AP油田延续钻井施工技术研究与分析.pdf

一 3 6 一 一 技术交流 石 油 和 化 工 设 备 2 0 1 1 年第1 4 卷 A P i] t 田 延续钻井施工技术研究与分析 宁小军，蒲德柱，星学平 川庆钻探国际工程 公司 四川 成都 6 1 0 0 5 1 [ 摘要]本文对厄瓜多尔东部A P 油田延续的四口总包井施工中地层岩性、钻具组合、钻头选型、钻井液性能进行了综合分 析，提出了适合该区块的钻具组合，给出了合理的钻头选型，对钻井液体系和钻井液性能进行了研究，提 出了相应的_ T - 艺 措施，达到了提 高机械钻速 ，缩短钻井周期的目的。 [ 关键词]A P 油田；地层岩性；钻具组合；钻头选型；钻井液；工艺措施 2 0 0 8 年AP 延 续的钻井作业于5 月1 3 日5 0 1 1 2 机 组钻井设备开始动迁 ，于9 月2 7 日钻井设备返迁回 L AGO 营地 ，标志钻井项 目的顺利竣工 。根据在 A T AC AP I 承钻 的8 口总包直井 的经验 ，AP 项 目组 从 以下几方面进行总结。 1 地质地层特性分析 AP 油 田位于厄瓜多尔东部的L AGO地 区，地 面海拔2 5 0 3 0 0 m，地形多为丘 陵，地层压力和温 度正常 ，属于海相环境沉 积，主要地层为晚第三 系、第三系、白垩系。有以下特点 1 ． 1 地层新，欠压实，稳定性差 该 地 区 地 层 从 上 到 下 主 要 为 晚 第 三 系 的 ME S A、C HAMI RA地层及第三系的AR AJ HNO、 CHA LCAN A 、 ORTEGUA ZA 、 TI YU YA CU 、 T E NA地层和 白垩系的NAP O地层 。晚第三系和第 三 系都是 比较新 的地层 ，欠压实，成岩性差 ，极 不稳定。 1 ． 2吸水性强，分散性高，造浆严重，易发生井壁 跨塌 从 完 井 的 施 工 情 况 看 ， C H A M I R A、 ARA J U NA、C HAL C ANA、O R T E GU AZ A等地层 存在大段泥岩和 页岩 ，吸水性强 ，分散度高，造 浆严重 ，垮塌和缩径 同时存在 ，钻井过程 中很容 易发生井壁垮 塌和地层造浆 ，破坏钻井液性能， 使钻井液失去有效的防塌抑制作用 ，井下安全得 不到保证 。 1 ． 3井 下复杂，事故 多发 生在T I YUY AC U以上地 层 。 2井下钻具组合 2 ． 1 一开钻具组合 采用8 ” 螺旋钻铤一柱，7 ” 螺旋钻铤 4 柱及8 柱 加重钻杆 ，起到较好 的防斜效果 ，同时据测斜数 据 ，可适 当调整钻井参 数，强化钻井参数 ，提高 机械钻速 ，共4 口井一开井眼没有 因为井斜 问题降 低钻井参数。 2 ． 2二开钻具组合 采用7 ” 螺旋钻铤 5 柱 ，加重钻杆8 柱及6 1 ／ 2 ” 随 钻震击器 1 根，起到了较好 的防斜效果，同时从几 口井的作业看，使用效果较好 。 3钻头选型 3 ． 1一开井 眼 由于受 到盆 地 海相 沉积 影 响及 分析 临 井 资 料 ，表层上部可能有鹅卵石等大块砾 石存在 ，为 此先用 1 4 3 ／ 4 ” 三牙轮铣齿钻头钻至3 6 0 f t 英尺 左右 ，起钻换 1 3 1 ／ 2 ” P DC钻头 。根据地质分层， 上部主要 以泥岩为主 ，因此选用 四刀翼的大齿， 不但起到 了防泥包 的效果 ，而且大齿更有利于吃 入 软地层 ，大大 加快 了钻 井速 度 ，除P RH一 1 0 井 外，平均机械钻速为1 2 0 f t ／ h 左右。 3 ． 2二开井眼 除TI YUY ACU的砾石段外 ，均 选用6 f J 翼的 P D C钻头 ，除可增加钻 头在井底 的纯钻 时间外 ， 还可增强P DC 钻头钻遇砾石夹层及NA P O灰岩、砂 岩的能力，机械钻速约5 4 f t ／ h 。