海水快鉆及深鉆大斜度井段技術的實踐探索及突破

劉永峰 覃建宇

摘 要：南海大位移井作業過程中，在淺地層大尺寸大斜度井眼使用泥漿鉆進中時常出現攜砂不徹底，下套管遇阻等復雜情況，工期長、時效低、費用也高。為解決大尺寸大斜度井眼鉆速提升瓶頸、鉆屑攜帶困難以及下套管遇阻等問題，探索嘗試在惠州某油田大位移井連續造斜井段采用海水快鉆深鉆，實際取得了鉆深及機械鉆速大幅提升及突破、時效翻倍、套管順利下入且未出現井壁穩定性等復雜情況。相關配套技術及工藝對今后簡化并提高大位移井淺地層連續造斜段以及大尺寸高狗腿井眼鉆進施工及設計具有指導及借鑒意義。

關鍵詞：海水深鉆;海水快鉆;連續造斜井段;大位移鉆井;大尺寸井眼

中圖分類號：TE242 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）02-0143-02

在南海東部惠州油田大位移井項目中，按照以往的作業實踐及經驗，淺層鉆進采用部分水解聚丙烯酰胺水基泥漿閉路循環鉆進，開發過程中出現多起鉆井液攜砂不徹底、鉆速偏低，下套管不到位等一系列問題，嚴重影響了鉆井安全及提速提效。為此，項目組根據第一性原理，大膽提出了利用海水快鉆、深鉆技術設想，實施下來，不但保證了井下安全，也實現了提速提效新突破[1]。

1地質概況

項目位于中國南海珠江口盆地，地層屬新生代沉積，所應用大位移井淺地層連續造斜井段以韓江組以上地層為主，項目六口井分兩批進行批鉆，詳見表1上部淺地層地質信息。

2典型井相關數據

2.1井身結構設計

該批次大位移井使用五開結構進行設計。具體井身結構設計如下：一開打樁錘入?609.6mm隔水導管至泥面以下55m;二開鉆表層?558.8mm井眼，下入?473.1mm表層套管;三開鉆?406.4mm連續造斜至水平井眼，下入?339.7mm套管;四開鉆?311.15mm水平井眼，下入?244.5mm套管;五開鉆?215.9mm井眼至設計井深，優質篩管防砂或中心管控水方式完井。

2.2淺地層連續造斜軌跡情況

該批次大位移井淺層造斜井段使用?558.8mm和?406.4mm兩個井段組合完成，其中使用?406.4mm井眼位連續造斜，完成直井段到水平井段的過渡。典型井軌跡數據見表2。

3連續造斜段鉆井難點

3.1井壁穩定性差、易卡鉆，套管下不到位

該油田大位移井連續造斜井段地層為為上中新統粵海組-中新統韓江組，由泥、粉砂質泥巖組成。膠結疏松，古河道發育，在垂深700m-890m井段砂礫巖層段發育普遍，地層薄弱，易漏失和發生井壁坍塌卡鉆。在前期探井及開發井中均出現表層縮徑、起下鉆遇阻遇卡以及套管無法下到位的情況卡鉆風險高，工程施工難度大。

3.2井眼清潔困難

由于淺部地層巖性以泥巖為主，以往在該區域鉆井過程中經常出鉆進液攜砂不徹底，井壁虛泥餅縮徑，起鉆困難并憋漏地層[2]。

3.3鉆井效率及速度十分低

使用常規泥漿鉆井，機械鉆速維持在20m/h-50m/h左右，機械鉆速低導致井眼裸露時間長，井下復雜情況頻發，淺地層作業耗時長。

4海水快鉆深鉆配套技術

4.1海水鉆進+膨潤土懸浮巖屑穩定井壁實現快速鉆進技術

（1）充分利用海水的分散溶解能力，配合膨潤土漿的高懸浮及攜帶能力，在易水化分散和易垮塌的上部地層，形成較大且干凈的井眼，同時利用海水對泥巖的分散特性，協助大幅提高鉆速，極大的縮短了鉆井周期，在井壁失穩周期內獲得了更多的時間窗口[1]。

（2）在連續造斜井段鉆進過程中，選用了高排量定向井工具（最大排量4500L/min），配合?149.2mm鉆桿使用，最大程度的提供足夠的環空返速，提高了井眼清潔效果，在?558.8mm和?406.4mm井眼中環空返速最大可達到0.7m/s的接近理想狀態[2]。

（3）鉆進過程中，用海水鉆進，每鉆進一柱，替1.5倍所鉆井眼體積的稠膨潤土提高井壁支撐穩定效果，同時懸浮未及時返出的鉆屑防止鉆屑沉降。可以計算好頂替量，保證停泵接立柱時搬土漿至少返至底部大鉆具以上，防止鉆屑下沉造成井眼攜砂效果不好以及井下鉆具沉砂卡鉆。

