復(fù)雜井測(cè)井遇阻的原因分析和施工策略

董傳宇

摘要：鉆井過(guò)程中油藏存在易垮塌層、多層系等復(fù)雜井完鉆后，在裸眼井中有相當(dāng)數(shù)量的井在測(cè)井作業(yè)中因儀器遇阻導(dǎo)致井隊(duì)通井，甚至測(cè)井過(guò)程中因遇卡而導(dǎo)致儀器打撈。因此，對(duì)復(fù)雜井進(jìn)行測(cè)井研究，通過(guò)分析測(cè)井阻卡的機(jī)理，研究測(cè)井方法，制定相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，目的是減少井下事故發(fā)生的頻率，對(duì)于今后的復(fù)雜井進(jìn)行測(cè)井施工的作業(yè)隊(duì)伍來(lái)說(shuō)具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：測(cè)井遇阻;垮塌層;砂橋;井壁;泥漿

1井眼垮塌的機(jī)理研究

鉆井破壞了井眼周圍巖體的自然平衡狀態(tài)，井眼空間對(duì)巖體原應(yīng)力場(chǎng)的擾動(dòng)，改變了巖體原;始應(yīng)力場(chǎng)的分布狀態(tài)[1]。為了達(dá)到新的平衡狀態(tài)，巖體就要發(fā)生變形、破壞和移動(dòng)，因而井眼周圍巖體就可能發(fā)生垮塌。其主要原因往往是鉆井液性能指標(biāo)選擇不臺(tái)適所致，在鉆遇強(qiáng)度較弱的地層前（如可塑性差的泥巖層段），沒(méi)有及時(shí)調(diào)整好鉆井液密度，當(dāng)鉆井液密度較小，造成原應(yīng)力低于巖石破裂強(qiáng)度和井眼周圍應(yīng)力強(qiáng)度，使地層產(chǎn)生壓縮破壞，這時(shí)脆性巖石可導(dǎo)致井眼垮塌，如果地層膠結(jié)差，水動(dòng)力對(duì)井眼的沖刷作用，可使井眼周圍地層掉塊、擴(kuò)徑。對(duì)定向井、大斜度井、斜井段上井壁的脆性巖石、膠結(jié)差巖石的垮塌作用會(huì)加劇，因?yàn)檫@些巖石所受合力作用結(jié)果比直井更易導(dǎo)致巖石運(yùn)動(dòng)。此外，測(cè)井電纜和井下儀對(duì)井壁的碰撞、摩損，也易在這樣的層段造成井壁垮塌和掉塊[2]。

2測(cè)井遇阻的原因分析

復(fù)雜井測(cè)井施工中最可能造成的遇阻原因主要有四個(gè)方面[3-4]：一是地層垮塌，在井簡(jiǎn)中由掉塊堵塞井眼導(dǎo)致的遇阻;二是井眼中形成的砂橋遇阻;三是井壁不規(guī)則，多處形成的臺(tái)階導(dǎo)致的遇阻;四是泥漿的比重高、粘度大，橫向切力大引起的遇阻。

2.1易垮塌層引起的測(cè)井遇阻

鉆井過(guò)程中泥漿濾液侵入某些地層后易疏松垮塌，在鉆進(jìn)過(guò)程中易形成剝落、坍塌。測(cè)井時(shí)儀器串在井簡(jiǎn)中運(yùn)行，由于井壁垮塌造成的遇阻、遇卡現(xiàn)象最為嚴(yán)重。井壁垮塌和掉塊的結(jié)果可能出現(xiàn)兩種情況：若井下儀在跨塌地層上面，垮塌、掉塊可以使井眼掩埋，導(dǎo)致儀器遇阻。

2.2井筒中形成砂橋引起的測(cè)井遇阻

易垮塌層由于易垮塌而形成大肚子井眼，循環(huán)過(guò)程中鉆井液在大肚子的位置上返速度低，巖屑不能及時(shí)上返，滯留在大肚子井眼內(nèi)，停止循環(huán)泥漿后巖屑下沉聚集在小井眼處，形成砂橋：另外在鉆進(jìn)過(guò)程中沒(méi)有按要求短程起下鉆，鉆井液粘度高，不能有效地沖刷井壁，巖屑;攜帶不徹底，也會(huì)形成砂橋：完鉆后短程起下鉆不充分，洗井時(shí)間短，也易形成砂橋。測(cè)井儀器串下井過(guò)程中，當(dāng)下至砂橋位置時(shí)將會(huì)遇阻。井壁垮塌，由巖眉掉塊堵塞井眼導(dǎo)致的儀器遇阻和在井簡(jiǎn)中形成砂橋?qū)е碌膬x器遇阻，一般情況下測(cè)井儀器串都無(wú)法通過(guò)阻位，只有通井將井眼中的堆積物導(dǎo)通，并通過(guò)循環(huán)泥漿的方式將之循環(huán)出來(lái)才能確保井眼暢通，為順利完成測(cè)井提供保障。

