塔河油田超深井的幾類鉆井復(fù)雜性分析

寧宇祥(中石化西北油田分公司石油工程監(jiān)督中心，新疆 輪臺(tái) 841600)

0 引言

伴隨我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國內(nèi)對于石油的需求量持續(xù)增加。石油開采從陸地延伸至海洋、從淺井開發(fā)到超深井勘探，從追求效益、速度到如何確保綠色、安全。石油鉆井是一項(xiàng)高投入、高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)，施工過程中技術(shù)工藝不適應(yīng)、員工操作不當(dāng)或管理缺陷都可能引發(fā)鉆井復(fù)雜，處理不當(dāng)更會(huì)導(dǎo)致井下故障甚至事故。所以，需要結(jié)合施工過程的各類風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)行JSA分析，制定相應(yīng)的預(yù)防和消減措施，確保施工本質(zhì)安全。

1 塔河油田幾類不常見復(fù)雜

塔河油田碳酸鹽巖儲(chǔ)集層主要為巖溶作用、多期構(gòu)造疊加及構(gòu)造變形作用形成的縫洞型儲(chǔ)集層，裂縫具有連通有效儲(chǔ)存空間的橋梁作用[1]。大于6000m的超深井井身結(jié)構(gòu)一般為3～4級(鹽下井為4～5級)，具有油藏埋藏深，二開裸眼段長，地層溫度高，鉆遇多個(gè)壓力體系等特點(diǎn)。再者，隨著油田降低綜合開采成本開發(fā)和增儲(chǔ)上產(chǎn)的需要，超深側(cè)鉆短半徑水平井占比逐年增加，與常規(guī)中、長半徑水平井相比較除具有提高油氣采收率共性外，還具有成本低、周期短、見效快等特點(diǎn)[2]。超深井施工中存在各類井下、井控風(fēng)險(xiǎn)，不同區(qū)塊差異性較大。部分施工單位技術(shù)管理薄弱，區(qū)塊調(diào)研和對地層研判不夠，應(yīng)對異常、復(fù)雜的措施針對性不強(qiáng)或無措施，導(dǎo)致施工中一些非常見的復(fù)雜發(fā)生后，處理不當(dāng)導(dǎo)致惡化，主要體現(xiàn)在：

(1)溢流壓井后發(fā)生卡鉆處理；

(2)目的層鉆進(jìn)過程出現(xiàn)同層溢、漏情況處理；

(3)小井眼工具發(fā)生斷裂處理。因此，在單井施工和技術(shù)方案中，必須根據(jù)井型和地層特點(diǎn)制定針對性的應(yīng)急處置預(yù)案，確保井下、井控安全的同時(shí)，提高處理時(shí)效。

2 超深井鉆井所遇問題分析及應(yīng)對措施

2.1 溢流壓井后卡鉆處理

2.1.1 出現(xiàn)的問題及應(yīng)對措施

分析近兩年施工井，主體區(qū)塊A、B等2口井在目的層處理溢流后發(fā)生卡鉆。2019年施工的A井側(cè)鉆至一開中完井深6017m，因出稠油進(jìn)行平推壓井后井底打塞封隔，掃塞至井深6013m發(fā)生溢流，平推壓井完發(fā)生卡鉆，進(jìn)行常規(guī)處理無效，后強(qiáng)行倒開采用震擊器對扣成功，由于震擊無效，倒開震擊器對魚頂以下井段打水泥塞封固后完井。2020年施工的B井卡鉆原因分析準(zhǔn)確、處理及時(shí)，解卡成功。下面以B井為例，從卡鉆發(fā)生前后發(fā)生及處理進(jìn)行簡要分析：

