m。為長慶油田首次水平井水平段取心井。

一、技術(shù)難點

(1)適合合水油田地層特點的取心工具選擇難度大，既要保證收獲率，同時滿足長慶成本要求。

(2)水平井水平段取心井段的選擇難度較大，既要油層穩(wěn)定，軌跡不大幅度調(diào)整井段。

(3)取心鉆具結(jié)構(gòu)的選擇難度大，要保證取心順利，同時井眼軌跡要符合設(shè)計要求。取心工具扶正器剛性大，摩阻、扭矩大于一般水平井，易發(fā)生井下復(fù)雜。

(4)水平井水平段取心鉆進(jìn)鉆壓不穩(wěn)定，取心工具的軸線與重力的方向成直角，鉆柱與井壁摩擦力大，容易出現(xiàn)脫壓現(xiàn)象[1]，表上鉆壓不能直觀反映加載在鉆頭上的鉆壓。

二、合水油田水平井取心方案確定

1.取心工具的優(yōu)選

通過調(diào)研SPQ172-101水平段專用取心工具使用情況、客戶反饋意見及使用地層等信息，對比分析合水油田地層情況，發(fā)現(xiàn)該取心工具和CQP768水平井取心鉆頭配合使用， 能滿足該區(qū)塊水平井水平段取心需要，該工具總長度8 m，該取心工具外筒?172 mm，扶正器外徑?212 mm，最大有效取心長度7 m。取心工具如圖1所示。

2.取心井段的優(yōu)選

合水油田水平井一般入窗200～400 m油層最穩(wěn)定井段，軌跡平穩(wěn)平滑，適合于取心鉆進(jìn)，所以選擇第四靶點開始連續(xù)取心50 m。預(yù)計取心井段為2 288～2 338 m，要求取心收獲率大于95%。

3.設(shè)計方案優(yōu)化

取心鉆頭CQP768型?214.4 mm，二開?215.9 mm井眼井身結(jié)構(gòu)。設(shè)計斜井段增斜率18°/100 m，入窗井深預(yù)計2 302 m，預(yù)計取心過程井斜在89.5°左右，取心井段軌跡容易控制。

4.鉆具結(jié)構(gòu)的優(yōu)選方案

取心最長7 m，入井鉆具方入調(diào)整合理，保證每次取心鉆進(jìn)過程不接單根。直井段到穩(wěn)斜段使用加重鉆桿，使加壓容易。鉆具組合：?214.4 mm取心鉆頭×0.315 m+?212 mm穩(wěn)定器×1 m+?172 mm取心筒×5.5 m+?212 mm穩(wěn)定器×1 m+?172 mm接頭×0.3 m+?127 mm DP。

5.劃眼修復(fù)井眼

根據(jù)合水油田地層情況，每鉆進(jìn)20 m左右劃眼修復(fù)井眼一次，保證井眼暢通，井下安全。鉆具組合：?215.9 mm牙輪鉆頭×0.25 m+7頭螺桿?172 mm×1°+?212 mm穩(wěn)定器×0.95 m+回壓凡爾×0.5 m+?172 mm無磁鉆桿×8.47 m+DP。

三、取心工具及應(yīng)用

1.取心工具的特點

水平井取心系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)總成是一個多軸承總成，能防止內(nèi)筒旋轉(zhuǎn)，在工具處于水平位置時，能更好的扶正內(nèi)筒；兩同心穩(wěn)定器組成的雙外筒穩(wěn)定器，有利于控制井眼軌跡；在巖心爪座與鉆頭接頭間的環(huán)空內(nèi)安放滾柱軸承，是內(nèi)筒的下支撐點，使取心工具處于水平位置時，內(nèi)筒能對正鉆頭喉部，巖心能順利進(jìn)入內(nèi)筒并得到保護(hù)。水平井取心專用鉆頭如圖2所示，鉆頭喉部較短，便于巖心的通過，避免卡心、堵心。

圖2 取心鉆頭

2.取心工具的組裝及檢查

巖心爪組合件外端面與鉆頭內(nèi)臺肩間隙為9～13 mm，如圖1的C，其調(diào)節(jié)與定向井取心工具類似；旋轉(zhuǎn)總成應(yīng)轉(zhuǎn)動靈活，無阻卡現(xiàn)象。內(nèi)外筒無變形，螺紋應(yīng)完好；卡箍巖心爪彈性適宜，上下活動無阻卡現(xiàn)象等；每次取完心，檢查、保養(yǎng)取心工具軸承及巖心爪等易損件。認(rèn)真檢查鉆頭內(nèi)徑、外徑，保徑磨損必須更換。

