欠尺寸修壁器破鍵槽在義古斜951井的應(yīng)用

宋文婷，劉釗

欠尺寸修壁器破鍵槽在義古斜951井的應(yīng)用

宋文婷1，劉釗2

（1. 中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司， 山東 東營(yíng) 257100； 2. 中石化勝利石油工程有限公司黃河鉆井總公司， 山東 東營(yíng) 257100）

義古斜951井主探含油層位為上古生界和沙二段，井身結(jié)構(gòu)為五段制井。在實(shí)際定向過(guò)程中，由于靶徑小，方位坐標(biāo)容易偏離、井斜角難以控制，導(dǎo)致頻繁起下鉆和調(diào)整鉆具結(jié)構(gòu)。起下鉆時(shí)鉆具在造斜點(diǎn)部位上提下放，會(huì)逐漸在井壁上磨出一道鍵槽，造成電測(cè)儀器遇阻，導(dǎo)致施工難度加大，延長(zhǎng)施工周期，增加成本。本次施工針對(duì)該地區(qū)的地層特點(diǎn)，使用欠尺寸修壁器，在一定程度上消除了鍵槽，使得電測(cè)儀器順利到底，加快了施工進(jìn)度，降低了成本。

欠尺寸修壁器；井身結(jié)構(gòu)；五段制井；鍵槽

欠尺寸修壁器，又稱為直棱修壁器。是指尺寸小于鉆頭尺寸，油氣井鉆井中使用的一種井眼內(nèi)維護(hù)井壁工具。由于鉆具本身的重力作用，使得整套鉆具在井眼變化率偏大的井段產(chǎn)生相當(dāng)大的水平分力，在一些井段中使鉆具緊靠井壁旋轉(zhuǎn)[1]，起下鉆時(shí)在這些部位上下進(jìn)行刮拉，逐漸在井壁上磨出一條鍵槽，鍵槽的直徑略大于鉆桿接頭的外徑[2]。會(huì)造成剛性差、重量輕的電測(cè)儀器遇阻[3]。欠尺寸修壁器本體外表為圓柱體，上附有凹槽和刮刀，刮刀成軸向均勻分布。欠尺寸修壁器可實(shí)現(xiàn)對(duì)井眼內(nèi)附著物進(jìn)行清理，保持井眼暢通，欠尺寸修壁器可以與多種鉆具組合，并串聯(lián)多個(gè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同井段井眼的一次維護(hù)。具有較好的防斜性能和防卡性能，可以改善鉆井液流型[4]，達(dá)到清除井內(nèi)鍵槽的目的。

1 地質(zhì)概況及工程設(shè)計(jì)

井別為評(píng)價(jià)井,義古斜951井口地理位置位于山東省東營(yíng)市河口區(qū)義和莊四扣鄉(xiāng)境內(nèi)[5]。構(gòu)造上位于濟(jì)陽(yáng)坳陷沾化凹陷義南二臺(tái)階構(gòu)造帶，主探上古生界2 270～2 370 m層位，落實(shí)含油氣情況，獲取油層物性參數(shù)。兼探沙河街組，埋深一般在1 900~2 200ｍ。井身結(jié)構(gòu)為五段制井，在定向鉆進(jìn)過(guò)程中，由于井斜角、方位坐標(biāo)難以控制[6]。鉆井過(guò)程中，明化鎮(zhèn)組及以上地層成巖性差，防坍塌[7]。館陶組底部存有礫巖-滲透層及砂層發(fā)育,防蹩漏[8]。東營(yíng)組下部地層構(gòu)造復(fù)雜，地層傾角大，斷層相互交錯(cuò)，造成軌跡控制難度加大。沙河街組地層注意油氣浸、防漏[9]。鉆遇古生界注意防漏、防噴。義古斜951井工程設(shè)計(jì)剖面如表1所示，井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1和表2所示。

表1 義古斜951井工程設(shè)計(jì)剖面

圖1 義古斜951井身結(jié)構(gòu)

2 施工難點(diǎn)和電測(cè)遇阻原因

2.1 施工難點(diǎn)

義古斜951井施工難點(diǎn)[10]和重點(diǎn)主要是沙一段生物灰?guī)r容易漏失[11]，二疊系地層存在提前進(jìn)入古生界或太古界的可能，容易發(fā)生漏失。五段制井眼（直-增-穩(wěn)-降-直）降斜段較難控制，存在斜井段長(zhǎng)[12]，摩阻大，鉆具傳壓困難，降斜段井身控制難度大等問(wèn)題[13]。井身軌跡控制、井壁穩(wěn)定和井眼凈化等問(wèn)題若處理不當(dāng)，易造成起下鉆阻卡、劃出新眼等問(wèn)題[14]。此外，還有造斜點(diǎn)防鍵槽等工作。具體有以下幾點(diǎn)：