4.2優選鉆具組合及鉆井參數實現連續造斜鉆進技術

通過優選“牙輪加馬達”的鉆具組合，使用IADC115的銑齒牙輪鉆頭保證足夠的鉆頭攻擊力，配合高造斜率馬達（彎角1.5°，理論造斜率8°/30m以上），大排量高鉆壓，能夠保證在大井眼疏松地層的連續造斜能力，同時能夠最大限度的提高鉆進速度，極大的縮短了裸眼浸泡時間。鉆具組合： ?406.4mm牙輪鉆頭（噴嘴28*3+20）+?244.5mm馬達（彎角1.5°）+?241.3mm隨鉆測量工具+?203.2mm扶正器+ ?203.2mm浮閥接頭+?203.2mm非磁鉆鋌+?203.2mm定向接頭+?203.2mm配合接頭+?149.2mm加重鉆桿*3根+?203.2mm配合接頭+?203.2mm液壓震擊器+?203.2mm配合接頭+?149.2加重鉆桿*12根[3]。

4.3極限短起下縮短井眼暴露時間技術

在三口大位移井1600m深的連續造斜井段，第一口井中，在中間進行了一次短起下清潔井眼，到第二口井取消中途短起下，再到第三口井取消了全部短起下，一次性鉆至目的深度后，井眼墊滿1.5倍井眼容積的膨潤土漿，井眼裸露時間進一步減少，穩定性得到了極大的保障。即使中間因為天氣等待材料，也保障了后續套管的順利下到位。

4.4快速下套管縮短井眼暴露時間技術

在下套管方面，為了提高下套管速度，選用了液壓卡盤配合氣脹護絲技術。液壓卡盤直接節省了打背鉗及操作手動卡瓦，作業流暢性大幅提高，尤其是節省了前期下套管打背鉗的繁瑣操作;氣脹護絲在保護套管扣不受損傷的同時，拆卸護絲時間由原來普通護絲2min-3imn一個縮短至1s-2s一個，操作相當簡便。在本批井中下套管速度得到了極大的釋放，也實現了下入速度的新突破，13-3/8″套管實現了18.6根/小時，9-5/8″套管下入速度達到23根/小時。

5實踐效果及突破

5.1實踐效果

項目第一批海水淺地層快鉆井，在1000m當量井深全程平均機械鉆速達到205.45m/h。第二批實施深鉆探索，在連續造斜井段最大井斜73°的情況下，實現最深鉆井至1635m，全程平均機械鉆速達到了85.51m/h，?339.7mm套管最快下入速度達到了18.6根/小時，單井段作業周期較同等類型井節約工期3d-4d，實現了海水深鉆在深度及井斜角上的新突破[1，3]。

5.2 實踐突破

對比鄰近區域采用部分水解聚丙烯酰胺鉆井液體系所鉆數十口井，在井斜不變的情況下，平均機械鉆速提速達到210%，如果使用在連續造斜井段，可以有效完成水平段的過渡，即降低了鉆井液成本，又極大的縮短了鉆井周期，使得其中一口井以22.59d打破2018年中海油5000m～5500m井深水平井鉆井周期最短紀錄，各井鉆井周期平均降低35%以，上取得了良好的經濟及安全效益。

6結語

（1）使用海水替代部分水解聚丙烯酰胺鉆井液體系更好的解決了大尺寸井眼淺層連續造斜井段的井眼清潔問題，有效利用泥巖水化作用并輔助大排量循環攜砂以及采用膨潤土漿的懸浮巖屑并支持井壁，在大尺寸井眼中的清潔效果明顯好于部分水解聚丙烯酰胺鉆井液體系，且不會造成井壁穩定性方面的問題。

（2）在海水鉆井液體系的水化作用下，選用馬達牙輪鉆具組合并輔以高排量大鉆壓可以有效提高泥頁巖的破碎效果并大幅提高鉆井效率，極大的提高了鉆進速度。

（3）考慮井壁穩定性，需要盡可能降低井眼的浸泡時間，提高機械鉆速及取消短起下鉆均是是可行及十分有效的措施之一。

（4）在淺地層疏松井段，如果要實現連續大狗腿造斜效果，合適彎角的馬達鉆具表現效果良好，在用海水作為鉆井液鉆進中，也可以大幅提高機械鉆速，同時保證連續造斜效果。

參考文獻

[1] 葉周明，劉小剛，馬英文，等.膨潤土鉆井液深鉆技術在渤海某油田的應用[J].石油鉆采工藝，2015，37（06）：53-56.

[2] 鄧建明，劉小剛，馬英文，等.渤海油田鉆井提效新技術及其應用實踐[J].中國海上油氣，2016，28（03）：106-110.

[3] 魏宏安，張武輦，唐海雄.超大水垂比大位移井鉆井技術[J].石油鉆采工藝，2005（01）：1-5+8-79.