南海東部深層定向井防電測卡“S”井身設計及應用

李世舉，夏竹君，盧昌，李朝，王世磊

(中海油能源發展股份有限公司工程技術深圳分公司，深圳 518067)

0 引言

南海東部勘探走向中深層，深層井越來越多，為控制作業成本，井身結構簡化，裸眼越來越長，最長裸眼段達到3500 m；為實現多目標兼探，定向井占比也越來越高，新的勘探形勢下，電纜測井作業風險極大，因此防電纜測井卡井身設計方案非常必要[1-4]。以H-1dSa井為例，介紹南海東部深層定向井A井目的層直井段防電測卡井身設計方案及應用情況。

1 概況

惠州某構造被一條北西西向斷層分隔為A、B、E三塊，E塊位于斷層上升盤，下降盤為A塊和B塊。鑒于惠州某構造的復雜性，對該構造進行整體勘探部署，提出惠州某構造E塊和A、B塊采用1井3眼的方式進行鉆探，計劃自H-1d井800 m側鉆H-1dSa井，鉆探構造西南部的A塊。鉆探主要目的層為珠海組-恩平組，次要目的層為珠江組下段、前古近系潛山。

2 井身優化設計

2.1 鄰井風險調查

收集惠州某構造鄰近區塊近半年10口井作業情況，僅4口直井電測作業較為順利，其余6口井斜24°～31°的定向井均出現復雜情況或打撈。本井為了取全各類測井資料，必須優化井身結構，將目的井段設計為直井段，降低作業風險。

而通過對近十年電測遇卡的測井項目、井型井斜、裸眼長度、鉆井液比重等多方面深入分析研究，發現存在以下特點：(1)遇卡井型主要為定向井，遇卡打撈的井中定向井占比63.6%；(2)遇卡項目主要為測壓取樣占63.6%、旋轉井壁取心22.7%，該兩項占比超過86%；(3)遇卡井中裸眼長度超過1000 m的井占比72.7%；(4)最大壓差超過6.89 MPa的井占比68.2%。電纜測井作業風險極大，防電纜測井卡井身設計方案非常必要。

2.2 “S”型井眼可行性分析

如圖1所示，為了分析“S”型井眼設計，從本井鉆探的地質目的、工程安全、電測作業安全、綜合成本等分析將目的井段設計為直井段的可行性。從地質目的方面，其他目的層疊合性好，具備設計成直井段的地質條件；從工程安全考慮，閉合位移1554.53 m，可將造斜段集中在非目的層，且用套管封固；從電測作業安全方面分析，鄰近區塊10口井電測作業中，僅4口直井電測較為順利，說明直井的電測作業風險更低；從綜合成本高低考慮，與挪井位打直井相比，現井眼側鉆能節省約7天鉆機時間，可節約更多的勘探成本。綜合分析認為，“S”型井眼設計，將目的井段設計為直井段的方案是可行的。

圖1 “S”型井眼示意圖

2.3 “S”型井眼優勢分析

綜合分析地質目的、工程作業安全、資料錄取風險、綜合成本，最終確認在非目的層31.12 cm(12.25 in)井段完成造斜和降斜并用套管封固，21.59 cm(8.5 in)直井段揭開目的層，形成“S”型井眼，實現資料錄取目的。

本井“S”型井眼設計方案的優勢主要為：(1)21.59 cm井段鉆具托壓概率小，有利于快速鉆進；(2)“變斜為直”，電測儀器摩阻減小，相對下入較容易；(3)儀器和電纜不貼底邊，減少臺階阻卡和電纜吸附卡；(4)井壁巖屑或掉塊堆積概率降低，儀器遇卡風險降低。

2.4 “S”型井眼難點分析

本井“S”型井眼設計方案的難點主要為：(1)31.12 cm(12.25 in)井段軌跡復雜，井斜最大43.87°，不利于井眼清潔；(2)“S”型井眼井斜先增后降，鉆進摩阻扭矩較大；(3)套管下入難度增加。

