合川地区丛式定向井钻井技术实践-.pdf

2 0 1 0 年 第 4 卷 第 6 期 天 然 气 技 术 Na t u r a l Ga s T e c h n o l o g y Vo 1 ． 4． N O． 6 De c ． 201 0 d o i 1 0 ． 3 9 6 9／ j ． i s s n ． 1 6 7 3 9 0 3 5 ． 2 0 1 0 ． 0 6 ． 0 1 5 合 川 地 区丛式 定 向井 钻井 技 术实践 张瑞平 徐华冬 姚团军 向建波 。 1 ． 中国石油西部钻探克拉玛依钻井工艺研究院，新疆克拉玛依 ，8 3 4 0 0 0 ； 2 ． 中国石油新疆油田采油一厂，新疆克拉玛依，8 3 4 0 0 0 ； 3 ． 中国石油新疆油 田采油二厂 ，新疆克拉玛依 ，8 3 4 0 0 0 摘要 针对合川地 区丛式定向 井钻 井周期长 、地层岩性不均 、可钻性差 、井漏、井塌等钻 井技术难点 ，采 取 了优化井身结构、井眼轨迹设计及控制、优选钻头类型和钻具组合、优化钻井参数等技术措施，降低了井下复 杂事故发生的机 率，提 高 了机械钻速 。认 为在斜 井段施 工中针 对不 同的地层优选 P DC钻 头，增加 单趟钻 的钻 井进 尺 ，能减 少起下钻次数 ，从而 实现 安全、快速钻 井。 关键词 合川地区丛式定向井轨迹控制井灞井塌 中图分类号 T E 2 4 3 ． 3 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 3 9 0 3 5 2 0 1 0 } 0 6 0 0 4 9 - 0 3 O 引言 合川 构造位于重庆合 川市和 四川广安 市境 内 ， 地表为丘陵地貌 ，地面海拔一般在 2 5 0～ 4 5 0 m，地 势相对高差为 5 0～1 5 0 m。按构造分区划分 ，合川地 区属于 “ 四川盆地川 中古隆中斜平缓构造 区”内的 一 个局部背斜构造 ，地表出露 中侏罗统沙溪庙组紫 红色泥岩地层。由于合川地区地形 、地貌缘故 ，中 国石油西南油气 田公司多采用丛式定向井形式开发 须家河油气藏。丛式井技术是近年合川 I 地 区为适应 合川构造高效勘探开发的需要而推广应用 的一项钻 井技术 。该技术经现场应用 ，效果 良好 ，大大节约 了钻井成本 ，提高了原油产量。 1 井身结构与施工难点 1 ． 1 井身结构 合J I J 地区定向井多采用第二次开钻完井井身结 构 图 1 ，造斜段多在地层坚硬的马鞍 山段 、东岳庙 段 ，稳斜段集中在研磨性强的须家河组 。 1 ． 2 施工难点 1 合川地区地层岩性不均，岩石可钻性差，机 械钻速低 ，更换钻头频繁 ，钻头选型困难 ，钻井周 期长。 J ‘ t t牲 ■ _I ． 量 l I ． 秭1 ． T ，Z 一 图 l 合川定向井井身结构设计 图 2 合川地区丛式定 向井裸眼井段长，从马鞍山 段到须五段 ，地层 中有大段硬脆性 泥岩 、页岩 ，易 水化 膨胀 ，发生垮 塌 。储层须 家河组 地层渗 透性 好 ，存在裂缝 ，易发生井漏 。须家河组须二段储层 多 为高压特征 ，易发生井喷 。全井易 出现漏 、塌 、 卡等井下复杂情况 。 3 直井段防斜与打快矛盾 ，长稳斜段的轨迹控 制精度要求高，轨迹控制难度大。 2 技术对策 2 ． 