伊朗Y油田取心作業(yè)堵心現(xiàn)象分析

吳為(中國(guó)石化國(guó)際石油勘探開(kāi)發(fā)有限公司，北京100083）

伊朗Y油田取心作業(yè)堵心現(xiàn)象分析

吳為(中國(guó)石化國(guó)際石油勘探開(kāi)發(fā)有限公司，北京100083）

針對(duì)伊朗Y油田Sarvak地層和Faliyan地層具有溶孔發(fā)育、易破碎、地層巖性不均質(zhì)、軟硬交替的地層特點(diǎn)，以及? 311.1mm大井眼工具穩(wěn)定性差和?149.2mm小井眼巖心細(xì)易斷裂等難題。通過(guò)使用勝利油田Yb-8100和Y-670取心工具，優(yōu)化取心鉆具組合和取心參數(shù)，優(yōu)選取心鉆頭，摸索出了一套適合該地區(qū)特點(diǎn)的防堵取心技術(shù)措施。本文介紹了伊朗Y地區(qū)的地質(zhì)特征及取心難點(diǎn)，并對(duì)伊朗Y地區(qū)取心作業(yè)堵心現(xiàn)象發(fā)生的各種原因進(jìn)行了詳細(xì)分析，對(duì)指導(dǎo)伊朗Y區(qū)塊及附近其他區(qū)塊取心作業(yè)具有重要的參考價(jià)值。

易破碎；取心工具；堵心；取心收獲率

伊朗Y油田為中東地區(qū)少數(shù)整裝未開(kāi)發(fā)的大型油田之一，由于原有探井的地層資料不足或缺失，在油田一期開(kāi)發(fā)的過(guò)程中急需布置一些關(guān)鍵井來(lái)進(jìn)一步摸清該油田的儲(chǔ)量分布及油藏特性。關(guān)鍵井作業(yè)過(guò)程中的鉆井取心對(duì)于了解該區(qū)域的儲(chǔ)量分布和油藏特性具有不可替代的作用。同時(shí)，由于該區(qū)域已有的地質(zhì)資料和工程施工資料的限制，且兩個(gè)取心層位Sarvak層(主要取心層位在Sarvak2和Sarvak4)和Fahliyan層各自具有不同的地層特性，取心地層的孔洞發(fā)育，地層巖性破碎，地層夾層不均等，極易在取心過(guò)程中發(fā)生堵心現(xiàn)象，影響巖心收獲率[1]。為此，本文對(duì)取心作業(yè)過(guò)程中堵心現(xiàn)象發(fā)生的原因和堵心后采取的措施進(jìn)行了詳細(xì)分析，形成了一套適合該地區(qū)預(yù)防堵心技術(shù)的措施，為該油田下一階段開(kāi)發(fā)過(guò)程中的鉆井取心作業(yè)提供了經(jīng)驗(yàn)。

1 取心作業(yè)基本情況

Y油田共完成了APP1、F9、F14、F15、APP3、APP2六口井取心任務(wù)，取心總進(jìn)尺914.52m，總心長(zhǎng)787.30m，平均收獲率86.1%，平均單筒進(jìn)尺13.86m。具體取心數(shù)據(jù)見(jiàn)表1所示。

表1 Y油田取心數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

2 堵心因素分析

Y油田取心作業(yè)6口井，總共取心66筒次。其中33筒次出現(xiàn)了堵心現(xiàn)象，取心進(jìn)尺386.90m，巖心長(zhǎng)268.90m，取心收獲率69.3%，平均單筒進(jìn)尺為11.72m。未出現(xiàn)堵心現(xiàn)象的筒次為33筒次，取心進(jìn)尺527.62m，巖心長(zhǎng)519.21m，取心收獲率98.4%，平均單筒進(jìn)尺15.99m。由此可見(jiàn)，取心過(guò)程中發(fā)生堵心是影響取心收獲率和單趟取心進(jìn)尺的主要原因。Y油田堵心數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 Y油田堵心數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

APP2 APP3 F9 F14 F15合計(jì)Sarvak Sarvak Fahliya n Sarvak Fahliya n Sarvak Sarvak Fahliya n 4 2 3 1 0 5 3 4 1 6 66 3 1 1 6 2 2 2 4 3 3 35．00 15．50 9．80 85．53 22．40 13．52 51．00 46．40 386．90 11．86 13．83 9．80 79．56 17．50 11．00 17．46 30．00 268．09 33．90 89．20 100．00 93．00 78．10 81．40 34．20 64．70 69．30 11．67 15．50 9．80 14．26 11．20 6．76 25．50 11．60 11．72

