非常規超深井井身結構在LG61井的應用

干建華 程常修 林強 陳小華 代孟清

川慶鉆探工程公司川西鉆探公司

非常規超深井井身結構在LG61井的應用

干建華 程常修 林強 陳小華 代孟清

川慶鉆探工程公司川西鉆探公司

干建華等.非常規超深井井身結構在LG61井的應用.天然氣工業,2010,30(5):81-83.

四川盆地北部LG西區地質情況復雜,以二疊系為目的層的井深度一般都在6 000 m以上,地層壓力高,鉆井液密度均在2.00 g/cm3以上,噴漏顯示頻繁。為了解決這一難題,提出LG61井采用非常規的超深井6開制井身結構,LG61井設計井深6 690 m。主要采用了如下的鉆井工藝技術措施:①小井眼采用特殊小接頭88.9 mm鉆桿,以提高強度;②在小井眼井段,采用了 PDC鉆頭,保持適當的鉆壓和轉速,嚴格控制扭矩;③在確保井控安全的前提下,盡量降低鉆井液密度;④219.1 mm、168.3 mm、114.3 mm套管均采用高強度耐腐蝕無接箍套管(尾管懸掛),小間隙防氣竄固井技術;模擬套管剛度特殊通井,經比較套管與鉆柱剛度與外形尺寸,摸索出一套非常規井身結構的通井鉆具組合,確保套管在小間隙情況下,順利下至預定井深。該套成功的鉆井技術為同類非常規超深井井身結構的設計和施工提供了借供了借鑒與參考。

超深井 非常規 井結構 探井 小井眼 LG西區 四川盆地

DO I:10.3787/j.issn.100020976.2010.05.020

0 引言

LG61井是四川盆地北部LG西區的一口預探井,設計井深為6 690 m。鉆井難點主要表現在:縱向上存在多產層、多壓力系統,噴漏轉化快;地層壓力高,具有較大的不確定性,有的井最高鉆井液密度達2.45 g/cm3以上;侏羅系地層容易井壁失穩;三疊系須家河組CO2浸常使鉆井液受到嚴重污染;雷口坡組—長興組井段含有硫化氫,含量大多數超過30 g/m3;雷口坡組、嘉陵江組地層含長段石膏、膏鹽,其塑性蠕動常擠毀套管。

上述地質難點,常規5開制井身結構對付復雜層段手段有限,往往為了鉆達某固井深度費盡周折。為了克服這一被動局面,LG61井采用了6開制的非常規井身結構。

1 面臨的主要難題

LG61井采用的非常規的6開制井身結構,與常規井身結構相比,實際上是依靠逐層壓縮管間環空間隙,在開鉆鉆頭尺寸不變,完井套管尺寸基本不變的情況下,多下一層套管。非常規井身結構鉆井問題,首先是與各次非常規井眼相匹配的鉆頭、鉆具、套管、井口裝置等設備的配套問題,其次是非常規井身結構帶來的特殊井下問題[124],這些問題往往與壓縮環空間隙密切相關。非常規井身結構鉆井主要存在如下難題。

1.1 非常規井眼相匹配的鉆井工具的配套問題

鉆頭選型受到限制,有時需要定制,特別是 PDC鉆頭、空氣錘等;小接頭88.9mm鉆桿,扶正器、套管頭、封井器半封芯子、井口試壓塞等均需要定制。

1.2 非常規尺寸套管、套管附件和下套管工具問題

非常規尺寸套管和附件大都需要定購,有些還需要向國外采購或研制,如無接箍套管浮箍、碰壓座等;井口工具如套管吊卡、套管卡盤卡瓦均需要定制。

1.3 非常規井身結構鉆井工藝問題

1.4 固井工藝問題

非常規井身結構引發的小間隙井眼套管下入,無接箍套管居中,使用長段無接箍套管可能存在的連接強度,窄間隙固井水泥環有效封隔防竄等問題。

2 非常規超深井井身結構的鉆井實踐

3 采取的主要技術措施

3.1 主要鉆井工藝技術措施

3.1.1 小井眼采用特殊的鉆具

3.1.2 鉆井參數

在小井眼井段,為了防止鉆頭鉆具事故,主要采用了PDC鉆頭,采用適當鉆壓和轉速,嚴格控制扭矩。為了保證上部273.1 mm套管段的返速,仍然采用較大排量,鉆井液保持適當的黏切,施工泵壓大都保持在 29～30 M Pa。