1 钻头优选 利用岩石可钻性 、硬度和抗压强度等基础数据 收稿 日期 2 0 1 0 0 62 2 修订 日期 2 0 1 01 01 2 作者简介 张瑞 1 9 8 3一 ．肭 I 徉师 ．从 芷 j } 、水 ⋯ t j { 技 J 】l { 蟹 1 E m 6 1 z h l’ i l ， i t t 天然气技术 ／ 49 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第4 卷 张瑞平，等合川地区丛式定向井钻井技术实践 第6 期 优选钻头是 目前 常用的优选方法 。统计分析合 川 I 地 区的钻头使用情况 ，逐步探索适合该井 的高效 P P C 钻头 I H 。 造斜段施工多在 马鞍 山层段 、东岳庙层段及珍 珠冲层段 ，泥页岩夹少量砂岩 ，地层坚硬 ，可钻性 差。使用 P D C钻头能有效提高机械钻速 ，2 0 0 9 年 已 完成 的定 向井 ，造 斜段 多 使用 型 号为 MD 5 1 7 X和 WK M6 1 9 R的P D C钻头 ，平均机械钻速在 3 m／h 左 右。稳斜段施工集 中在研磨性强的须家河组 ，下人 P D C钻头胎体受损严重 ，下井 时间较短 ，未能有效 提高机械钻速。在该井段使用 H J 系列牙轮钻头 ，机 械钻 速在 1 ． 5 m／h ，单 只钻 头 纯钻 时 间在 7 0 h左 右，最长可达 1 0 0 h ，与 P D C钻头相比，无论机械钻 速还是单只钻头进尺，均具有优势。 2 ． 2 优化钻井参数 1 钻压的优选是提高钻井速度的重要手段 。钻 压过小会影响机械钻速 ，但钻压如果超过螺杆钻具 允许的最大工作载荷 ，除了会导致螺杆钻具的先期 损坏外 ，还会导致井下螺杆滞 动 ，影 响作业效 率。 因此 ，要依据钻具 、钻头 、地层的可钻性和井眼的 状况等选择合适 的钻压。造斜段使用 P D C钻头定向 钻进伴随着工具面不稳定的问题 ，合理地采用4～6 t 小钻压均匀送钻 ，且从造斜段整体上考虑来 控制每 一 根的钻进 ，适 当放宽工具面在 2 0 。 变动 ，以达到 快速钻进且满足井眼轨迹控制要求 的目的。 2 钻井液方面要考虑几个因素 ① 大排量为螺 杆钻具提供足够的动力 ；② 提高黏度和切力 ，充分 地携带岩 屑 ；③ 合 理地提 高钻井液密度 ，降低失 水 ，增加井壁稳定性 ；④ 加入足够 的防塌剂 、防卡 剂和润滑剂。 2 - 3 井眼轨迹控制技术 合川区块的定 向井采用直 一 增 一 稳 3 段制轨迹 剖面。直井段和造斜段钻进过程 中要加强监测 ，及 时预测轨迹发展趋势 ，实时做 防碰扫描 ，严 防井眼 之间相碰 。 2 ． 3 ． 1 直井段 1 直井段要防斜打直，加强井斜控制，确保井 壁稳定 ，防止键 槽及掉块 。必须 坚持 每钻进 5 0～ 5O ／ N a t u r a l G a s T e c h n o l o g y 1 0 0 m即监测一次井斜及方位 ，并根据监测结果及时 合理地调整钻具组合和钻进参数。 2 在直井段钻进使用直螺杆 P D C 钻具组合 ， 防斜打直的同时还能有效提高钻井速度 ，降低钻井 风险 。 2 ． 3 ． 2 稳斜段 造斜段完成后 ，即采用常规钻具进行稳斜段的 钻进 。