該井是部署在塔河十區(qū)的一口一開制側(cè)鉆井，側(cè)鉆點(diǎn)5947m，設(shè)計(jì)井深6723.25m，實(shí)際完鉆井深6649.36m，最大井斜91.46°，全井水平位移666.99m。故障發(fā)生情況：鉆至6649.36m發(fā)生井漏失返，簡化鉆具后下鉆到底準(zhǔn)備鉆進(jìn)時(shí)發(fā)生溢流，溢流速度13.2m3/h，關(guān)井套壓0.74MPa。先后采用密度1.45g/cm3、1.70g/cm3重漿進(jìn)行平推壓井三次，壓井過程存在井漏現(xiàn)象，套壓由0.74-1.90-1.30-0MPa。起鉆至6551.30m再次溢流，溢流速度由線性快速升至15m3/h，關(guān)井套壓2.1MPa，由于平推壓井地層未完全破裂吃入后進(jìn)行反吐，決定采用1.45g/cm3泥漿進(jìn)行節(jié)流循環(huán)壓井。壓井完后開井觀察，發(fā)現(xiàn)卡鉆，與此同時(shí)，井口開始線性溢流，觀察10min后溢流量升至10m3/h。

2.1.2 卡鉆原因分析

首先，井隊(duì)未對拉運(yùn)泥漿進(jìn)行處理直接降密度后泵入壓井，地層出水后泥漿在水平段分層沉降。再者，多次壓井地層未完全破裂連通，返吐巖屑平鋪在水平段。其次，節(jié)流壓井時(shí)井隊(duì)長時(shí)間未活動(dòng)鉆具，泥漿沉淀物和巖屑粘附在底部緊貼井壁的鉆具上。

2.1.3 溢流卡鉆處理過程

根據(jù)區(qū)塊地層研判，該區(qū)塊地層壓力常壓，鉆進(jìn)過程油氣顯示不活躍，綜合分析井控風(fēng)險(xiǎn)較小，反復(fù)壓井效果不佳，多次壓井有可能進(jìn)一步導(dǎo)致故障惡化，決定先開井處理卡鉆再進(jìn)行壓井。精準(zhǔn)分析卡鉆原因后，由于灰?guī)r地層穩(wěn)定，采用稀膠液大排量沖洗水平段和底部鉆具，由于方案得當(dāng)，沖洗完成后鉆具解卡。

2.1.4 認(rèn)識(shí)與建議

分析兩次卡鉆，均為鉆入“定容體”后發(fā)生溢流，反復(fù)處理時(shí)發(fā)生卡鉆。因此，針對在灰?guī)r或均質(zhì)性地層處理溢流時(shí)發(fā)生卡鉆，一定要詳細(xì)分析地層壓力系數(shù)、實(shí)鉆油氣活躍度，井控風(fēng)險(xiǎn)大小。如無井控風(fēng)險(xiǎn)，則可采取開井處理方式，邊大幅活動(dòng)鉆具邊泵入膠液沖洗井底；若存在井控風(fēng)險(xiǎn)，建議關(guān)井進(jìn)行處理，先節(jié)流循環(huán)給環(huán)空直井段泵入2000～3000m左右的“重漿帽”，再泵入輕質(zhì)泥漿進(jìn)行沖洗底部鉆具，“重漿帽”的量要大于沖洗輕質(zhì)泥漿的量。

2.2 溢、漏同層井鉆進(jìn)

