偏心擴(kuò)眼器在中石油尼日爾項(xiàng)目首次應(yīng)用

顧亦新，李萬軍，肖 月,胡 超，孔祥吉，錢 鋒，景 寧

1中國石油集團(tuán)工程技術(shù)研究院有限公司 2中國石油川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院 3中國石油國際勘探開發(fā)有限公司

0 引言

中石油尼日爾項(xiàng)目是西非“一帶一路”建設(shè)的重點(diǎn)地區(qū)，前期勘探開發(fā)階段鉆井任務(wù)已經(jīng)結(jié)束，目前正處于全面開發(fā)階段。

Agadem油田作為尼日爾項(xiàng)目主力油田，自上而下分別為Recent、Sokor泥巖層、低速泥巖層和Sokor砂巖層。其中，Sokor泥巖層巖性以泥巖為主，含少量砂巖(伊—蒙混層占53%、高嶺石占44%、伊利石占3%)，地層平均厚度為430 m；低速泥巖層主要以易縮徑泥巖為主，厚度約為50～300 m，表現(xiàn)出低聲波速度的特點(diǎn);Sokor砂巖層平均厚度730 m，該層系是盆地的主力含油層系[1-5]。Sokor泥巖段及低速泥巖段為大段泥巖層，井壁坍塌、井眼縮徑頻發(fā)。統(tǒng)計分析2015～2019年已鉆56口定向井，實(shí)鉆中每400 m長起一次至套管鞋，每200 m短起一次至低速泥巖頂，長短起頻次高，平均單井長短起耗時4 034.8 h，占全井鉆井時效的12.38%，且下套管不到位、電測遇阻遇卡等事故復(fù)雜頻發(fā)。在前期的現(xiàn)場試驗(yàn)中，嘗試采用KCl聚合物鉆井液體系和胺基鉆井液體系，效果不明顯。通過調(diào)研，隨鉆擴(kuò)孔作業(yè)技術(shù)解決國內(nèi)外各大油田因井眼縮徑導(dǎo)致的阻卡難題[6-11]效果明顯。

1 現(xiàn)場復(fù)雜工況

尼日爾項(xiàng)目Agadem油田主要目的層為Sokor砂巖儲層，地層埋深通常2 200 m左右。采用二開井身結(jié)構(gòu)，?508 mm/?406 mm導(dǎo)管下深為30 m，表層套管尺寸為?339.7 mm或?273 mm，下深500～800 m，以封固膠結(jié)疏松地層，安裝井口裝置，為井口壓力控制提供條件(固井水泥返至地面)；?177.8 mm生產(chǎn)套管下至設(shè)計深度，固井水泥漿油井返至目的層以上500 m，氣井返至上層套管鞋以上100～150 m。二開裸眼段一般長1 400～1 700 m，泥頁巖水化膨脹，導(dǎo)致井眼縮徑、井壁坍塌頻發(fā)。

1.1 下套管遇阻

尼日爾現(xiàn)場下套管遇阻遇卡情況的統(tǒng)計結(jié)果表明，下套管遇阻遇卡情況主要在二開，縮徑是導(dǎo)致復(fù)雜的主要因素，平均處理事故時間為371.1 h，最長處理時間為908.75 h，嚴(yán)重影響鉆井時效。

1.2 測井遇阻遇卡

2015～2020年尼日爾完鉆的56口定向井中，遇阻遇卡共計29口井，主要發(fā)生在Sokor泥巖、低速砂巖及Sokor砂巖層，遇阻遇卡率達(dá)到52.38%，遇阻遇卡井斜角范圍大(15°～52.62°)，其中Slam測井遇阻23口井(解卡后采用PCL測井)，穿心打撈6口井(通井后PCL測井)。尼日爾現(xiàn)場測井作業(yè)事故復(fù)雜的統(tǒng)計結(jié)果表明，定向井電測過程中存在不同程度的阻卡現(xiàn)象，處理復(fù)雜事故時間長達(dá)42.7 h，嚴(yán)重影響作業(yè)效率，平均單井作業(yè)時間長達(dá)63.7 h，最長作業(yè)時間可達(dá)136.25 h,尼日爾9口井測井作業(yè)遇阻遇卡事故處理如表1所示。

表1 尼日爾9口井測井作業(yè)遇阻遇卡事故處理表

2 提高井眼質(zhì)量隨鉆擴(kuò)眼技術(shù)

偏心擴(kuò)眼器可整合到下部鉆具進(jìn)行隨鉆擴(kuò)眼，如圖1所示。隨鉆柱旋轉(zhuǎn)時，偏心結(jié)構(gòu)使得實(shí)際井眼大于鉆頭鉆出的井眼，理論上可將鉆頭鉆出的井眼擴(kuò)大3%～5%，上、下兩組螺旋刀翼可實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)和起鉆過程中的正劃眼和倒劃眼需求，消除定向井中的微狗腿和微臺階，清理巖屑床，在不影響正常鉆井作業(yè)的基礎(chǔ)上對井眼進(jìn)行修正，提高井眼的規(guī)則度，解決井壁失穩(wěn)、縮徑等難題，減少下套管和電測遇阻遇卡等事故[12-17]。

圖1 偏心擴(kuò)眼器示意圖

對于?215.9 mm井眼，推薦隨鉆擴(kuò)眼的鉆具組合為：?215.9 mmPDC鉆頭+?172 mm螺桿(1.25°)+?172 mm浮閥+?210 mm穩(wěn)定器+?172 mm定位接頭+?172 mm無磁鉆鋌+?127 mm加重鉆桿+?215.9 mm偏心擴(kuò)眼器+?127 mm加重鉆桿+?127 mm鉆桿。

