超深井測井遇阻遇卡原因分析及解決對策

羅榮

（中國石化西北油田分公司工程監督中心，新疆 輪臺 841600）

0 引 言

塔河油田奧陶系油藏是大型碳酸鹽巖巖溶縫洞型油藏，埋深基本在5450～6750m左右。由于油藏埋深較深，所鉆井都為超深井，平均井深達到6200m左右。目前，塔河油田超深井一般采用三開三完、四開四完結構，部分穿鹽井采用五開五完結構。由于單一開次裸眼段長（1800～5000m左右）、鉆遇地層多、存在多套地層壓力系統，導致部分區塊在開發過程中測井作業遇阻遇卡情況較嚴重。

根據相關資料[1]，目前國內部分油田在分析測井遇阻遇卡原因及解決對策方面，主要從測井角度提出了一些認識及方法。考慮到測井施工的主體環境是鉆井井眼，為了提高測井一次成功率，最大程度減少測井遇阻遇卡情況的發生，本文從工程角度分析了塔河油田超深井測井遇阻遇卡的原因，并從細化井筒準備（工程角度）、改進和優化測井施工工藝（測井角度）2個方面提出了相關技術對策，通過現場實際應用，取得了較好的效果。

1 超深井測井遇阻遇卡類型及原因分析

1.1 電纜測井遇阻原因

1.1.1 井眼不規則

井眼不規則主要包括井眼縮徑、擴徑、“大肚子”及“糖葫蘆”井眼等。目前，塔河油田主要采用PDC鉆頭鉆進，鉆進時機械鉆速快，導致井壁未充分修整，容易形成不規則井眼。三疊系、石炭系地層分散性黏土礦物和膨脹性黏土礦物含量高，而且水化膨脹能力和分散性都較強，一旦鉆井液中的自由水沿微裂縫進入泥頁巖中，泥頁巖的水化膨脹和水化分散就不可避免，從而造成井壁坍塌，形成“大肚子”井眼。鉆井液的流變參數不合適、長時間沖刷井壁、長時間定點沖孔等，都會對井壁穩定性造成影響，從而使井眼不規則，造成測井遇阻情況的發生[2]。通過統計近年來塔河油田發生的測井遇阻情況，有近一半是因為井壁不規則引起的。

1.1.2 砂橋

在部分井徑擴大段，由于循環過程中鉆井液在井徑擴大段位置上返速較低，巖屑不能及時上返，滯留在大井眼內，停止循環鉆井液后巖屑下沉聚集在小井眼處，會形成砂橋；如果在鉆進過程中沒有按要求進行短起下，鉆井液黏度高，不能有效沖刷井壁，巖屑攜帶不徹底，也會形成砂橋[3]；表層套管下得太少，松軟地層暴露太多，套管鞋下部的井徑太大，在平時循環時積存了不少巖屑，如果井內壓力有波動，這些沉砂失去了支持力，也會下滑而形成砂橋。由于砂橋位置井徑遠小于鉆頭直徑，當儀器串在下放至砂橋位置時會發生遇阻。

1.1.3 鉆井液黏度過高

塔河油田大部分井在中完或完鉆電測前，鉆井隊會在循環后用高黏度鉆井液將裸眼段進行封閉，目的是利用其懸浮能力強的特點防止出現掉塊或沉砂沉入井底造成測井儀器無法下至井底。但如果鉆井液黏度過高或是抗高溫性能不好，會使儀器下至高黏度鉆井液頂界面時出現遇阻情況，主要表現為下放速度非常緩慢，俗稱軟遇阻。2010年工區施工的YQA井完鉆綜合測井，該井四開測量井段為7008～7125m，在測井前，鉆井隊用漏斗黏度90s的高黏度鉆井液將6400～7125m井段進行了封閉，在測井作業時，儀器下至6400m發生遇阻，向下活動了近1h，儀器僅僅下行了2m。這類情況還會出現在套管聲幅測井施工時，在掃塞時，如果鉆井液未及時進行抗鈣化處理，會使鉆井液黏度升高，在測井作業時，也容易出現測井遇阻。

1.1.4 泥餅質量差

泥餅質量差的最直接表現就是泥餅厚，潤滑性差[4]。測井儀器在下放時，首先接觸的就是泥餅，泥餅質量差、虛泥餅厚就增加了測井遇阻的可能性。

1.1.5 井內出稠油

塔河油田10區、12區主要為稠油油藏，50℃原油黏度為4000～1200000mPa·s，膠質瀝青質含量平均高達45%，在井筒流動過程中，隨著溫度的降低，原油黏度成幾倍幾十倍增加，一般在3000m左右逐漸失去流動性[5]。在鉆進過程中，如果地層出稠油，且上返速度較快，會使測井儀器在上部井段因原油黏度過高而發生遇阻。