2.2.1 出現(xiàn)的問題及應(yīng)對措施

由于老井前期經(jīng)過酸壓、注水等多輪開采，地層形成縱向裂縫，鉆遇過程出現(xiàn)開泵漏失、停泵溢流，反復(fù)處理，效果均不佳甚至導(dǎo)致卡鉆等險(xiǎn)兆。分析近兩年主體區(qū)塊施工井，C、D、E等井在實(shí)鉆中溢、漏同層，均造成一定的時(shí)效損失。2019年施工的C井是一口二開制水平井，二開采用1.18g/cm3泥漿鉆進(jìn)至6117.75m發(fā)現(xiàn)線性溢流，關(guān)井后套壓上漲較快(10min漲到7.4Mpa)，現(xiàn)場先采用1.35g/cm3、1.40g/cm3共計(jì)90m3進(jìn)行平推壓井，后采用分段降密度至井筒當(dāng)量為1.31(再次溢流)，累計(jì)處理7天，效果不佳，最終采用1.33g/cm3泥漿控制開泵漏速在2～3m3/h鉆進(jìn)，起鉆和短起下時(shí)平推“重漿帽”確保井控安全，生產(chǎn)效率較低。2020年施工的D井因處理溢流卡鉆，解卡后提前完鉆；E井首次在塔河工區(qū)引進(jìn)旋轉(zhuǎn)控制頭控壓鉆進(jìn)，取得效果十分良好，下面以該井為例，簡要分析前后發(fā)生原因分處理過程：

E井是部署在塔河十二區(qū)的一口一開制側(cè)鉆井，側(cè)鉆點(diǎn)6366m，設(shè)計(jì)井深6837.67m，實(shí)際完鉆井深6836.34m，最大井斜68.6°，全井水平位移402.38m。該井采用1.19g/cm3泥漿鉆進(jìn)至井深6417.16m，發(fā)生溢流，用1.60g/cm3泥漿平推壓井，地層不破，后采用1.3g/cm3泥漿節(jié)流循環(huán)壓井成功，節(jié)流過程存在微漏失。繼續(xù)定向鉆進(jìn)至6422.52m、6423.58m分別發(fā)生兩次失返，失返鉆進(jìn)至6428.53m，發(fā)生第二次溢流，采用1.85g/cm3重漿平推困難，壓力越推越高，后再次采用1.35g/cm3泥漿節(jié)流壓井，停泵溢流，開泵漏失。

2.2.2 溢、漏原因分析

根據(jù)老井電測解釋，6397～6434m為水層，6423～6440m為漏層，6423～6434m為水、漏同層，該井鉆遇鹽水層且定容體特性造成壓井后溢流、井漏反復(fù)性發(fā)作，增加鉆井施工難度。

2.2.3 旋轉(zhuǎn)控制頭處理過程

由于地質(zhì)任務(wù)尚未完成，常規(guī)鉆井難以滿足施工要求，為解決地層窗口較窄的現(xiàn)狀，采用旋轉(zhuǎn)控制頭控壓鉆進(jìn)。使用1.17g/cm3泥漿在6428.53～6431m井段采用常規(guī)鉆具進(jìn)行控壓試鉆進(jìn)成功后，起鉆更換原定向鉆具組合鉆進(jìn)，期間控壓在5MPa左右，施工正常，鉆至設(shè)計(jì)井深6836.34m順利完鉆，僅用7.76天就優(yōu)質(zhì)完成鉆井任務(wù)。

2.2.4 認(rèn)識(shí)與建議

旋轉(zhuǎn)控制頭能夠有效解決部分區(qū)塊地層窗口較窄的難題，能夠更好的實(shí)現(xiàn)地質(zhì)目的和保護(hù)油氣層，確保連續(xù)施工和井控安全，同時(shí)低密度泥漿鉆井，也能大大降低井下卡鉆的風(fēng)險(xiǎn)，具有推廣價(jià)值。因此，在設(shè)計(jì)源頭，建議做好進(jìn)行地質(zhì)、工程調(diào)研工作，針對地層窗口較窄、施工風(fēng)險(xiǎn)較大的短半徑側(cè)鉆水平井直接安裝旋轉(zhuǎn)控制頭。

2.3 小井眼工具發(fā)生斷裂

2.3.1 出現(xiàn)的問題及應(yīng)對措施

目前主體區(qū)塊鹽下井一般設(shè)計(jì)為四開或五開制，五開井的目的層井眼尺寸為120.65mm，施工井段在200m左右，相應(yīng)螺桿等井下動(dòng)力工具外徑為95mm，工具選擇單一，小尺寸動(dòng)力工具穩(wěn)定性相對較差，相匹配的打撈工具較少，一旦發(fā)生故障，打撈和處理比較困難。因此，在主體區(qū)塊，個(gè)別施工單位在目的層小井眼鉆進(jìn)時(shí)僅為確保井下安全而摒棄動(dòng)力工具，但是常規(guī)鉆具鉆進(jìn)又存在井身質(zhì)量難以控制和鉆井速率較低兩大問題。

