藍馬軟件在某井卡點精準計算中的成功應用

摘" 要：鉆井作業(yè)過程中，井下的不確定性因素較多，易引起卡鉆等復雜情況，給鉆井作業(yè)帶來極大的困擾。某井鉆井及完井過程中發(fā)生2次卡鉆，現(xiàn)場通過多種手段進行解卡作業(yè)均未成功，若解卡失敗，需根據(jù)井下情況及卡點位置進行爆炸松扣、爆炸切割或者鎂粉切割作業(yè)，將卡點以上位置管柱炸開并起出井口，可以最大限度減少鉆具損失，同時可以保留原井眼，防止出現(xiàn)鉆具及井眼報廢情況造成較大作業(yè)事故。隨著鉆完井行業(yè)技術手段及數(shù)字化支持業(yè)務的不斷完善，目前存在比較成熟的卡點計算方法，應用藍馬軟件精準計算出卡點位置，根據(jù)計算位置及時制定出處理井下事故方案，降低因卡點計算誤差帶來的工程風險，最大限度地減少復雜情況時間，從而降低時間損失成本。軟件模擬計算井下卡點技術不僅可以極大地減少井內(nèi)出現(xiàn)二次事故，而且可以降低非生產(chǎn)時間，提高鉆井日效率，降低整體鉆完井費用，具有很大的推廣應用價值。

關鍵詞：卡鉆；藍馬軟件；卡點計算；鉆井作業(yè)；應用價值

中圖分類號：TE243 文獻標志碼：A" " " "文章編號：2095-2945（2023）15-0173-04

Abstract： In the process of drilling operation， there are many uncertain factors， which are easy to cause complex situations such as sticking， which brings great trouble to the drilling operation. Two sticking operations occurred in the process of drilling and completion of a well， and the on-site card release operations were unsuccessful by various means. if the card release fails， explosive release， explosive cutting or magnesium powder cutting should be carried out according to the downhole condition and the location of the sticking point. exploding the string above the sticking point and lifting out of the wellhead can minimize drilling tool loss and retain the original wellbore， so as to prevent serious operation accidents caused by the scrapping of drilling tools and boreholes. With the continuous improvement of technical means and digital support business in the drilling and completion industry， there is a relatively mature calculation method of sticking points at present. Landmark software is used to accurately calculate the location of sticking points， and a plan to deal with downhole accidents is worked out in time according to the calculated positions， so as to reduce the engineering risk caused by the calculation error of the sticking point， minimize the time of complex situations， and thus reduce the cost of time loss. The software simulation calculation of downhole sticking point technology can not only greatly reduce the secondary accidents in the well， but also reduce the non-production time， improve the daily drilling efficiency and reduce the overall drilling and completion cost.

Keywords： sticking; Landmark software; sticking point calculation; drilling operation; application value

某井設計井深3 008 m，是一口水平井[1-2]，鉆進至558 m時井斜達到36.39°，方位87.82°，穩(wěn)斜穩(wěn)方位至950 m，隨后進行二次造斜至2 750 m，井斜達到90°，方位159°，井斜和方位到位后著陸中完，中完時本井井斜達到90°。由于井斜角很大，造斜段和穩(wěn)斜段都較長，極大地增加了鉆井難度，同時該井鉆進過程中井眼極難清潔，巖屑不容易被鉆井液攜帶出井，且隨著井深增加排量逐漸降低，井筒內(nèi)巖屑堆積情況加劇，在井筒內(nèi)形成很厚的巖屑床，過多的巖屑堆積容易造成井下復雜情況的發(fā)生，如卡鉆、頻繁憋壓蹩扭矩，給鉆井帶來極大的井下風險。井身結構：30\"隔水導管+16\"井眼/13-3/8\"套管+12-1/4\"井眼/9-5/8\"套管+8-1/2\"井眼/裸眼完井。

井內(nèi)三開12-1/4\"井眼鉆具組合為馬達鉆具，造斜過程中進行滑動鉆進，具體組合如下：12-1/4\"CONE+9-5/8\"PDM（308/1.15°）+8\"F/V+10-1/8\"STB+8\"NMDC+8-1/4\"TeleScope+8\"NMDC+8\"（F/J+JAR）+X/O+5\"HWDP×14+5\"DP。該組合中扶正器的扶正翼尺寸較小，旋轉鉆進及滑動過程中造斜率偏高，有利于井眼軌跡控制。