2.3井壁不規(guī)則引起的測(cè)井遇阻

易垮塌層由于可塑性差，鉆井過(guò)程中易造成井壁不規(guī)則、形成臺(tái)階，造成井簡(jiǎn)呈明顯的糖葫蘆狀。如果是因井壁不規(guī)則造成的遇阻，一般在測(cè)井儀器串下井中，儀器底部導(dǎo)向膠錐可能進(jìn)入到不規(guī)則井壁的內(nèi)沿、致使儀器頂在凹陷的臺(tái)階上下不去。遇到這樣的情況，可以通過(guò)上下活動(dòng)幾次儀器串，通過(guò)改變儀器串的姿態(tài)往往會(huì)經(jīng)過(guò)幾次嘗試通過(guò)阻位。如在A1井的4300-4800米易垮塌層井段，儀器屢次遇阻，但又是通過(guò)多次活動(dòng)儀器串來(lái)通過(guò)阻位的，其明顯的糖葫蘆狀并眼是導(dǎo)致儀器遇阻的根本原因。

2.4泥漿引起的測(cè)井遇阻

泥漿是鉆井的血液，其最主要作用是穩(wěn)定井壁和平衡地層壓力。井壁穩(wěn)定、井眼規(guī)則是實(shí)現(xiàn)安全、優(yōu)質(zhì)、快速鉆進(jìn)的基本條件。很多地區(qū)在鉆進(jìn)過(guò)程中就是由于沒(méi)有配置好泥漿而導(dǎo)致井塌，將鉆具埋掉的。如A2井因井下事故而導(dǎo)致最終的側(cè)鉆、A3井因卡鉆而打撈鉆具，處理井下事故達(dá)3個(gè)月之久、A4井也是如此。

泥漿粘切度高，觸變性大是造成測(cè)井遇阻的另外一個(gè)重要因素。高粘度鉆井液增加了巖屑與巖屑之間、巖屑與井壁之間的粘附力，不利于沖刷井壁，鉆井液固相顆粒易沉淀在井壁上。泥巖段的井徑要比砂巖段的井徑大得多，沉積作用更顯著，濾餅更厚;高切力鉆井液盡管攜砂能力很強(qiáng)，但由于排量降低，沉積在井壁上的巖屑也就更多;井眼阻卡現(xiàn)象比使用低粘切鉆井液嚴(yán)重的多，經(jīng)常會(huì)造成鉆具下鉆到井底后開泵困難或泥包鉆頭現(xiàn)象的發(fā)生。

3測(cè)井施工的要求和建議

3.1 測(cè)井作業(yè)的注意事項(xiàng)

如果待測(cè)井中有長(zhǎng)段易垮塌層存在，井眼一般不規(guī)則，測(cè)井中儀器串上不提倡加綁橡膠扶正器或加裝燈籠扶正器。因?yàn)榫诓灰?guī)則、易垮塌、易形成臺(tái)階狀，在井簡(jiǎn)縮徑部位往往會(huì)造成儀器凸起部分的阻卡。由于井筒內(nèi)泥漿比重大，測(cè)井儀器串所受浮力大，在儀器下井過(guò)程中，下速不宜快以防電纜打結(jié)。另外，絞車每下1000米電纜還應(yīng)該上提一下儀器串，看儀器的總張力值和電纜頭張力值是否在正常范圍之內(nèi)。如果正常則繼續(xù)下井：否則可能已經(jīng)造成了儀器的遇阻或電纜的打結(jié)。

這時(shí)應(yīng)該繼續(xù)上提儀器串直到張力值恢復(fù)正常，或者直接將儀器串提出井口，以確定電纜是否真正打結(jié)，以便及早采取解決辦法。鉆井過(guò)程中，泥漿起到穩(wěn)定井壁的作用，易垮塌層在長(zhǎng)時(shí)間的泥漿浸泡下會(huì)出現(xiàn)坍塌，因此，堅(jiān)持測(cè)井時(shí)間超過(guò)20個(gè)小時(shí)，鉆井隊(duì)必須通井的原則，通過(guò)循環(huán)泥漿的方法將井筒中的碎屑堆積物循環(huán)出來(lái)。通過(guò)短拉化眼的方法將測(cè)井隊(duì)提供的阻位、卡位進(jìn)行處理，這樣就會(huì)使井簡(jiǎn)通暢，為完成測(cè)井作業(yè)創(chuàng)造一個(gè)良好的井簡(jiǎn)環(huán)境。