稳斜段长 ，为 了准确 中靶 ，施工过程 中每 5 0 m测井斜 、方位一次 ，加强分析 ，通过调整钻井参 数或钻具组合控制轨迹情况 。更换钻具组合后 ，应 加密 3 0 m左右 井身轨迹 的监测 ，若在稳斜段钻进 中方位漂移过大且无法满足轨迹控制要求 ，要及时 下人 螺杆钻具 调整 轨迹 ，在轨迹 接近设 计方位线 时 ，应尽量利用复合钻进时方位 的飘移规律进行微 调 ，减少用滑动钻进调整方位 ，使轨迹圆滑 。及时 地对滑动钻进过的井段进行通井和修整井 眼，这对 整个井眼轨迹及井下安全都能起到很大作用 。 下部地层为页岩 、砂岩 的研磨性强 的地层 ，尤 其是进入须家河组须六段后 ，稳定器磨损严重 ，合 川 0 0 1 2 2 一 X1 井从稳斜段开始 至完钻使用稳定器 3 只 ，其 中两只外径 由 2 1 2 mm磨至 2 j 2 0 4 m m、【 2 j 1 9 0 m m。造成钻具组合稳斜特性发生改变 ，轨迹控 制难度增大 ，同时给后期施工 留下隐患。 合川 0 0 1 3 3一X1 井稳斜段第一趟钻 为了稳定 方位 ，下人双稳定器稳斜钻具组合 2 j 2 1 5 ． 9 mm钻 头 4 3 0 X 4 A 0单 流阀 2 j 2 1 3 mm稳定器 2 j 1 5 9 mm无磁钻铤 1 2 7 m m斜坡钻杆 1 根 f 2 j 2 1 3 mm 稳定器 1 2 7 mm斜坡钻杆 1 2 7 mm加重钻杆 随钻震击器 1 2 7 m m钻杆。在直井段 1 3 4 0 m即遇 阻划 眼，划眼至造斜段 1 7 3 3 m处发生井漏 ，为保证 井下安全 ，改为单稳定器 的钻具组合 。其他 的定向 井稳斜段均使用单稳定器 的钻具组合 见表 1 ，除 0 0 1 2 7 一 X 1 井稳斜段方位漂移较大外 2 8 0 。 减小到 2 6 8 。 ，其余井方位左漂都在5 。 左右，即能达到准确 人靶的 目的。 2 - 4 复杂情况的预防和处理 2 ． 4 ． 1 粘附卡钻及处理 粘 附卡钻的主要原 因是钻井液柱压力对地层孔 隙压力 的正压差过大 ，这在常规钻井 中随时可能发 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 总第2 4 期 天然气技术 钻井工程 2 0 1 0 正 表1 合川地区定向井稳斜段3 种常用钻具组合表 增斜钻具O2 1 5 ． 9 m m钻头 4 3 04 A 0O2 1 3 m m稳定器 单流阀 1 5 9 mm无磁钻铤 组合 1 2 7m m加重钻 杆 随钻震击器 1 2 7 mm钻杆 稳斜钻具O2 1 5 ． 9 m m钻 头 4 3 0 x 4 A 0单流 阀 O2 1 3 m m稳定器 1 5 9 mm无 磁钻铤 组合 1 2 7 m m加重钻杆 随钻震击器 1 2 7 mm钻杆 降斜钻具 O2 1 5 ． 9 mm钻头 4 3 0 4 A 0单流阀 1 5 9 m m短钻铤 1 m 2 1 3 m m稳定 组合 器 1 5 9m m无磁钻铤 1 2 7 mm加重钻杆 随钻震击器 1 2 7m m钻杆 生 。对于定 向井 、丛式井来说 ，钻具 特别是钻铤 在井眼 内始终不居 中，总是要靠向井壁 的一侧 ，发 生粘附卡钻 的可能性就更大。