取心作業(yè)過(guò)程中引起堵心的因素很多，地層的不確定性、取心作業(yè)參數(shù)的選擇、取心工具的組合等都能夠引起堵心[2-5]；同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)取心工程師對(duì)堵心現(xiàn)象的準(zhǔn)確判斷對(duì)提高取心收獲率也至關(guān)重要。Y油田6口井的取心作業(yè)過(guò)程中這些現(xiàn)象基本都發(fā)生過(guò)。

2.1 地層因素

Sarvak、Fahliyan層巖性主要為灰?guī)r，但從所取巖心發(fā)現(xiàn)Sarvak、Fahliyan層局部地方巖性不純，含有晶體雜質(zhì)，地層孔隙裂縫發(fā)育泥質(zhì)充填，疏松且易破碎，這種地層的巖心抵抗側(cè)向力弱，當(dāng)鉆具稍有彎曲就很容易造成巖心在鉆頭處折斷堵心，堵心后還容易磨心，從而影響了取心收獲率。其中APP1、APP2、F15三口井堵心現(xiàn)最為明顯，堵心筒次占總?cè)⌒耐泊伪壤^高。

2.2 取心參數(shù)

取心作業(yè)過(guò)程中應(yīng)根據(jù)所取地層巖心特點(diǎn)來(lái)選取合理的取心參數(shù)，取心參數(shù)主要包括鉆壓和轉(zhuǎn)速。

2.2.1 鉆壓

Y油田取心作業(yè)從鉆壓角度分析，鉆壓值為10-30KN取心鉆進(jìn)時(shí)，取心平均收獲率為88.0%，而鉆壓值大于30KN取心鉆進(jìn)時(shí)，取心平均收獲率為77.9%。可見(jiàn)采取小鉆壓10-30KN取心鉆進(jìn)，有利于提高巖心收獲率[3-4]。

2.2.2 轉(zhuǎn)速

如果鉆頭吃入地層的深度不變，轉(zhuǎn)速提高，鉆速也會(huì)增快，巖心入筒的時(shí)間隨之縮短，有利于提高巖心收獲率。但較高的轉(zhuǎn)速會(huì)使鉆頭發(fā)生擺動(dòng)，增大其橫向作用力和鉆柱的離心力，這很容易引起堵心和卡心現(xiàn)象的發(fā)生[6]。為保證取心效果，轉(zhuǎn)速宜采用較低轉(zhuǎn)速[1]。

6口井取心作業(yè)實(shí)踐已經(jīng)表明，低轉(zhuǎn)速（50-60r/min）、小鉆壓(10-30KN)的取心方案在伊朗Y地區(qū)Sarvak及Fahliyan地層是切實(shí)可行的。

2.3 取心方式

Y油田采用單筒取心作業(yè)方式共4筒次，平均單趟取心進(jìn)尺6.10m；雙筒取心作業(yè)46筒次，平均單趟取心進(jìn)尺13.66m；三筒取心作業(yè)方式16筒次，平均單趟取心進(jìn)尺16.35m。三種取心方式中，單筒取心作業(yè)方式平均收獲率最高，三筒取心作業(yè)方式最差，不同取心方式收獲率對(duì)比見(jiàn)圖1。單筒取心作業(yè)方式雖然收獲率最高，但平均單筒進(jìn)尺較少，考慮到鉆井作業(yè)較高的日費(fèi)成本，僅推薦在破碎易丟心地層采用單筒取心作業(yè)方式。雙筒取心作業(yè)方式與三筒取心作業(yè)方式相比，雙筒取心平均收獲率高13個(gè)百分點(diǎn)，且平均單筒進(jìn)尺只少2.69m。

圖1 不同取心方式收獲率對(duì)比圖

3 堵心后的技術(shù)措施

Y油田取心作業(yè)發(fā)生堵心33筒次，有的筒次收獲率很低，有的筒次收獲率受到的影響不大。主要有以下三種情況：一是堵心發(fā)現(xiàn)后，割心起鉆決定及時(shí)；二是堵心發(fā)現(xiàn)后，認(rèn)為地層較硬，采取措施處理，沒(méi)有及時(shí)起鉆；三是堵心現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，誤判斷進(jìn)入泥巖層造成的鉆時(shí)變慢或無(wú)明顯堵心現(xiàn)象而沒(méi)有及時(shí)割心起鉆。

3.1 堵心發(fā)現(xiàn)后及時(shí)割心起鉆

堵心現(xiàn)象后在30分鐘內(nèi)及時(shí)割心的有10筒次，取心進(jìn)尺111.41m，巖心長(zhǎng)105.36m，收獲率94.6%，平均單筒進(jìn)尺11.14m，如見(jiàn)表3所示。

表3 堵心后及時(shí)處理后的取心數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3.2 堵心發(fā)現(xiàn)后采取措施處理但未及時(shí)割心起鉆