1.2 鉆具輸送測井遇阻

在鉆具輸送測井時，為了保證儀器串安全，當作用在儀器串上的遇阻張力超過2t時就要停止下放；當井眼軌跡不好或是井壁存在臺階時，如果儀器串需要通過該位置的下壓張力超過2t，就會造成測井遇阻。這也是塔河油田超深井測井作業造成鉆具輸送測井遇阻的主要原因。

1.3 電纜測井遇卡原因

電纜或儀器吸附卡原因。在塔河油田，一般三開結構的二開裸眼井段長達4300～5000m、四開結構的三開裸眼井段長達1800～2200m。中間穿過侏羅系、三疊系、石炭系等多個地層組段，并且不同組段間壓力系統不一致。這兩開次在測井時鉆井液密度一般為1.32～1.35g／cm3，但三疊系以上地層的壓力系數僅為1.08～1.17g／cm3，鉆井液液柱與地層之間存在很大的壓力差，在測井作業過程中容易發生電纜或儀器吸附卡。統計2004年以來塔河油田發生的測井故障，有65.9%是因為壓差大而引發的電纜或儀器吸附卡（見表1）。

表1 某區3口遇卡井壓差情況

掉塊卡原因。通過分析近年來工區發生的掉塊卡測井事故，其原因主要包括2個方面：套管口水泥環脫落造成掉塊卡；三疊系、石炭系泥頁巖膨脹超壓造成掉塊，從而卡住測井儀器。

鍵槽卡原因。在斜井或井眼彎曲的井中進行測井施工，電纜一直沿一個軌跡運動，就很容易在井壁上勒出鍵槽，由于魚雷或儀器馬籠頭比電纜直徑大不能進入鍵槽而造成遇卡。在塔河油田這種情況主要發生在大斜度井或五段制“S”型井電纜測井施工中。

1.4 鉆具輸送測井遇卡

塔河油田僅發生過一起在鉆具輸送測井過程中遇卡的情況，其主要原因是鉆井液液柱與地層之間壓力差過大，在接卸鉆具時發生了遇卡。

2 解決對策

2.1 測井前的井筒準備

2.1.1 通井措施

針對PDC鉆頭機械鉆速快、井壁修整不充分的情況，要求鉆井隊在中完或完鉆后，將PDC鉆頭起出更換為三牙輪鉆頭進行通井；在通井過程中，使用的鉆具組合剛性強度應不小于正常鉆進時的剛性強度，一些復雜井況還必須使用雙扶正器進行通井處理。在通井過程中，必須進行一趟起至套管口的長起下，有效清除井壁吸附的巖屑，充分將井壁處理規則。

如果在通井過程中，鉆具有阻卡顯示，應上下活動鉆具對阻卡顯示井段進行處理，修整井壁。

2.1.2 鉆井液性能調整

（1）調整鉆井液失水，提高泥餅質量。對于超深井，泥餅質量的好壞和鉆井液失水性能密切相關。根據近年來的施工情況來看，在四開結構的三開和三開結構的二開井段測井前，鉆井液的API失水小于4mL，HTHP失水小于11mL，可以有效提高泥餅質量。

（2）在設計范圍內盡可能降低鉆井液密度。由于設計鉆井液密度為區間值，為了起到防塌作用，鉆井隊往往使用設計上限，從而增大了液柱和地層的壓差，也潛在增加了測井施工風險。因此，鉆井隊可在鉆開易塌地層前，鉆井液密度使用設計上限，在測井前井筒準備時，可以在做好防塌工作后在設計范圍內盡可能降低鉆井液密度[4]。

（3）加入適量潤滑劑，降低泥餅粘附系數。測井前可在循環過程中加入適量固體或液體潤滑劑，改善潤滑性[4]。

（4）不用或少用高黏度鉆井液對裸眼井段進行封閉。在碳酸鹽巖完井測井前，由于地層致密，應不使用高黏度鉆井液對裸眼井段進行封閉。在碎屑巖井段測井前，如果鉆井過程中未發生掉塊，可以不使用高黏度鉆井液對裸眼井段進行封閉；如果鉆井過程中發現部分井段存在掉塊嚴重的問題，則可以在該井段封一些防塌劑，再在井底注入200m左右的高黏度鉆井液（比正常黏度高15s左右）即可[4]。

2.1.3 鉆井液循環

鉆井液循環的核心目的是通過循環調整鉆井液性能，達到降低固相含量，維持井壁穩定的效果。針對超深井的特點，可采取以下3種方式進行循環：①裸眼井循環排量不小于正常鉆進時的排量，循環時間達到實測循環周期2倍以上，振動篩上無巖屑返出后起鉆；②套管井循環排量不小于掃塞時的排量；③7in＊＊非法定計量單位，1ft＝12in＝0.3048m，下同以上尺寸套管循環時間達到實測循環周期2倍以上，7in及以下尺寸套管循環時間達到實測循環周期3倍以上，振動篩上無水泥塊和固井附件碎屑返出后起鉆。在循環過程中，固控設備使用率要達到100%，保證有效清除劣質固相。