表2 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）一開鉆進(jìn)401.00 m，下入? 444.5 mm牙輪鉆頭，該鉆頭破碎巖石效率較差，客觀機(jī)械轉(zhuǎn)速緩慢。這樣就容易造成井壁的不穩(wěn)定，井徑的不規(guī)則等情況。?339.7 mm套管尺寸大、剛性強(qiáng)，環(huán)空間距狹窄[15]，加大了下套管對(duì)扣和固井的要求[16]。

（2）沙一段底部生物灰?guī)r防漏[17]。本井在鉆進(jìn)至1 780.00 m起鉆換常規(guī)鉆具，在鉆進(jìn)中提前加入隨鉆堵漏劑[18]，提高地層承壓能力，并配好充足土漿，直至進(jìn)入沙三段未見漏失，起鉆下動(dòng)力鉆具。

（3）降斜段軌跡控制難度大。為安全鉆穿沙一段生物灰?guī)r漏層，本井于1 780.00 m起鉆下常規(guī)鉆具，此時(shí)正值井斜井段，軌跡無(wú)法有效控制，容易脫離設(shè)計(jì)軌跡。通過(guò)有線測(cè)斜數(shù)據(jù)每50.00 m測(cè)量一次井斜方位，在保證鉆穿漏層的前提下，盡量控制好軌跡。在實(shí)際鉆進(jìn)中發(fā)現(xiàn)方位左偏較為嚴(yán)重，有脫靶風(fēng)險(xiǎn)，因此在鉆穿漏層后起鉆下動(dòng)力鉆具調(diào)整軌跡。

2.2 電測(cè)遇阻原因

（1）井徑控制較難。按照新標(biāo)準(zhǔn)要求，非目的層井徑擴(kuò)大率不得超過(guò)15%，目的層不得超過(guò)10%[19]。本井在上部地層鉆進(jìn)時(shí)泵排量較大，電機(jī)無(wú)法有效控制泵沖，致使井徑?jīng)]有很好的控制下來(lái)。特別是在造斜點(diǎn)處，由于定向時(shí)間長(zhǎng)，地層松軟，造成了大井眼，為后期施工埋下了隱患。

（2）館陶組地層造斜，地層軟、造斜點(diǎn)淺，雖然鉆進(jìn)中在造斜點(diǎn)處下入了條式扶正器，但在電測(cè)時(shí)依然勒出了鍵槽，致使電測(cè)時(shí)有遇卡顯示。

（3）本井在后期鉆進(jìn)中，發(fā)現(xiàn)孔店組缺失，造成地層與設(shè)計(jì)嚴(yán)重不符，地層厚度與設(shè)計(jì)相差較大，因此在2 100.00 m開始進(jìn)行地質(zhì)循環(huán)撈沙程序，增加了卡層位的井段長(zhǎng)度，特別是夜間施工中很難準(zhǔn)確及時(shí)地判斷出地層巖性，增加了卡層位的難度。

電測(cè)及井壁取心遇阻原因主要有：館陶組地層造斜，造斜點(diǎn)定向鉆進(jìn)時(shí)鉆時(shí)慢，因地層軟、造斜點(diǎn)淺，造成大肚子井眼，且出現(xiàn)了臺(tái)階。

3 現(xiàn)場(chǎng)施工及修壁器應(yīng)用

3.1 井眼軌跡控制

（1）現(xiàn)場(chǎng)施工鉆具組合

現(xiàn)場(chǎng)施工鉆具組合如表3所示，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)使用當(dāng)前最利于定向的牙輪鉆頭，因?yàn)檠垒嗐@頭相較于PDC鉆頭多三個(gè)軸承，反扭角小，加壓到鉆頭上時(shí)，產(chǎn)生多個(gè)方向的反作用力，會(huì)進(jìn)一步對(duì)隨鉆相關(guān)參數(shù)進(jìn)行最優(yōu)化，客觀可行地加強(qiáng)定向工作的開展。

表3 現(xiàn)場(chǎng)施工鉆具組合

（2）順滑井眼軌跡

增加穩(wěn)斜井段的長(zhǎng)度，有效控制井斜[20]。增加了穩(wěn)斜段距離，也就控制了降斜井段長(zhǎng)度，從而減少了井斜角銳降，客觀地降低了復(fù)雜工況的概率，又達(dá)到了平滑井身軌跡的目的。

3.2 欠尺寸修壁器的應(yīng)用

義古斜951井定向段井深966.00 m，位于館陶組底部（950~1 250 m）。定向段初期其所在地層巖性為白色砂礫巖，其承壓能力差，容易發(fā)生鉆井液滲漏。在進(jìn)行鉆進(jìn)的過(guò)程中其鉆時(shí)加快，產(chǎn)生巖屑量增多，一旦鉆井液攜沙能力達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，振動(dòng)篩出現(xiàn)不了大量反沙，就容易引發(fā)鉆頭處泥沙淤積、堵水眼，會(huì)引發(fā)憋泵或憋漏地層等二次鉆井事故。

預(yù)防反沙不及時(shí)造成憋漏的措施有：提升造斜井段的鉆井液黏度；定向造斜時(shí)為提高地層抗壓能力通常加入一定量的隨鉆堵漏劑；接單根鉆桿之前適當(dāng)?shù)募娱L(zhǎng)井內(nèi)的循環(huán)時(shí)間，快速接單根。