3 偏心擴(kuò)眼器應(yīng)用效果

尼日爾項(xiàng)目應(yīng)用的偏心擴(kuò)眼器技術(shù)理論擴(kuò)眼直徑可達(dá)226 mm，試驗(yàn)的4口井(GololoW-4，GololoW-3，Debeila-8，Koulele-5)均為二開定向井，應(yīng)用井段平均進(jìn)尺1 304.3 m，井斜角43.01°～52.21°,如表2、表3所示。

表2 偏心擴(kuò)眼器技術(shù)參數(shù)表

表3 偏心擴(kuò)眼器作用井段統(tǒng)計表

3.1 有效提高井徑擴(kuò)大率

偏心擴(kuò)眼器在尼日爾地區(qū)鉆遇地層從上到下依次為Recent，Sokor泥巖，低速泥巖，Sokor砂巖，未使用偏心擴(kuò)眼器的4口鄰井井徑擴(kuò)大率在6.13%～10.43%之間，試驗(yàn)井井徑擴(kuò)大率在12.35%～14.82%之間。其中，Gololo W-4應(yīng)用井段井徑擴(kuò)大效果最為明顯，井徑擴(kuò)大率為14.82%，各區(qū)塊Sokor砂巖井段也不同程度提高了井徑擴(kuò)大率(表4)。

表4 偏心擴(kuò)眼器在尼日爾應(yīng)用井井徑擴(kuò)大率統(tǒng)計表

結(jié)合試驗(yàn)井的測井?dāng)?shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)，使用偏心擴(kuò)眼器后整個低速泥巖段沒有縮徑點(diǎn)，且井徑規(guī)則，解決了Koulele區(qū)塊縮徑難題。

3.2 保障電測順利作業(yè)

尼日爾地區(qū)Dibeilla G-1井未使用擴(kuò)眼器，該井在測井作業(yè)時，在定向段有8處遇阻點(diǎn)，而使用偏心擴(kuò)眼器的Dibeilla-8、Gololo W-3/4、Koulele-5井在定向段測井時遇阻點(diǎn)減少至0～2處且使用偏心擴(kuò)眼器的井相對井徑較規(guī)則，測井下放和上提阻卡點(diǎn)有較好的改善(見表5)。

表5 4口實(shí)驗(yàn)井及DibeillaG-1井測井遇卡統(tǒng)計

3.3 縮短鉆井周期

偏心擴(kuò)眼器現(xiàn)場應(yīng)用過程中，嘗試延長短起下段長，鉆進(jìn)進(jìn)尺控制在300～500 m進(jìn)行一次短起下，在測井、起下鉆方面節(jié)省了一定的時間。Debeilla G-1井使用偏心擴(kuò)眼器后，分別鉆進(jìn)370 m，398 m進(jìn)行短起，短起正常；嘗試使用電纜大滿貫一次測井并成功，測井時間僅為9.5 h，二開階段節(jié)省測井、起下鉆時間共計104.5 h。其余試驗(yàn)井下鉆過程受偏心影響，存在部分點(diǎn)遇阻現(xiàn)象，但并不嚴(yán)重，未出現(xiàn)起鉆超拉嚴(yán)重，需要倒滑眼情況，相比之前有明顯改善。

3.4 偏心擴(kuò)眼器作用效果分析

尼日爾現(xiàn)場應(yīng)用偏心擴(kuò)眼器的4口試驗(yàn)井(Dibeilla-8、Gololo W-3/4、Koulele-5井)最大井斜均在40°以上，偏心擴(kuò)眼器應(yīng)用井段井徑擴(kuò)大至12.35%～14.82%；造斜段起鉆未出現(xiàn)過倒滑眼、超拉點(diǎn)減少，下鉆遇阻情況大幅減輕，鉆柱起下整體上比較順暢；偏心擴(kuò)眼器作用井段形成的井壁較規(guī)則；使用偏心擴(kuò)眼器時將短起下段長延長至300～500 m，短起下過程阻點(diǎn)少且未出現(xiàn)倒劃眼的情況。通過分析4口試驗(yàn)井的偏心擴(kuò)眼器使用效果可以發(fā)現(xiàn)，偏心擴(kuò)眼器可對易縮徑地層進(jìn)行有效擴(kuò)孔(同區(qū)塊鄰井井徑擴(kuò)大率僅為6.13%～10.43%)，消除局部狗腿嚴(yán)重度，減輕在定向造斜段的遇阻卡情況，另外偏心擴(kuò)眼器對破壞大斜度井巖屑床、消除軟硬交錯地層形成的壁階效果明顯，縮短起下鉆時間，總體上提高了作業(yè)效率。

4 結(jié)論

(1)使用偏心擴(kuò)眼器后單井井眼擴(kuò)大率可達(dá)到14.82%，有效擴(kuò)大井徑，減輕因井眼縮徑導(dǎo)致的起下鉆遇阻卡情況、電測遇阻遇卡以及提高下套管順暢程度。

(2)4口試驗(yàn)井在定向段進(jìn)行測井作業(yè)時，遇阻遇卡點(diǎn)減少且迅速解除，說明偏心擴(kuò)眼器可以消除尼日爾地區(qū)定向井的局部狗腿嚴(yán)重度和微臺階。

(3)使用偏心擴(kuò)眼器時可將短起下鉆進(jìn)進(jìn)尺適當(dāng)延長，減少起鉆未出現(xiàn)過倒滑眼、超拉點(diǎn)，大幅減輕下鉆遇阻情況，縮短起下鉆時間，提高鉆井效率。