对T I YU Y AC U存在 的大段砾石层 约3 0 0 f t ，有如下选择 1 如 果二开的第一只P DC钻头能钻至大段砾石 ，且钻 头状况 良好 ，可继续使用该钻头钻穿砾石段 ，或 换牙轮钻头钻砾石层； 2 如果二开第一只P DC 钻头不能钻至大段砾石 ，建议起钻换P DC钻头来 钻砾石段 ，不提议下牙轮钻头 ，据AP 地区总包井 作者简介宁小军 1 9 7 4 一，男，陕 合阳人，本科学历 工程师，从事海外项目钻井技术及钻井现场管理工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第7 期 宁小军等AP 油田延续钻井施工技术研究与分析 ． 3 7一 的经验 ，牙轮钻头在泥岩的钻速为5 f t ／ h 。 4钻 井液 4 ． 1 一开井眼GE L ／ B E N E X 性能比重 8 ． 6 1 0 P P g ；粘度 3 6 --4 5 S e c ／ Qt ；P V1 0 CP；YP1 1 l b ／ 1 0 0 f t ；切 力 4 ／ 7 ／ 9； p H - 9 由于 地层 的 自身造 浆 ， 因此 要及 时维护 钻 井 液 ， 同时对 含 有CUMBO地 层 ，要 及 时加 入 S A AP ，抑制C UMB0的聚结，同时每打完一个立 柱 ，划眼一次 ，不但有利于防斜打直 ，而且有利 于井眼 的清洁 。另外 ，定期打入高粘度钻井液 ， 清洁井眼，也有利于防止钻头泥包 。 4 ． 2二开井 眼A L P L E c |_P HP A 性能比重8 ． 8 1 0 ． 4 P P g ；粘度 5 4 S e c ／ Q t ； P V1 6 2 O C PYP 1 4 1 9 l b ／ 1 0 0 f t ；切力 6 ／ 23 ／ 3 4； pH- 1 0． 4 二开 的钻井液性 能要在 不同的地层控 制钻井 液 的失水，O R T E GUAZ A1 1 ． 1 0 ；T I YUY A C U 8 ． 5 8； TENA 7 6． 5； NA_PO 6； HOLLI N； 5 在比重方面随井深的增加应及时增加钻井液 的比重， 以便 井壁 的稳 定，防止井壁垮塌 ， 同时 在TI YUY AC U前 可加 重 晶石 ，之后 应加 石灰石 来提高钻井液 比重 ，出于对 油气层 的保护 ，对 于 NAP O的页岩 ，在进入 目的砂岩 段前 ，可定期 打 入 一定量 的AS P HAL T O，保护 页岩 井壁稳 定 ， 另在钻至完钻井深后 ，每次起钻前打入一 定量 的 AS P HA L T O，以便保证 电测和下套管的成功率。 5 采取的工艺措施 5 ． 1井斜控制 一 开采用塔式钻具组合 ，前4 0 0 0 f t ，按设计每 5 o o f t N斜一次，据测斜结果在上部软地层及 时调 整钻井参数 ，否则在4 0 0 0 f t 一 6 0 0 0 f t 控制钻井参数较 困难 ，且影响钻井速度。下部地层T E NA及NA P O 本身会 自动降斜 ，基本不需要因井斜而控制钻井 参数 。 5 ． 2短起下钻作业 一 开井段在 1 2 0 0 f t 短起至地面，钻完表层短起 至地面 ，确保井眼畅通 。 二开井段基本上每2 4 h 或1 5 0 0 f t ，做一次短起 下，检查井 眼，及 时掌握井下情况 ，做 好应对措 施 。钻至完钻井深 ，短起 下钻至套 管脚 以保证 电 测一 次成功率 ； 电测完 下套管前通井下 至井底 ， 并短起下至套管脚 ，保证下套管的顺利 。 5 ． 3下套管作业 下表层套管使用1 0 3 ／ 4 ” 和7 ” T AM P A CKE R， 下套管可 以灌钻井液 ，更重要的是下套遇阻时， 可随时开泵 ，保证下套管顺利 。同时套管下至井 底 时， 由于环空小， 因此循环是必须连续活动套 管，防止粘 卡。