F井是部署在塔河十區(qū)的一口一開五開制井，設(shè)計(jì)井深6395m，實(shí)際完鉆井深6445m。自6209m底帶95mm螺桿開始進(jìn)行五開鉆進(jìn)，鉆至6225.64m時(shí)，立壓由22.7↑23.9MPa，扭矩由9.8↑17.2kN.m，停泵后立壓未降，隨即起鉆檢查發(fā)現(xiàn)螺桿斷裂，斷裂部位在螺桿馬達(dá)與萬向軸連接處殼處，其萬向軸殼體公扣根部斷裂。

2.3.2 斷裂原因分析

該螺桿由原1.5°彎螺桿拆解更換殼體后配置為直螺桿，原螺紋處均用絲扣膠緊固，上卸扣過程中殼體本身強(qiáng)度較低，可能造成殼體損傷。鉆進(jìn)過程中，扭矩異常導(dǎo)致螺桿斷裂，螺桿外殼斷開后，防掉裝置起作用后堵塞流道造成停泵泵壓不回零。

2.3.3 斷裂處理過程

由于螺桿廠家2019年專門針對該螺桿尺寸定做了一只115mm卡瓦打撈筒，前期在塔里木油田打撈失敗，引鞋位置由于受壓已變形。由于無其他工具可用，現(xiàn)場技術(shù)人員對該工具進(jìn)行拆解，重新打磨引鞋、控制環(huán)，擴(kuò)大其內(nèi)徑，最終一次撈獲成功。

2.3.4 認(rèn)識(shí)與建議

針對120mm小井眼鉆進(jìn)，由于95mm螺桿抗扭能力較差(12kN·m)，建議該尺寸螺桿使用原裝產(chǎn)品，避免在更換殼體時(shí)造成本體或螺紋損傷。鉆井公司應(yīng)加強(qiáng)司鉆等主要崗位應(yīng)急能力培訓(xùn)，規(guī)范小工具使用參數(shù)，避免盲目走上限或超限使用，小井眼鉆進(jìn)一旦出現(xiàn)工程參數(shù)異常情況，應(yīng)立即起鉆檢查，避免在嘗試過程中損壞魚頭造成打撈困難或無法打撈。

根據(jù)該井使用螺桿前后對比，帶螺桿鉆具組合的鉆井機(jī)械鉆速要比不帶螺桿提高1m/h左右，提速34.27%；由于井眼較小，螺桿鉆具在控制井斜方面優(yōu)于常規(guī)鉆具。因此，在加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量把控和合理控制鉆井參數(shù)的條件下，在小井眼提速和控制井身質(zhì)量上建議還是優(yōu)選動(dòng)力鉆具。

3 結(jié)語

綜上所述，超深井鉆井由于地層因素、技術(shù)方案、人員操作、應(yīng)急處理不當(dāng)?shù)惹闆r，可能會(huì)鉆遇各類問題，為盡量較少復(fù)雜(故障)的發(fā)生或提高處理時(shí)效，要“預(yù)防-方案-培訓(xùn)-處理”有機(jī)結(jié)合，即：首先，充分調(diào)研鄰井實(shí)鉆施工情況，制定相應(yīng)的預(yù)防和消減措施；再者，完善和細(xì)化技術(shù)方案并全員交底；其次，加強(qiáng)員工技能培訓(xùn)，提升主要操作人員技能水平；最后，做好故障應(yīng)急處理方案，確保一旦發(fā)生故障，能夠快速反應(yīng)并及時(shí)處理。