雙壁鉆桿氣舉穿漏技術(shù)在京津冀地?zé)徙@井中的應(yīng)用

摘 要：京津冀地?zé)峋袌鲂б娓?、前景廣，但鉆井難點突出，易惡性漏失，造成井眼軌跡失控、卡鉆等復(fù)雜和故障。雙壁鉆桿氣舉穿漏技術(shù)是一種利用雙壁鉆桿的注空氣正循環(huán)欠平衡鉆井新技術(shù)，能夠有效解決地?zé)徙@井漏失狀態(tài)下的攜巖、測斜、打塞等問題。

關(guān)鍵詞：地?zé)峋?雙壁鉆桿;漏失;軌跡控制;氣舉穿漏

1 京津冀地?zé)徙@井概述

1.1 京津冀地?zé)岣艣r

地?zé)崮茉醋鳛橐环N可再生能源，清潔、環(huán)保，經(jīng)濟效益巨大，開發(fā)前景十分廣闊。京津冀地區(qū)是我國中低溫地?zé)崽锛蟹植嫉牡貐^(qū)，也是我國地?zé)衢_發(fā)的重點地區(qū)。20世紀70年代，我國地?zé)豳Y源開發(fā)利用的第一個春天--“天津地?zé)釙?zhàn)”，開始于京津冀地區(qū)。京津冀地?zé)衢_發(fā)總體呈現(xiàn)“儲量大、前景廣，污染小、效益高，投入低、難度大”的特點，且具有水量大、水溫高、易回灌、效益好等優(yōu)點，按國家《地?zé)崮荛_發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》預(yù)計，2020年京津冀地區(qū)地?zé)崮苣昀昧繉⑦_到約2000萬t標(biāo)準(zhǔn)煤?，F(xiàn)在，伴隨霧霾治理、應(yīng)對氣候變化等工作，在國家清晰的頂層設(shè)計下，京津冀地區(qū)地?zé)豳Y源開發(fā)利用正迎來第二個春天。

1.2 地?zé)峋@井難點

較石油天然氣鉆井，地?zé)徙@井的投入偏低，行業(yè)規(guī)范化不足，鉆井施工難點未能得到有效重視與解決，很大程度上影響了效益的產(chǎn)出與技術(shù)進步。近年來在京津冀地區(qū)進行了多輪次的開發(fā)，開發(fā)過程中出現(xiàn)了多起鉆井復(fù)雜和故障。據(jù)統(tǒng)計，僅2017-2018年在雄安新區(qū)就有6口井在薊縣系霧迷山組發(fā)生失返性漏失，引起4次上部地層垮塌埋鉆事故，導(dǎo)致其中3口井原井眼報廢而填井側(cè)鉆，1口井提前完鉆。

京津冀地區(qū)具有良好的基巖巖溶熱儲層，從鉆井工程角度，京津冀地?zé)徙@井過程中主要面臨的難題主要表現(xiàn)在：地層漏失及漏失情況下的井身質(zhì)量控制問題。

鉆遇巖溶熱儲層大概率發(fā)生井漏，影響鉆井作業(yè)。一旦發(fā)生漏失，只能強鉆盲打，MWD定向儀器無信號，導(dǎo)致軌跡失控、扭矩倍增，同時因清水強鉆加上返速不夠，極易發(fā)生掉塊卡鉆或鉆具故障。

2 雙壁鉆具氣舉穿漏技術(shù)

雙壁鉆桿氣舉穿漏技術(shù)，是通過雙壁鉆桿及井下氣舉閥在上部井段注入空氣，將上部井眼環(huán)空鉆井液舉升，降低井筒ECD（環(huán)空循環(huán)當(dāng)量密度），使其略小于地層漏失壓力，建立循環(huán)滿足鉆進攜巖的要求，同時降低漏失、實現(xiàn)易漏地層穿越的鉆井新技術(shù)。該技術(shù)利用充氣形成欠平衡壓力狀態(tài)，有利于保護熱儲層，同時降低鉆井液液柱壓力，利于提高機械鉆速。

