提速堵漏鉆具組合在渤海勘探鉆井中的應(yīng)用

李林波 徐鯤 張磊 陳冬毅 李文龍

中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司 天津 300459

隨著渤海油田向深部復(fù)雜地層進(jìn)軍，深部地層、邊緣斷塊的勘探比重逐漸增加，古近系及潛山地層可鉆性差、斷層及破碎帶發(fā)育程度高問(wèn)題日益凸顯[1]，常規(guī)提速鉆具組合受限于工具通徑，堵漏材料通過(guò)性有限，無(wú)法滿(mǎn)足防漏堵漏工作需要，而常規(guī)大通徑鉆具組合無(wú)法滿(mǎn)足提速要求，導(dǎo)致高漏失風(fēng)險(xiǎn)井需頻繁更換鉆具組合，行程機(jī)械鉆速無(wú)法有效提高。在此背景下，優(yōu)選出適用性強(qiáng)的提速堵漏鉆具組合尤為重要，會(huì)直接改善渤海深部地層、邊緣斷塊的勘探效率。

針對(duì)可鉆性差問(wèn)題，主要解決思路主要為：應(yīng)用井下動(dòng)力鉆具，提高破巖效率；應(yīng)用井斜管控組合，充分釋放參數(shù)。常用井下動(dòng)力組合包括高扭及超高扭馬達(dá)、扭力沖擊器、復(fù)合沖擊器等；常用井斜管控組合包括垂直導(dǎo)向（PV組合）、MWD組合、直徑測(cè)斜儀組合等。常規(guī)工具通徑有限，不同工具，對(duì)堵漏材料顆粒粒徑及濃度要求不一，通常帶有渦輪機(jī)構(gòu)的井下動(dòng)力鉆具及井斜監(jiān)測(cè)工具無(wú)法通過(guò)大顆粒、高濃度的堵漏材料，如何優(yōu)選提速堵漏鉆具組合，適應(yīng)高漏失風(fēng)險(xiǎn)地層提效需要成為當(dāng)務(wù)之急。

1 提速堵漏鉆具組合

1.1 提速堵漏鉆具組合優(yōu)選

渤海油田常用的井斜監(jiān)測(cè)工具主要有MWD、直井測(cè)斜儀，堵漏材料顆粒直徑要求高，最佳為直井測(cè)斜儀，可以通過(guò)堵漏材料直徑為8mm；主要的井下動(dòng)力鉆具例如沖擊器、高扭馬達(dá)等，堵漏材料顆粒及濃度要求低，但無(wú)法監(jiān)側(cè)井斜，需控制參數(shù)作業(yè)。綜合堵漏材料通過(guò)性及防斜提速要求，選擇PV配合直井測(cè)斜儀、堵漏短節(jié)組合，既滿(mǎn)足防漏堵漏需求，又能監(jiān)測(cè)、控制井斜，同時(shí)釋放參數(shù)，達(dá)到鉆井提速的效果。本組合有以下特點(diǎn)：

滿(mǎn)足提速要求：垂直導(dǎo)向鉆具能夠有效釋放鉆壓，直井測(cè)斜儀能夠監(jiān)測(cè)井斜，評(píng)估垂直導(dǎo)向工作狀態(tài)；堵漏材料通過(guò)性強(qiáng)：鉆具組合支持8mm以下堵漏顆粒通過(guò)，允許堵漏材料濃度99.75kg/m3；

使用本鉆具組合時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)易漏失地層的高效治理，不同漏失情況下的處理對(duì)策分別是：

（1）預(yù)堵漏作業(yè)：可直接在井漿中添加小顆粒堵漏材料，不影響正常作業(yè)；

（2）微漏/小漏處理：可直接泵入小-中顆粒橋堵漿，節(jié)省更換鉆具組合時(shí)間；

（3）中-大漏處理：可打開(kāi)堵漏短節(jié)，泵入大顆粒、高濃度橋堵漿，提高處理效率，降低井控風(fēng)險(xiǎn)及鉆井液損失。

1.2 工作原理

直井測(cè)斜儀包含井下儀器與地面設(shè)備兩部分，實(shí)現(xiàn)井斜測(cè)量、數(shù)據(jù)傳輸、信號(hào)解碼功能，結(jié)構(gòu)如下圖所示。該工具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，相較于原來(lái)的直井測(cè)斜儀，取消了常規(guī)的渦輪結(jié)構(gòu)，增加脈沖發(fā)射器尺寸，加大結(jié)構(gòu)間隙；堵漏材料通過(guò)性強(qiáng)：可通過(guò)堵漏材料尺寸8mm，允許堵漏材料濃度99.75kg/m3，因此，可實(shí)現(xiàn)大顆粒、高濃度堵漏材料通過(guò)，滿(mǎn)足易漏地層井斜監(jiān)測(cè)需求，有效釋放鉆壓。使用直井測(cè)斜儀可以在中途測(cè)量井斜，評(píng)估垂直導(dǎo)向工具的工作狀態(tài)，避免井斜出現(xiàn)較大的抬升。