例如合川 0 0 1 2 7 一 X 1 井 2 0 0 9 年 8 月 8日钻至井深 2 4 7 0 i n 后发生井漏 ，堵 漏和处理钻井液后出现粘附卡钻 ，上提下放和施加 扭矩均无法解卡。前期在钻井液中加入润滑剂 ，并 按不同吨位及扭转圈数上提下放转动钻具 ，井下一 直建立循环 ，均无法解卡 。后经多方协商 ，决定泡 酸 ，然后 大吨位上 提下放 及转 动钻具 ，才 能 以解 卡。降低粘附卡钻事故的技术措施有 1 选用优质钻井液 ，混入适量的机油或加入适 量的润滑剂 ，提高钻井液的润滑性 ，降低滤饼厚度 。 2 在满足井控安全的前提下 ，合理使用钻井液 密度 ，尽可能降低液柱压力与地层压力的正压差。 3 加单根 或测斜 时 ，及 时活动钻具 ，坚持每 3～5 mi n 活动一次钻具 ，尽量减少钻具在裸 眼井段 静止的时间。 4 在满足井眼轨迹控制要求 的前提下 ，尽量简 化下部钻具结构 ，减少钻铤数量 ，用加重钻杆替代 钻铤 ，并坚持使用随钻震击器。 2 ． 4 ． 2 井壁坍塌和井漏及预防 在合川地 区施工的多 口定 向井 ，起 下钻过程 中 都出现长井段的划眼。从马鞍山段到须家河组须五 段 ，岩性 以暗紫红色泥岩和黑色页岩为主 ，夹细砂 岩粉砂岩 。泥 、页岩 中的黏土矿物容易吸水膨胀和 分散 ，造成井壁岩石强度降低 ，引起井壁膨化 、坍 塌造成下钻 困难 而划 眼，而钻具在提下钻期 间的刮 削和钻进时的摆动摩擦又加剧了井壁垮塌。这样就 容易在砂泥岩交界的地段形成台阶，造成钻进时摩 阻较大 ，井眼不够畅通 ，起下钻困难 。 从合 川 区块丛式 定 向井 出现井 漏 的井可 以看 出 ，储层须家河组地层渗透性好 ，在钻进过程中多 伴随渗漏现象。若钻井液性能不好 ，在起下钻过程 中由于泥页岩井段 的 自然造浆作用 ，钻井液相对密 度增大就可能压漏地层 。因此 ，针对这种情况施工 的技术重点应放在 防塌 、防漏 为主 ，控制好钻井液 密度 和流变性 ，减少 中途洗井 ，控制排量 。在气层 钻进 中，针对井下实际情况及 时调整钻井液 密度 ， 控制起下钻速度 ，以免抽汲造成井喷或压力激动造 成产层 损害 。出现井漏 ，应采用暂堵性堵漏材料 ， 尽量减少油气层浸泡时间。同时应制定合理的工程 措施 ，尽可能确保井眼规则 、轨迹 圆滑。 3 结束语 1 合川地 区地层 坚硬 、可钻性 差 ，机械钻速 低 ，优选钻头是提高机械钻速 的最佳方案 。在该 区 块定 向施工中，优选 P D C钻头型号 ，采用 P D C配套 钻井技术可有效提高机械钻速 。 2 优选钻具组合 ，选择合适 的钻井参数 ，提高 工作效率。对钻具组合的造斜率预测分析 ，应考虑 地层各 向异性 、井眼几何参数 、钻具本身几何参数 等诸 因素的影响。 3 针对该区定 向井从造斜点至 目的层重点做好 防漏 、防塌 、防卡工作 ，控制好钻井液密度和流变 性 ，减少起下钻次数。 参考文献 [ 1 ]陈养龙，魏风勇．螺杆加P D C钻头复合钻进技术[ J ] ． 断 块油气田，2 0 0 2 ，9 4 5 7 6 0 [ 2 ]朱敬祖，陈志学，于文华．青西地区优快钻井技术研究 与应用[ J ] ． 西部探矿工程，2 0 0 5 ，5 1 3 1 1 3 3 ． 编辑 周娟 天然气技术 ／ 51 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m