3 雙壁鉆桿氣舉穿漏技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 阿爾卡迪亞1井概況

阿爾卡迪亞1井是一口部署在河北霸州的基巖地?zé)峋?，設(shè)計井深3932.72m，水泥塞位置為2297.50m。前期鉆井難題主要包括：

①2210m以下白云巖、灰?guī)r地層發(fā)生失返性惡性漏失，井眼環(huán)空液面-172m，無法建立循環(huán);

②施工需要定向側(cè)鉆，但是無法建立循環(huán)情況下，常規(guī)MWD無信號，無法使用。

針對以上難題，制定了雙壁鉆桿氣舉穿漏技術(shù)方案，主要解決以下兩個問題：

①井漏：建立鉆井液（清水）循環(huán)，滿足鉆井?dāng)y帶巖屑要求，減少井下摩阻、減少井下復(fù)雜發(fā)生，保障鉆井過程中施工安全;

②測斜：調(diào)節(jié)氣舉穿漏鉆井工藝參數(shù)，保持穩(wěn)定循環(huán)，滿足失返漏失井常規(guī)MWD測斜要求。

3.2 阿爾卡迪亞1井應(yīng)用情況

該井應(yīng)用過程主要分為以下階段：

3.2.1 安裝調(diào)試階段

對氣舉工藝進行了調(diào)試，氣舉前對井內(nèi)液位進行重新測量為-172m。在不使用注氣系統(tǒng)、單獨開鉆井泵情況下，地層漏失嚴重不返漿，MWD無信號。充氣后返漿、排氣正常，實現(xiàn)建立循環(huán)、MWD有穩(wěn)定、可解碼的信號。

3.2.2 鉆進階段

配鉆具下鉆到底，首先開泵頂通水眼，在不充氣的情況下，測試MWD沒有信號，充氣后，可以建立穩(wěn)定的循環(huán)，漏失較小，同時MWD恢復(fù)信號，解碼正常。開始定向側(cè)鉆，進尺4.9m，返出地層巖屑逐漸增多。有效進尺達到32.79m后，因水泥塞段塞，側(cè)鉆后不斷出現(xiàn)放空，側(cè)鉆失敗。

3.2.3 氣舉打塞階段

針對漏失嚴重的情況下打水泥塞困難的情況，制定了“雙壁鉆桿充氣舉打水泥塞施工方案”，下入雙壁鉆桿440m，注氣量30m3/min，排量12.18L/s時，為負壓狀態(tài)，10min上漲3cm，計算井底負壓0.61MPa。注氣壓力3.1MPa下降并穩(wěn)定在2.6MPa，滿足負壓打水泥塞施工條件。打完塞后，采用15.88L/s的排量頂替，16min后上提一個單根，開始氣舉候凝。候凝8h，過程中保持排量15L/s、液面基本穩(wěn)定，完成氣舉打塞候凝作業(yè)，為二次側(cè)鉆作業(yè)打下了基礎(chǔ)。

4 結(jié)論與認識

①雙壁鉆桿氣舉穿漏鉆井技術(shù)可以有效減少失返型惡性漏失的發(fā)生，實現(xiàn)了鉆井液正常排量循環(huán)建立，滿足鉆井?dāng)y巖要求，減少井下復(fù)雜的發(fā)生;

②該技術(shù)不僅可以有效解決漏失難題，而且實現(xiàn)了在氣液分注的工藝條件下，在不堵漏的情況下，滿足漏失井軌跡控制、打水泥塞的要求。

③雙壁鉆桿氣舉穿漏技術(shù)應(yīng)用取得了初步成功，建議針對不同類型區(qū)塊（如地?zé)峋⒊５蛪阂茁┚┑壤^續(xù)開展先導(dǎo)試驗，進一步完善和改進工藝參數(shù)、裝備配套及流程等。

參考文獻：

[1]李永和.雙壁鉆桿低壓鉆井工藝技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，2007.3.

作者簡介：

張彥超（1984- ），男，漢族，山東鄆城人，畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）石油工程專業(yè)，本科，工程師，現(xiàn)從事鉆井工程管理工作。