其中第5趟鉆欠尺寸修壁器修理井段為920.00~1 023.00 m，配合欠尺寸修壁器需使用以下藥品：防塌降粘降濾失劑2.5 t，硅氟降粘劑1 t，天然高分子降濾失劑1 t，油基潤(rùn)滑1 t，NaOH 0.2 t。

第6趟鉆欠尺寸修壁器修理井段為937.00~1 480.00 m，目的是防止軟地層鍵槽的產(chǎn)生。在鉆具組合中加入欠尺寸修壁器對(duì)有臺(tái)階的井段進(jìn)行修復(fù)，期間使用以下藥品：土粉1 t，抗高溫抗鹽降濾失劑2 t，油基潤(rùn)滑劑1 t。破除聚集的巖屑，使井壁順滑而穩(wěn)固，對(duì)電測(cè)儀器順利通過(guò)臺(tái)階下到井底起到了至關(guān)重要的作用。

通井鉆具組合選用? 215.9 mm 牙輪鉆頭+雙母+回壓凡爾+?212 mm扶正器+無(wú)磁鉆鋌×1根+鉆鋌×2根+?127 mm HWDP×18根+?127 mm Dp×65根，下牙輪鉆頭通井，目的是為了防止尖刮刀在通井過(guò)程中造成不必要的劃出新眼等。泥漿性能：密度1.17 g/cm3，黏度57 MPa·s，失水4.9 mL，泥餅0.5 mm，初終切2.5/8，動(dòng)切力6 Pa，塑性黏度13 m MPa·s，pH 9。

4 結(jié) 論

（1）嚴(yán)格“加強(qiáng)井控工作”，對(duì)各井控設(shè)備的安裝調(diào)試都高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求，二開前封井器進(jìn)行了嚴(yán)格的試壓，試壓14.79 MPa，15 min壓降0.17 MPa，無(wú)刺漏，試壓合格后才二開開鉆，與此同時(shí)定期保養(yǎng)好內(nèi)防噴工具，確保其靈活好用、安全施工。

（2）二開下入HAT127鉆頭，采用7寸鉆鋌+18米扶正器的鐘擺鉆具組合。在鉆進(jìn)過(guò)程中合理掌控鉆壓，防斜打直，以配合定向所需。

（3）采用牙輪鉆頭定向，減小鉆頭反扭角，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)井身軌跡控制能力，同時(shí)控制滑動(dòng)鉆進(jìn)過(guò)程，客觀提高了生產(chǎn)時(shí)效性；同時(shí)增加穩(wěn)斜段，減少降斜段，使井眼軌跡更為平滑。

（4）鉆進(jìn)至966.00 m起鉆后，下入動(dòng)力鉆具，并在距離鉆頭500.00 m處下入欠尺寸修壁器，防止軟地層鍵槽的產(chǎn)生。

（5）在鉆至沙二底1 780.00 m時(shí)起鉆簡(jiǎn)化鉆具組合，為鉆穿沙一段底部生物灰?guī)r做準(zhǔn)備，做好防漏工作。并提前加入了隨鉆堵漏劑材料提高地層承壓能力，配好充足土漿后鉆開漏層。

（6）電測(cè)儀器遇阻時(shí)，計(jì)算遇阻點(diǎn)配出相應(yīng)鉆具，在結(jié)構(gòu)組合中遇阻點(diǎn)處下入欠尺寸修壁器，配合強(qiáng)抑制封堵防塌潤(rùn)滑鉆井液，破除地層鍵槽。

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Application of Undersized Wall Repairer in Eliminating Keyways of Yigu 951 Inclined Well

1,2

（1. Sinopec Petroleum Engineering Design Co., Ltd., Shandong Dongying 257100, China;2. Sinopec Shengli Petroleum Engineering Co., Ltd.，Huanghe River Drilling Company, Shandong Dongying 257100, China）

The main oil-bearing horizons of Yigu 951 inclined well are the Upper Paleozoic and Sha 2 member, and the well structure is five section borehole. In the actual orientation process, because the target diameter was small, the azimuth coordinates were easy to deviate, and the well inclination angle was difficult to control, which led to frequent trips and adjustments of the drilling tool structure. When the drilling tool was lifted and lowered at the oblique point, keywayswere gradually formed on the well wall, which caused the electrical measuring instrument to be blocked, increasing the difficulty of construction, prolonging the construction cycle and increasing costs. According to the characteristics of the stratum in this area, the undersize wall repairer was used to eliminate the the keyways to a certain extent, which made the electric measuring instrument smooth to the end, speeding up the construction progress and reducing the cost.

Undersize wall repairer; Well structure; Five-section borehole; Keyway

2020-02-10

宋文婷（1989-），女，助理工程師，碩士，山東省聊城市人，2015年畢業(yè)于西南石油大學(xué)機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)，從事石油工程設(shè)計(jì)方面的工作。

TE 242

A

1004-0935（2020）05-0576-04