3.1.3 鉆井液技術

在確保井控安全的前提下,盡量降低鉆井液密度,在保證攜砂能力的前提下,提高鉆井液的流變性和潤滑性,根據鉆進和起下鉆不同情況,適時調低和提高鉆井液密度,以降低循環泵壓。

3.1.4 井控技術

該井井控難點是,在采用多級懸掛后,特別是采用高密度鉆井液時,273.1 mm套管允許的關井壓力十分有限,理論井口最大關井壓力僅7 M Pa。為此,在鉆井過程中,加強地層壓力跟蹤,注意鉆進和起下鉆時顯示情況及后效強度,及時調整鉆井液密度,避免發生溢流和關井;為加強273.1 mm套管保護,堅持在上部套管內鉆具中加非金屬防磨接頭;定期檢查井口防磨套和上部套管試壓。雖然鉆井中氣侵顯示頻繁,但沒有發生過溢流關井。

3.1.5 工藝技術準備

3.2 固井工藝技術

3.2.1 采用高強度耐腐蝕無接箍套管

針對三疊系、二疊系地層異常高壓,CO2、H2S腐蝕,石膏、膏鹽層,選用110、140高強度耐腐蝕套管,并在219.1 mm、193.7 mm、168.3 mm套管固井中,使用無接箍套管,以便選用厚壁套管,提高套管強度。

3.2.2 小間隙防竄固井技術

該井地層壓力異常高,縱向氣侵顯示活躍,固井防氣竄長期是一大難點。有理論研究認為,小于25.4 mm的小間隙固井,不利于固井質量。該井219.1 mm、168.3 mm、114.3 mm尾管固井,3次固井環空間隙均只有11 mm～13 mm,固井防氣竄難度大。該井綜合采用多項防氣竄固井技術解決了防氣竄問題。

3.2.3 模擬套管剛度特殊通井措施

經比較套管與鉆柱剛度與外形尺寸,摸索出一套非常規井身結構的通井鉆具組合,確保套管在小間隙情況下,順利下至預定井深。

3.2.4 非標準套管附件與工具的選擇

非標準套管附件的加工目前受絲扣加工條件的限制,該井采用內置式附件。365.1 mm套管浮箍、內管注水泥器采用臺階內置式連接;219.1 mm、168.3 mm套管浮箍、碰壓座采用BA KER內置式;168.3 mm套管懸掛器直接懸掛在219.1 mm懸掛器之上的273.1 mm套管上,便于193.7 mm套管回接。

4 結論

1)該井采用非常規井身結構,遇到不少困難和問題,經過努力,順利鉆達目的層,表明采用非常規超深井井身結構是可行的,是一次有益的嘗試。但還需改進和完善。

3)該井采取了自行研制、委托采購、國外引進的不同方式,配套了非常規井身結構鉆井專用工具,基本上滿足了生產需要。建議繼續進行完善改進,提高產品質量。

[1]楊順輝.復雜深井超深井非常規井身結構設計[J].西部探礦工程,2006(6):171-172.

[2]王越之,段異生,金業權,等.非常規井身結構中套管選用技術研究[J].石油天然氣學報.2006,28(4):93-95.

[3]鄭有成,錢浩東,常洪渠.關于采用非常規套管程序改進四川深井井身結構的探討[J].鉆采工藝,2007,4:7-11.

[4]劉汕山,曾義金.復雜條件下鉆井技術難點及對策[M].北京:中國石化出版社,2005.

2009-12-27 編輯 鐘水清)

中國石油天然氣集團公司“LG地區安全快速鉆井重大現場試驗項目”(編號:07G2030206)。

干建華,1971年生,高級工程師;1995年畢業于中國石油大學(華東)鉆井專業;現任川慶鉆探公司川西鉆探公司技術服務公司經理,長期從事鉆井技術工作。地址:(610051)四川省成都市泰安街1號。電話:(028)86013706,13981971731。E-mail:gjhcnpc@sina.com