1" 卡鉆經(jīng)過

三開旋轉鉆進至1 746 m，其間每柱自然降斜0.2～0.8°，在1 158～1 172 m、1 243～1 252 m、1 329～1 336 m、1 386～1 398 m和1 614～1 627 m滑動調(diào)整井眼軌跡。鉆進至1 547 m轉化鉆井液體系為改進型PEC體系，轉化前每柱掃8 m3稠膨潤土漿攜砂。旋轉參數(shù)：鉆壓3～8 t，排量3 200～3 600 L/min，泵壓13～19 MPa，轉速50～60 r/min，扭矩10～21 kN.m。隨后進行倒劃眼短起下鉆，倒劃眼參數(shù)：排量3 500～3 600 L/min，泵壓13～15 MPa，轉速50 r/min，扭矩10～18 kN.m，其間在全角變化率較大井段進行多次劃眼修整井壁，保證井眼順暢。

由于旋轉鉆進期間井斜持續(xù)降低，穩(wěn)斜井段需要頻繁進行滑動造斜，導致井內(nèi)軌跡平滑不夠，局部井段復雜，摩阻大。三開12-1/4\"井眼旋轉鉆進至2 337 m時，鉆壓驟降、鉆速突增，上提鉆具循環(huán)觀察，倒劃眼作業(yè)期間，泵壓突然升高3.2 MPa，頂驅(qū)蹩停至30 kN.m。立即停泵，下放鉆具至頂驅(qū)懸重12 t（正常下放懸重30 t），未能放活鉆具。緩慢開泵，逐步提高排量至3 000 L/min，保持循環(huán)，上提至正常上提懸重43 t（中和點懸重），逐步提高蹩停扭矩上限至40 kN.m（頂驅(qū)最大持續(xù)輸出扭矩），快速下砸，多次重復上述操作，鉆具未活，確認井下發(fā)生卡鉆。

2" 解卡過程

全井段替入海水（加入燒堿調(diào)整pH至11），期間設定頂驅(qū)蹩停扭矩40 kN.m，在43 t（中和點懸重）～12 t（頂驅(qū)懸重）上下活動鉆具；釋放頂驅(qū)扭矩，在懸重180 t～12 t（頂驅(qū)懸重）上下活動鉆具。多次重復上述操作，鉆具未活，震擊器未發(fā)生震擊。

替入改進型PEC鉆井液，頂替過程中加入PF-SEAL、PF-SZDL增強鉆井液封堵性，繼續(xù)循環(huán)。設定頂驅(qū)蹩停扭矩40 kN.m，在43 t（中和點懸重）～12 t（頂驅(qū)懸重）上下活動鉆具；釋放頂驅(qū)扭矩，懸重在180 t～12 t（頂驅(qū)懸重）上下活動鉆具。多次重復上述操作，鉆具未活，震擊器未發(fā)生震擊。

保持循環(huán)，設定頂驅(qū)蹩停扭矩40 kN.m，在43 t（中和點懸重）～12 t（頂驅(qū)懸重）上下活動鉆具；釋放頂驅(qū)扭矩，懸重在180 t～12 t（頂驅(qū)懸重）上下活動鉆具。多次重復上述操作，鉆具未活，震擊器未發(fā)生震擊。

3" 卡點計算

3.1" 基礎數(shù)據(jù)配置

軟件中設置好基礎信息，如：井眼軌跡數(shù)據(jù)、井身結構數(shù)據(jù)、鉆具管柱表（鉆具尺寸、內(nèi)外徑及磅級）和鉆井液性能（密度及六速數(shù)據(jù)）。錄入時保證數(shù)據(jù)與實際一致，最大化降低卡點計算[3-7]數(shù)據(jù)不準確情況產(chǎn)生的計算誤差（圖1）。

3.2" 管柱摩擦系數(shù)反演

根據(jù)鉆進期間下鉆工況懸重反演井眼內(nèi)摩擦系數(shù)為套管內(nèi)等于0.21，裸眼內(nèi)等于0.26。反演摩擦系數(shù)正常，與數(shù)據(jù)庫中同井型、同深度、同鉆具組合井的摩擦系數(shù)基本一致，鉆具上提、下放過程不會產(chǎn)生巨大摩阻，有利于懸重及扭矩正常傳遞，對鉆具解卡具有正向作用，具體反演如圖2所示。