3.2 采用鉆具傳輸測(cè)井的施工方式

在長(zhǎng)段易垮塌層油藏測(cè)井施工中遇阻頻次相當(dāng)高，采用傳統(tǒng)的電纜傳輸測(cè)井方式既容易造成測(cè)井儀器串的頻繁阻卡，易誘發(fā)井簡(jiǎn)事故的發(fā)生，又使作業(yè)隊(duì)頻繁上井屢次無(wú)功而返，占用了大量的作業(yè)時(shí)間。這種情況下，建議鉆井隊(duì)和甲方監(jiān)督最好采用鉆具傳輸測(cè)井，可以保證測(cè)井儀器下到井底不再存在障礙。鉆具傳輸測(cè)井一般是針對(duì)水平井、大斜度井（一般超過(guò)40度）的測(cè)井工藝。但是在常規(guī)電纜傳輸測(cè)井方式無(wú)法到達(dá)井底的情況下，仍然可以采用這種方式。其具體做法是將測(cè)井儀器通過(guò)過(guò)渡短接和變扣連接到鉆具下面，通過(guò)鉆具將測(cè)井儀器串傳輸?shù)街付ǖ膶?duì)接位置后，將測(cè)井電纜母接頭通過(guò)鉆具水眼與過(guò)渡短接內(nèi)的公接頭實(shí)現(xiàn)對(duì)接，建立通訊，由鉆具傳送儀器來(lái)完成測(cè)井。

3.3 測(cè)井過(guò)程中對(duì)協(xié)作方的要求

測(cè)井施工過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，鉆井隊(duì)為測(cè)井隊(duì)提供一個(gè)順暢的井簡(jiǎn)環(huán)境是能否完成測(cè)井的基本前提。隨著油田的大規(guī)模開發(fā)，鉆井提速被放在了首要位置，傳統(tǒng)要求進(jìn)尺而不保證良好的井筒環(huán)境的做法是不可取的，這樣做給測(cè)井施工造成了諸多的不安全隱患。如井壁的坍塌容易造成測(cè)井儀器串的遇阻、下不到井底：井壁不規(guī)則易造成測(cè)井儀器的遇卡：井筒內(nèi)泥漿比重大易造成電纜或儀器的粘卡等等.

因此要求測(cè)井前，鉆井隊(duì)必須對(duì)井簡(jiǎn)進(jìn)行仔細(xì)的處理。如在起下鉆有遇阻、遇卡的部位進(jìn)行短拉、化眼，以便使井壁變得比較規(guī)則。對(duì)壓井泥漿進(jìn)行一定的配置，使井壁在在測(cè)井時(shí)間內(nèi)處于穩(wěn)定狀態(tài)、不出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象，如此處理也就確保了井筒的暢通，為順利完成測(cè)井創(chuàng)造了必要條件。比如A1井第一次測(cè)井前，鉆井隊(duì)起鉆過(guò)程中在4710-4735米發(fā)現(xiàn)鉆具阻卡，隨即用PDC鉆頭進(jìn)行了短拉處理，起出鉆具便要求測(cè)井。在測(cè)井儀器串下井過(guò)程中，多處遇阻、稍稍放松電纜儀器串便掉下去，最終儀器在4820米遇阻，嘗試用不同的速度下井近兩小時(shí)仍無(wú)法通過(guò)遇阻點(diǎn)。分析認(rèn)為測(cè)井過(guò)程中的做法過(guò)于粗糙，只求時(shí)效、不講井筒質(zhì)量，未能給測(cè)井隊(duì)創(chuàng)造一個(gè)暢通的井筒環(huán)境。在之后的通鉆過(guò)程中，發(fā)生了鉆具水眼堵死、處理泥漿的情況。還發(fā)生了鉆具通不下去鉆、多處化眼的狀況。說(shuō)明該井井況確實(shí)復(fù)雜，井筒內(nèi)多處形成了砂橋、部分地層出現(xiàn)了坍塌等現(xiàn)象。

4結(jié)束

確保一個(gè)通暢的井筒環(huán)境是能否完成測(cè)井的基本前提，通過(guò)分析造成復(fù)雜井測(cè)井遇阻的原因，針對(duì)不同測(cè)井遇阻的情況采取不同的處理方式，往往會(huì)達(dá)到事半功倍的效果。一旦發(fā)生測(cè)井遇阻，如果通井措施處理得當(dāng)不僅可以提高測(cè)井作業(yè)的效率，減少測(cè)井隊(duì)占用井口的時(shí)間，提高鉆井隊(duì)完鉆效率，更重要的是可以減少測(cè)井儀器串在井簡(jiǎn)中的風(fēng)險(xiǎn)，降低井簡(jiǎn)事故發(fā)生的頻率。同時(shí)也使測(cè)井隊(duì)不斷的積累經(jīng)驗(yàn)，掌握好各種處理復(fù)雜的方法，提高抗風(fēng)險(xiǎn)能力，提升處理復(fù)雜井況的能力。

參考文獻(xiàn)

[1]蔣恒豐.測(cè)井施工作業(yè)中常見故障的分析與處理[J].內(nèi)蒙古石油化工，2020，46（10）：61-63.

[2]李一濤.測(cè)井施工遇阻、遇卡原因及對(duì)策分析[J].化工管理，2019（31）：131-132+136.