圖1 脈沖器結(jié)構(gòu)示意圖

PV（Power V）是斯倫貝謝公司開(kāi)發(fā)的一套全自動(dòng)垂直鉆井工具，其特點(diǎn)是能夠自動(dòng)找回垂直并全程保持垂直角度，無(wú)需地面及人工干預(yù)[2]。Power V由指揮中樞CU和機(jī)械執(zhí)行裝置BU組成，其工作原理是：開(kāi)泵后，發(fā)電機(jī)發(fā)電，陀螺儀測(cè)量井底的井斜與方位，其內(nèi)部電子控制部分會(huì)根據(jù)測(cè)量結(jié)果固定在某一方位上，從而達(dá)到控制要求。而B(niǎo)U主要由三個(gè)伸縮塊和一個(gè)鉆井液導(dǎo)流閥組成，伸縮塊的伸縮由鉆井液導(dǎo)流閥控制。使用PV可以釋放鉆井參數(shù)，保持井眼在大鉆壓下處于垂直狀態(tài)。

表1 直井測(cè)斜儀允許堵漏材料濃度

循環(huán)堵漏短節(jié)安放在精密的井下鉆具上方，主要作用是在保證下部精密儀器安全的前提下，定位注入堵漏材料，解決現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的井漏問(wèn)題[3]。堵漏短節(jié)結(jié)構(gòu)針對(duì)性強(qiáng)，具有多水眼設(shè)計(jì)（12cm2×5），專(zhuān)為堵漏材料通過(guò)設(shè)計(jì)；且具有較高的靈活性，設(shè)計(jì)的補(bǔ)球短節(jié)，可同時(shí)容納18個(gè)開(kāi)關(guān)球，滿(mǎn)足6次井下開(kāi)關(guān)，堵漏作業(yè)結(jié)束后可快速恢復(fù)鉆進(jìn)；且工具適用性強(qiáng)，適用于所有鉆具配置，最大作業(yè)井斜85°，允許其他鉆具內(nèi)作業(yè)（投球、測(cè)井）。當(dāng)發(fā)生井漏后的作業(yè)步驟為：

（1）投大球至球座位置，憋壓打開(kāi)循環(huán)通道；

（2）再次投入小球，將下部循環(huán)通道封堵，開(kāi)始堵漏；

（3）堵漏結(jié)束后，再次投入大球，憋壓將兩球頂入下部補(bǔ)球器位置；

（4）建立正循環(huán)，開(kāi)始鉆進(jìn)作業(yè)。使用堵漏短節(jié)可以滿(mǎn)足在鉆進(jìn)過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)免起下鉆快速堵漏，發(fā)生惡性漏失后快速使用高濃度隨鉆堵漏材料作業(yè)模式，可以有效提高易漏地層作業(yè)效率。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

渤海油田某深層探井是一口部署在渤海南部海域中西南洼、渤中南洼和渤中主洼之間的近南北向構(gòu)造脊的預(yù)探井。本井設(shè)計(jì)井深5525m。完鉆層位太古界，在東二下-沙河街組存在漏失風(fēng)險(xiǎn)。

本井8-1/2″井眼鉆進(jìn)至3530m（東二下段）發(fā)生漏失，瞬時(shí)漏速50～60m3/h，采用橋堵漿堵漏失敗，采用簡(jiǎn)易鉆具強(qiáng)鉆方式，維持鉆井液堵漏材料濃度，強(qiáng)鉆至3762m，更換光鉆桿進(jìn)行雷特承壓堵漏，成功。

地質(zhì)部門(mén)預(yù)測(cè)，-3978～-4154m存在漏失風(fēng)險(xiǎn)段，本井段需揭開(kāi)太古界中完，無(wú)法提前中完封固上部破碎地層，為滿(mǎn)足高漏失風(fēng)險(xiǎn)下的高效鉆進(jìn)，更換PV+直井測(cè)斜儀+堵漏短節(jié)鉆具組合，鉆進(jìn)至中完井深4341m，期間漏速3～20m3/h波動(dòng)，根據(jù)漏速，持續(xù)性加入PF-SEAL、BLN1、BLN2等不同粒徑堵漏材料，后續(xù)測(cè)井及下套管作業(yè)順利。機(jī)械鉆速對(duì)比如表2：

表2 應(yīng)用提速效果對(duì)比

通過(guò)上表可以看出，使用提速堵漏鉆具組合鉆進(jìn)可以大幅提高漏失地層的機(jī)械鉆速，較常規(guī)簡(jiǎn)易鉆具組合提高200%。

3 結(jié)論

（1）優(yōu)選了PV配合直井測(cè)斜儀、堵漏短節(jié)的組合，可以實(shí)現(xiàn)漏失地層快速治理，提高作業(yè)效率；

（2）介紹了提速堵漏鉆具組合的工作特性，介紹了本組合的作業(yè)原理；

（3）針對(duì)提速堵漏鉆具組合在渤海某探井的應(yīng)用情況進(jìn)行了分析，使用提速堵漏鉆具組合較常規(guī)簡(jiǎn)易鉆具組合的機(jī)械鉆速提高了200%。