3.3" 卡點計算方法

3.3.1" 根據(jù)上提管柱拉伸量計算

當發(fā)生卡鉆后，根據(jù)不同上提噸位對應管柱不同伸長量進行計算，選擇的上提噸位要大于管柱卡鉆前正常上提噸位43 t，保證井內(nèi)整個管柱都處于拉伸狀態(tài)，可以有效降低因管柱狀態(tài)不同造成的卡點計算誤差。當上提至83 t時，管柱伸長量為670 mm；當上提至93 t時，管柱伸長量為770 mm；當上提至103 t時，管柱伸長量為869 mm；當上提至123 t時，管柱伸長量為1 070 mm；當上提至146 t時，管柱伸長量為1 273 mm。上提噸位相差10 t時，管柱伸長量差值約為100 mm，將對應數(shù)據(jù)輸入藍馬軟件卡點計算模塊進行模擬，計算出卡點位置位于震擊器以上，深度為936.69 m（圖3）。

3.3.2" 根據(jù)井口施加正扭矩所轉圈數(shù)計算

當發(fā)生卡鉆后，根據(jù)井口施加不同正扭矩管柱所轉圈數(shù)進行卡點計算，井口施加扭矩20 kN.m，正轉圈數(shù)為3.8圈；井口施加扭矩30 kN.m，正轉圈數(shù)為5.3圈；井口施加扭矩40 kN.m，正轉圈數(shù)為6.7圈，軟件根據(jù)井內(nèi)鉆具扭矩傳遞效率、鉆具與井壁間摩阻系數(shù)及鉆具組合進行綜合模擬分析，每當井口施加正扭矩增加，正轉圈數(shù)隨之增加。將不同扭矩值和對應圈數(shù)輸入軟件相關模塊，計算出卡點位置位于震擊器以上，深度為937.8 m（圖4）。

通過上提管柱拉伸量和井口施加正扭矩2種方法進行了卡點位置計算，計算出卡點位置均位于震擊器以上，與現(xiàn)場上提嘗試解卡時震擊器未發(fā)生震擊相符合，卡點深度介于936.69～937.8 m。為進一步驗證井內(nèi)鉆具實際卡點位置，現(xiàn)場動員電纜測卡點工具及相關人員，連接HFPT測卡點工具串，工具串組合：單芯馬龍頭＋加重桿1根＋Sondex變扣+上扶正器＋HFPT儀器＋下扶正器＋泵送接頭60+底堵。井口校深，控速下放儀器為鉆桿充磁并記錄拉基線至798 m（井斜65°），多次上提下放，無法繼續(xù)下行。上提鉆具至180 t后放松鉆具，控速上測鉆桿磁性并記錄拉基線至650 m?？厮傧路艃x器為鉆桿充磁并記錄拉基線至798 m。對鉆具施加40 kN.m正向扭矩并傳遞到位后釋放扭矩，控速上測鉆桿磁性并記錄拉基線至600 m。對比拉基線數(shù)據(jù)可知，爆炸松扣[8]前采用電測工具實測卡點位置在932 m，與軟件模擬計算位置（936.69～937.8 m）基本一致。

4" 結論

1）根據(jù)經(jīng)驗公式，復合管柱的K值系數(shù)會導致存在誤差，利用軟件公式模擬，計算位置更加精確。

2）通過第一時間把模擬卡點位置反饋現(xiàn)場，測卡點時可以快速下放測卡儀器至模擬位置附近，為現(xiàn)場節(jié)約了通過測卡點確定卡鉆位置的時間。

3）藍馬軟件具有2種計算卡點位置方法，可以互相進行驗證，極大地降低了卡點計算誤差。

4）軟件模擬計算卡點可代替現(xiàn)場實際采用工具進行卡點的方案，既節(jié)省測試費用，又大大地減少了復雜情況時間，降低卡點上移風險。

參考文獻：

[1] 王利華，于占國，仁青萬瑪，等.致密砂巖水平井卡鉆故障分析及處理實踐[J].科技展望，2015，25（2）：94-95.

[2] 王東坤.定向井卡點計算方法探討[J].中國石油和化工，2015（1）：60，62.

[3] 劉宏偉，袁得芳，何正林.解析卡點位置計算誤差分析及解決方法[J].化工管理，2014（2）：72-73.

[4] 李玉民，明鑫，蘭凱.卡點精確計算方法與應用[J].石油鉆采工，2021，43（1）：34-38.

[5] 張博，桂鵬，萬祥.應用型卡點計算公式的驗證[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2018，38（12）：103-104.

[6] 程萬，梅杰，聶頂峰，等.井下被卡管柱的卡點深度計算方法研究[J].長江大學學報（自然科學版），2011，8（11）：44-47，7.

[7] 孟令浩，王朝萍.鉆井事故處理軟件優(yōu)化[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2012，32（4）：274.

[8] 張世虞.爆炸松扣解卡技術的應用[J].天然氣工業(yè)，1984（1）：77-79.