2.2 改進和完善測井工藝

2.2.1 對井況作出合理的判斷和分析

井筒環境是能否完成測井作業的前提，所以對井況進行分析，作出合理判斷才能保證測井過程的順利。目前，塔河油田以企業標準形式對測井前的井筒準備和必須達到的條件進行了要求。測井作業前，要詳細了解井況是否滿足了測井條件，不滿足要求必須要求鉆井隊重新進行處理；如果滿足了測井條件，再根據測井項目制定詳細的施工方案；根據第1趟施工情況和井徑、張力曲線分析判斷井況后再進行下一步作業。

2.2.2 使用井下和地面2套張力系統

使用井下和地面2套張力系統，當發生遇阻情況后，可以根據井下張力的變化第一時間作出判斷，避免多下入電纜造成打紐。當發生上測遇卡情況后，可以根據井下張力和地面張力的變化情況迅速判斷遇卡類型和卡點部位，及時采取合理的解卡措施，避免演變為測井事故。

2.2.3 優化測井作業方式

斜井和水平井施工，根據井況優化測井作業方式可以有效減少測井遇阻遇卡情況的發生。根據塔河油田超深井測井作業經驗，可根據相關原則確定測井作業方式：在碎屑巖地層斜井中，最大井斜超過20°應使用鉆具輸送測井；如果為五段制“S”型軌跡，則不論最大井斜多少，都應使用鉆具輸送測井。在碳酸鹽巖地層斜井中，考慮到地層巖性致密，可以直接使用電纜進行測量。如果因為井眼軌跡不好造成鉆具輸送測井遇阻，且通過通井無法處理，可改用泵出式測井工藝進行作業。

2.2.4 復雜井況模擬測井試驗

如果前期在鉆井過程中，井下情況比較復雜的需采用鉆具輸送進行測井時，通井過程中還應該模擬鉆具輸送測井，即在接卸鉆具時保持和輸送測井時一樣的停留時間，如果鉆具不發生粘卡和其他復雜情況，才能進行測井作業。

2.2.5 改變儀器串連接結構

改變儀器串的連接結構，可以在一定程度上預防或避免遇阻遇卡情況的發生。結合塔河油田超深井測井作業情況，主要有4種方式：

（1）如果因井壁不規則造成測井遇阻，可以在儀器串底部增加一個橡膠導錐，利于儀器下放；根據井況將入井儀器串變短，使之更容易通過遇阻井段；在儀器串中間加裝1～2支柔性短節，使儀器串在井內更加靈活；將三臂井徑改為帶推靠臂的井徑儀器，減少儀器串和井壁的硬接觸。

（2）根據井眼情況選擇合適的扶正器，如在一些泥餅質量不好的井眼不適合使用橡膠扶正器，應該使用燈籠體扶正器或是直接去掉扶正器。

（3）在硬地層或套管井內出現軟遇阻，可以采取對儀器串加重的方式進行施工。

（4）對有鍵槽卡可能的井段，在施工時可以在馬籠頭下部安裝1個三臂燈籠體扶正器，減小馬籠頭頂部進入鍵槽的幾率。

測井遇阻遇卡情況的發生，往往是鉆井參數、鉆井液性能綜合導致的結果，其原因不是單一的，在改變儀器串連接結構時沒有固定的模式，可以根據實際選擇以上一項或多項進行嘗試。

3 應用效果

塔河油田從2009年9月份開始進行測井前井眼準備，并改進完善了超深井測井工藝。在測井工作量逐年增加的情況下，工區測井遇阻遇卡情況得到有效控制，累計節約施工時效近6000h（見表2）。

表2 2009～2011年測井遇阻卡情況統計

4 結 論

（1）減少測井遇阻遇卡的核心是抓好鉆井過程的控制。如果鉆進過程中井眼（泥餅厚度大、擴徑嚴重、井斜方位變化大等）一旦形成，單靠測井前的一趟通井有時很難改善井眼性能。

（2）科學合理改變儀器串連接方式，可以在井況不易改善的情況下取得意想不到的效果，但前提是必須保證儀器串和電纜的安全。

[1]汪源，孫建軍，彭秀蘭.復雜井眼環境下測井遇阻、遇卡情況分析及對策[J].測井技術，2010，34（5）：501-504.

[2]蘇延福.優化鉆井液提高塔河油田測井成功率[J].鉆采工藝，2010，22（2）：129－130.

[3]孟貴生，聶朝強，張玉寧.酒東地區測井遇阻的原因分析和施工策略[J].石油儀器，2009，23（1）：64.

[4]張錦榮，陳亮.塔河油田AD區塊測井阻卡原因分析及對稱[J].石油鉆探技術，2008，36（4）：80－82.

[5]梁尚斌，潘從文.塔河油田碳酸鹽巖深層稠油油藏開發實踐新進展[M].北京：中國石化出版社，2011.