發(fā)現(xiàn)堵心后未及時(shí)割心的情況有兩種，一是發(fā)現(xiàn)堵心后采取一定的措施能夠解堵，這種情況能夠繼續(xù)進(jìn)行取心鉆進(jìn)，但在這樣會(huì)使部分巖心丟失；另一種情況是發(fā)現(xiàn)堵心現(xiàn)象后采取一定的技術(shù)措施未能解堵，然后再起鉆，這種情況使得堵心后的巖心不能進(jìn)入巖心筒，甚至?xí)⑸喜繋r心磨掉。上述兩種情況在Y一期取心共出現(xiàn)了12筒次，取心進(jìn)尺96.29m，巖心長(zhǎng)74.34m，收獲率77.2%，平均單筒進(jìn)尺8.02m，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

表4 堵心判定后未能夠及時(shí)割心取心數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

合計(jì)9 -2919．00-2930．31 -11．31 96．29 8．81 74．34 77．90% 77．20%

3.3 堵心發(fā)現(xiàn)后誤判斷未及時(shí)割心起鉆

堵心發(fā)生的現(xiàn)象在每個(gè)區(qū)塊、每個(gè)地層、每個(gè)筒次都可能不一樣，有的時(shí)候堵心現(xiàn)象很明顯，有的時(shí)候從各個(gè)參數(shù)并不能夠看出堵心，因此對(duì)于取心過(guò)程中判斷是否堵心的難度很大。Y一期取心共有11筒次取心作業(yè)未能夠及時(shí)判斷出堵心，取心進(jìn)尺179.20m，巖心長(zhǎng)88.39m，收獲率49.3%，平均單筒進(jìn)尺16.29m。具體數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 堵心后未及時(shí)發(fā)現(xiàn)取心數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

通過(guò)對(duì)上述三種情況的綜合分析，三種情況在實(shí)際的取心作業(yè)中都存在一個(gè)共同特點(diǎn)是：都有鉆時(shí)變慢、扭矩降低和鉆壓回落緩慢現(xiàn)象[5]。因此加強(qiáng)地面設(shè)備及儀器、儀表的觀(guān)察、分析與判斷。已經(jīng)確定為堵心或其他非正常狀況時(shí)，應(yīng)果斷割心起鉆，避免長(zhǎng)時(shí)間的磨心而造成巖心丟失。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）針對(duì)伊朗西部地區(qū)碳酸鹽儲(chǔ)層特征，推薦雙筒取心的作業(yè)方式，在地層較硬且均質(zhì)性好、巖心成柱性好的地層，可以嘗試三筒取心。

（2）小鉆壓、低轉(zhuǎn)速、低排量的取心參數(shù)，在保證取心機(jī)械鉆速的同時(shí)，可以有效降低灰?guī)r地層破碎造成的卡心和堵心的發(fā)生機(jī)率。

（3）建議在取心作業(yè)過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)取心參數(shù)的監(jiān)測(cè)與研究，通過(guò)參數(shù)的變化準(zhǔn)確判斷堵心問(wèn)題，及時(shí)割心起鉆，提高取心收獲率。

（4）建議針對(duì)該地區(qū)的地層特性，展開(kāi)取心工具在不同地層、不同參數(shù)下的力學(xué)性能研究。

[1] 吳為，寧文學(xué)，司英暉.YD油田鉆井取心技術(shù)難點(diǎn)及對(duì)策[J].石油鉆探技術(shù)，2015,43(3):18-22.

[2] 成景民，馮會(huì)斌，王治中，等.深井灰?guī)r破碎地層取心技術(shù)及應(yīng)用[J].鉆采工藝，2006，29(3):26-28.

[3] 李偉成，陳曉斌，陳立，等.提高碳酸鹽巖破碎地層取心收獲率技術(shù)[J].鉆采工藝，2006，30(2):37-39.

[4] 周成貴.在取心鉆進(jìn)中產(chǎn)生磨心的原因及其預(yù)防[J].鉆采工藝，1990，13(4):15-17.

[5] 王興武，李讓?zhuān)跞f(wàn)紅.我國(guó)西部地區(qū)超深井鉆井取心技術(shù)[J].天然氣工業(yè)，2010，30(11):63-66.

[6] 王昭平.伊朗雅達(dá)油田F9井中長(zhǎng)筒取心技術(shù)探討[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)[J],2013(7):110-112.

國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)31項(xiàng)目04課題01任務(wù)“復(fù)雜地層安全快速鉆井關(guān)鍵技術(shù)研究”（編號(hào)：2011ZX05031-004-001）部分研究?jī)?nèi)容。

吳為（1982-），男，漢，湖北天門(mén)人，工程師，碩士，2009年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（北京）油氣井工程專(zhuān)業(yè)，主要從事海外鉆井技術(shù)管理及科研等工作。