另外在固井 期间，据 固井 公司的 要求 ，活动套管1 0 f t 左右 ，以提高水泥顶替效率， 确保固井质量 。 5 ． 4钻具及井 口工具管理 作业 前 按 要求 对 所有 钻 具进 行 一 次全 面检 验 ，涂抹 丝扣 油，严格按标准扭矩 上扣 。有 问题 的钻 具，杜 绝下井 。在井 口工具 管理上，做好 日 常维护 、保养和检查。 5 ． 5井下主要复杂井段 从 电测 图可 以看 出井 径 曲线 主要 在 大 段砾 石 ，每 次起下钻都有不 同程度 的遇 阻。通过调整 钻井液性能和短起下作业可 以解决该问题 。 6经验教训 及总结 6 ． 1 一开井漏 P RH． 1 0 井一开钻至9 0 f t 左右 ，发现场地上有 钻井液渗漏 ，方井 中钻井液不断外溢 ，用排污泵 排除方井 中的钻井液后 ，方井水泥无裂缝 ，继续 打钻 ，发现钻井液从方井周 围继续涌 出，加入堵 漏材料处理 ，循环一段时 间后继续钻进 ，发现钻 井液继续从地面涌 出，离方井较远位置也有钻井 液涌 出，随 即停止钻进 。由于发生表层井漏时 ， 井下与地面多连通通道 ，因此常规堵漏方法很难 达 到 目的 ，分 析后认 为，P RH一 1 O 井发 生井漏 的 主要原 因是 由于导管下入深度太浅 ，砸入深度只 有6 m，打钻过程 中导管出 口的压力仍然大于地层 压力 ，造 成井漏 ，因此决定从方井 以下的导管开 窗，用射流泵把 钻井液从方井 排 出，降低压 差， 直至钻完表层3 0 1 3 f t ，没有 出现钻井液再涌出的现 象 ，表 层短起 下及下套管作业 ，井下一切正常。 为解 决后续井表 层井漏 问题 ，对 于方井先是人工 挖一定深度 ，然 后使用砸装机砸 导管，直至砸不 动 为止 ，砸入深度9 ． 5 m，后续几 口井的实践证 明 该措施是可行的。 6 ． 2表层套管落鱼 P RH一 1 0 井一开完钻 ，短起 下并通井 ，在 下套 管过程 中由于井 架不 正，造成井 口不 正，加上套 管 公司工具T AM P AC KE R丝扣未上全 ，下5 6 套 管 ，井深2 3 7 3 ft时，套管公司T AM P A C K E R 工具落 下转4 2 页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 一 4 2 一 ■ 技术交流 石 油 和 化 工 设 备 2 O 1 ] 年第 1 4 卷 磁粉检测或渗透检测合格后方可补焊 。补焊 必须 采用经过评定合格 的焊接工艺 。且焊缝的同一部 位返修次数不宜超 过两次 补焊 的部位必须在质 量证 明书中注 明。 3多层塔盘支撑件组焊时 的尺寸控制 3 ． 1 确定固定件位置 3 ． 1 ． 1将 筒体立 置在 钢平 台上 ，用线坠 沿0 。 、 9 0 。、1 8 0 。、2 7 0 。四条方位母线找垂直度 ，校 正简体 。 3 ． 1 ． 2用U型玻璃管水平仪在简体 内壁合适高度找 出若干水平点，连接这些点，得到基准圆。 3 ． 1 ． 3固定件安装划线以基准圆为依据，在塔壁上 划 出每层塔盘固定件 的位置。 3 ． 2塔盘固定件与塔壁基层焊接部位 的焊接要求 在焊接之前 ，对施焊部位边 缘上下 、左右各 3 0 0 mm范围内进行超声波检测 ，达到1 0 0 ％贴合率 方可将支撑件焊接于复层之上。若无法达到 1 0 0 ％ 的贴合率则需要将 复层 去掉 ，用过渡层焊条堆焊 3 1 mm之后 ，再将待焊件用表 层焊条 A0 2 2 堆焊在过渡层之上或将其用过渡层焊条直接堆焊 在基层上 ，焊缝应进行着色探伤，检查结果 以J B ／ T 4 7 3 0 ． 2 0 0 5 缺陷显示累计长度 I 级为合格 。 焊接 时 ，为控 制 变形 量 ，应 采用 较 小 的热 输入 ，用小 电流、快速 多层 多道焊 ，保证层 问温 度 ，防止应力过大产生变形，影响焊后尺寸。 