2.5 “S”型井眼優化設計

本井“S”型井眼設計方案時針對以上難點進行研究，制定了相應的改進措施：(1)提高鉆井液動塑比，提高巖屑攜帶能力；(2)提高鉆井液潤滑性，多次驗證鉆井摩阻扭矩適宜；(3)套管下入前墊入高潤滑能力泥漿，提前進行模擬校核，套管采用半掏空，并準備循環頭。

3 “S”型井眼實施

3.1 井身結構

根據以上研究，設計井號為H-1dSa井，如圖2所示，水深108.00 m，補心海拔25.0 m，設計井深5190.00 mMD/4625.00 mTVD，鉆探主要目的層為珠海組-恩平組，次要目的層為珠江組下段、前古近系潛山，在非目的層集中造斜，且用套管封固，在鉆探目的層段設計為直井段，整體井身結構呈現為“S”型井眼。

圖2 H-1dSa井井身結構示意圖

3.2 電纜測井實施

根據勘探地質設計要求，在目的層段要進行測壓取樣和旋轉井壁取心作業，在 H-1dSa井21.59 cm(8.5 in)井段，由斯倫貝謝提供井下儀器和地面采集系統，超大直徑探針、速星模塊、超高壓泵、多取樣瓶模塊組合下井，流體識別模塊為IFA，MDT多取樣模塊(MRMS_1)設置為低震動(low-shock)取樣模式；旋轉井壁取心作業工具為MRCT/GR。為實現設計目的，針對提到的測井作業難點及措施方案，本井在電纜測井過程中解決方案如下：

(1)針對井眼清潔度，采用工程處理措施，主要是主動劃眼修整關鍵井段井壁和大排量循環至無明顯巖屑返出。

(2)針對井壁穩定性，采用鉆井液性能調整方式，例如增加PF-FT-1、PF-NRL提高鉆井液封堵能力；增加XP20N、PD-RESIN提高控制高溫失水能力；增加PF-EXLUBE、PF-LUBE HT提高潤滑性；增加Dristemp、PF-DFL 180抗高溫聚合物和PF-COK提高抗溫能力和抑制性，改善鉆井液的抗溫性、潤滑性、封堵性和控制高溫高壓濾失量，確保井壁穩定性。

(3)針對電測阻卡風險，一方面精簡儀器組合、優選扶正器，用更靈活的飛輪代替扶正器，如圖3所示，現場交底預案完備；另一方面是電測操作步驟明確、應急預案完備等，以降低電測阻卡風險。

圖3 改井測井工具扶正器

4 應用效果分析

本井在21.59 cm(8.5 in)井段順利進行測井作業五次，其中地層測試作業兩次、旋轉井壁取心作業三次，測井時間累計142.75 h，儀器起下過程中無明顯阻卡。

本井在目的層段的77個深度點進行測壓，其中包含有效點32個、超壓點2個、低滲點7個、致密點19個、失封點17個，經過泵抽取樣，清楚認識了ZJ530、ZH121、ZH130、ZH132層的物性以及流體性質，達到了最初設計的目的。其中在深度4410.46 m測壓取樣過程中，泵抽509 min結束后，依靠儀器自重放活儀器，沒有遇阻遇卡現象發生，如圖4所示。

圖4 在深度4410.46 m測壓取樣過程圖

本井在目的層段設計45個深度點進行旋轉井壁取心，作業3次，實取45個深度點45顆心，收獲率100%，壁心處泥餅質量較好，出井儀器無夾帶掉塊。

5 結論

通過對海上油田深層定向井“S”型井眼防電纜測卡的井身設計研究，在非目的層31.12 cm(12.25 in)井段完成造斜和降斜并用套管封固，在21.59 cm(8.5 in)井段采用直井段揭開目的層，形成“S”型井眼，并通過優化鉆井液性能，確保井壁穩定性，優選飛輪代替傳統的測井工具扶正器等措施，最終實現資料錄取目的，效果良好，目前已在南海東部推廣應用。