3.下鉆重點

取心起下鉆操作與定向井取心基本相同，下鉆平穩(wěn)，防止鉆具劇烈擺動。下鉆遇阻不得超過50 kN，遇阻嚴(yán)重，應(yīng)下起鉆換鉆頭劃眼。下鉆至井斜60°以上井段，分段開泵循環(huán)沖洗井壁。

四、取心技術(shù)

1.取心鉆壓

取心鉆進(jìn)時取心工具的軸線與重力的方向成直角，在重力的作用下，取心工具平躺于井眼方向，造成鉆柱與井壁摩擦力大，很容易出現(xiàn)脫壓現(xiàn)象[1]，一般取心鉆進(jìn)時泵壓大于循環(huán)泵壓1.5 MPa左右為宜。取心工具到井底后，使用大排量循環(huán)沖洗取心內(nèi)筒及井底，后降至正常取心排量，校正指重表，記錄上提下放摩阻、循環(huán)泵壓，投球循環(huán)，記錄循環(huán)泵壓開始取心鉆進(jìn)。

2.取心過程注意事項

樹心、取心鉆進(jìn)與定向井取心基本相同，主要防止托壓后無進(jìn)尺，造成磨心、掉心，觀察鉆速、泵壓的變化，發(fā)現(xiàn)異常，果斷起鉆分析；割心前小鉆壓鉆進(jìn)0.1 m左右，停泵上提割心，水平井巖心與地層層理一致，割心比較明顯。

3.井下動力鉆具水平段取心

根據(jù)合水油田已鉆水平井地層情況，結(jié)合常規(guī)取心實踐經(jīng)驗， 最后一筒心試驗螺桿鉆具取心技術(shù)，選低速直螺桿，取心前不用投球，鉆具組合： ?214.4 mm取心鉆頭×0.315 m+?212 mm扶正器×1 m+?172 mm取心筒×5.5 m+?212 mm扶正器×1 m+?172 mm接頭×410×0.3 m+?172 mm回壓凡爾×0.5 m+9頭螺桿?172 mm直螺桿+?127 mm×90 m HWDP +?127 mm DP。

下鉆到底循環(huán)泵壓12 MPa，樹心鉆壓2 kN左右，泵壓13.3 MPa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速50 r/min，螺桿轉(zhuǎn)速80 r/min。樹心完，正常取心鉆壓40～50 kN，泵壓13.9 MPa。割心上提懸重明顯。

表1 取心統(tǒng)計表

表2 取心井段井眼軌跡數(shù)據(jù)表

4.取心過程分析

取心進(jìn)尺53.53 m，井段2 322～2 375.53 m，心長53.53 m，收獲率100%(見表1)。其中未使用螺桿取心46.58 m，螺桿鉆具取心6.95 m，全井取心成功。

5.取心井段軌跡變化

取心過程使用雙扶正器，降斜趨勢明顯。特別是取心5 m扶正器出老井眼后，平均每10 m降斜率達(dá)到0.48°，見表2。取心過程注意軌跡變化，使用螺桿取心時，井斜微增。

五、結(jié)論

(1)通過使用合水油田水平井水平段取心技術(shù)，GP41-65井取心安全順利，取心質(zhì)量、井身質(zhì)量全部合格，為2015年長慶油田水平井技術(shù)新突破。

(2)水平井水平段取心，建議在水平井取心的設(shè)計環(huán)節(jié)，施工方參與取心地質(zhì)設(shè)計工作，以便取心工作能安全高效進(jìn)行。

(3)取心前調(diào)整好井眼軌跡，適應(yīng)取心工具要求，認(rèn)真檢查取心工具，特別是軸承，工具不能帶病工作，這是保證取心收獲率的重要因素。

(4)取心前井眼暢通，井壁穩(wěn)定，鉆井液潤滑性良好，是取心成功不可缺少的重要條件 。

(5)取心工具取心筒有效長度不到7 m，不能雙筒取心。在合水油田使用螺桿鉆具+取心工具取心，鉆時快、效率高。

[1]熊得智.水平井取心工藝技術(shù)[J].鉆采工藝,1996,19(1):1-9.