4结 论 设备质量是直接 影响装置 能否正常开车 的重 要因素，而设备监造 ，是确保 设备质量必不可少 的环节 。从减压塔 的质量控制点可 以看 出，影 响 设备制造质量最关键环节是焊接 ，大型设备 以及 与设备连接 的部位都是通过焊接来实现 的，监造 期间，应该将焊接环节的质量控制作为重点。 ◆参考文献 【 1 ] G B1 5 0 ． 1 9 9 8 ，钢制压力容器【 S ] ． 【 2 】 J B 4 7 1 0 ． 9 2 ，钢制塔式容器[ s ] ． [ 3 ] 压力容器安全技术监察规程[ S ] ． [ 4 ] J B 4 7 0 8 2 0 0 0 ，钢制压力容器焊接工艺评定[ s ] ． [ 5 】 J B ／ T 4 7 0 9 ． 2 0 0 0 ，钢制压力容器焊接规程[ S 1 _ [ 6 ] J B 4 7 3 0 ． 2 0 0 5 ，承压设备无损检测【 s 】 ． 【 7 ] S H ／ T 3 5 2 7 ． 1 9 9 6 ，石油化工不锈钢复合钢板焊接规程[ s ] [ 8 】 J B ／ T 4 7 3 3 ． 1 9 9 9 ，压 力容 器用爆炸 不锈钢复合钢板[ S ] ． 『 9 ]9 J B 4 7 2 8 2 0 0 0 ，压 力容器用不锈钢锻件【 S ] ． 【 1 0 ] J B 4 7 1 1 - 2 0 0 3 ，压力容器涂敷与包装运输[ s ] ． 上接3 7 页 井，造成套管 内井下落物 ，打捞落 物未成功 ，后 调整钻井液性能 ，起 出1 0 3 ／ 4 ” 套管 ，无遇阻，打 捞落物 ，其 中损坏3 根套管公扣 ，报废浮箍1 个 。 整个事故耗时2 天1 6 小时。 6 ． 3 产层套管固井作业 P RH． 1 0 井 ，二 开钻进及 下套管过 程 中，井 下一切正常 ，一级固井 过程 中，一切正常 ，碰压 和返 出均正常 ，随后投 重力锤 打分级箍 ，憋压从 7 0 0 p s i 0 1 4 5 0 p s i ，打开分级箍 ，发现 钻井液只进 不 出，随 即降低排量 ，仍无钻井液返 出，泵入堵 漏材料 ，静止一段时间后 ，重新开泵 ，有少许钻 井液返 出。鉴于此 ，甲方决定不再进行 二级 固井 作业 ，关 闭分级箍 。分析原 因水泥 量过大 ，环 空与管 内压 差大，水钻井液 已初凝 ，引起 打开时 压力大，加上地层破裂压力低 ，造成 井漏，参考 HOL L I N的破裂压力梯度 0 ． 6 4 5 p s i ／ f t 和声幅 曲 线可看出，引起井漏的地层为H OL L I N。 在P RH一 1 1 井 ，吸取P RH一 1 0 井产层 固井 的教 训 ，固井前做好设计 ，在一级 固井过程 中，一切 正常 ，打开分级箍 ，憋压至9 5 0 p s i时建立循环 ， 循环排量正常，候凝6 ． 5 h ，开始二级固井，固井过 程正常 。但从测三样的声幅 曲线发现 ，固井质量 差，分析认为在 固二级时，一级水泥候凝时问不 足，二级固井过程发生了漏失。 基于 以上两 口井 固井的教训 ，P RH l 2 井一级 固井结束，根据一级水泥样品稠化情况 ，候凝1 3 h 开始二级固井，一切正常 ，声幅 曲线显示该井 固 井质量优 良。在第四 口井P R H～ 1 3 井更换 固井公司 后，吸取前三 口井的经验教训，固井质量优 良。 ◆参考文献 【 1 ] 史兴全． 陕甘宁盆地中部气田井身结构的优化选择[ J ] ． 石 油钻采工艺，1 9 9 5 ， 0 4 ． [ 2 】 孙明光． 钻井完井工程基础知识手册[ M】 京石油工业 出版社，2 0 0 2 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m