TasW-1井鉆井復雜情況處理技術

李作賓

(中國石化國際石油勘探開發公司,北京 100191)

TasW-1井是哈薩克斯坦濱里海盆地東部SAGIZ區塊上的一口鉆探鹽間油氣藏的預探井。該井位于SAGIZ區塊東南部、塔斯杜克(Taskuduk)構造西側,鉆探目的是探明塔斯杜克西部鹽間構造上二疊構造較高部位的含油氣情況。該井設計井深3 500.00 m,預計鹽巖層段在1 203.00～2 596.00 m (實際鹽膏層頂部井深 1 240.00 m,實鉆至井深3 820.00 m未鉆穿),鹽膏層以NaCl為主,頂部含膏層,局部夾泥巖薄層,預計油層位置2 620.00～3 450.00 m[1-2]。設計套管程序:Φ508.0 mm×150.00 m+Φ339.7 mm×1 200.00 m+Φ244.5 mm× 2 610.00 m+Φ177.8 mm×3 500.00 m。該井的實際井身結構見圖1。

該井在實鉆過程中,由于地質條件復雜,地層預測不準等原因,遇到了套管下入困難、斷套管、鹽巖層中卡鉆以及嚴重井塌等復雜情況?，F場施工人員經過認真分析,制訂了合理的技術措施,較好地解決了該井在鉆井過程中的井下復雜情況,保證了該井安全鉆達設計層位,同時也為這一地區鉆井復雜情況的處理積累了寶貴經驗。

1 Φ508.0 mm表層套管下入遇阻

TasW-1井鉆至井深169.00 m時,循環、起鉆正常,但在Φ508.0 mm表層套管下入過程中嚴重遇阻,下至井深63.80 m時,大鉤突然放空,采取下壓、沖通、接循環頭沖洗、反復轉動下放等措施,仍不能通過。分析其原因,認為是井眼循環不徹底,套管下入時刮拉井壁,形成了砂橋;又根據遇阻位置固定不變的跡象,判斷是井塌或較大的落物所致。起出套管發現套管鞋周邊有明顯磨痕。

圖1 TasW-1井實鉆井身結構

使用原鉆具通井,鉆頭在原套管遇阻處并沒有明顯的遇阻顯示,為使套管能夠順利下入,在40.00～80.00 m井段沖劃約20 h后下鉆到井底,調整鉆井液性能(密度由1.13 kg/L提高至1.20 kg/L,黏度由40提高至45 s)進行循環,然后在井底注入密度1.40 kg/L、黏度80 s的稠漿,封井起鉆。

第二次下套管,仍在井深63.80 m遇阻,進一步分析認為由于通井沒有明顯的遇阻顯示,反復沖洗、下壓,遇阻點也沒有變化,基本可以排除井塌或落物的可能性。結合表層鉆進情況初步判斷是在井深63.80 m的軟地層以下鉆遇了硬巖石夾層,由于巖面傾斜,鉆夾層時極易偏斜,鉆過夾層鉆頭又進入軟地層并很快恢復到垂直狀態,從而在此處形成臺肩。因鉆具柔性較好且牙輪鉆頭的牙輪可以轉動,下鉆時鉆頭容易通過,但Φ508.0 mm表層套管柱剛性強、套管鞋也沒有可轉動的部件,套管在臺肩上遇阻不能通過。

要解決該問題,一般應使用Φ660.4 mm穩定器劃眼來破除臺肩,但在現場沒有Φ660.4 mm穩定器。為了能及時解決該問題,技術人員利用現有材料,使用Φ508.0 mm套管接箍和廢舊套管頭殼體,設計制造了專用于鏟除井眼臺肩的通井工具,其最大外徑為600.0 mm、形狀類似銑鞋,見圖2。利用該工具在60.00～70.00 m井段反復沖、銑,破壞臺肩,修整井眼。在該過程中,井口返出硅質砂巖和褐色泥巖鉆屑,質地非常堅硬,而鄰近地區沒有鉆遇過這樣巖性的地層。破除臺肩修整井眼后使用Φ660.4 mm鉆頭再次通井到底,Φ508.0 mm表層套管順利下至井深168.25 m,并正常完成表層套管固井作業。

圖2 通井銑鞋

2 Φ339.7 mm技術套管兩次斷脫

二開使用Φ444.5 mm鉆頭鉆至井深1 240.00 m,下入Φ339.7 mm技術套管時接第111根套管上提時,套管脫扣落井,魚頂位置在井深104.76 m處,魚長1 134.04 m。采用Φ317.8 mm打撈矛打撈,當打撈起落魚,打撈矛接近井口時,再次從第110根套管斷脫落井,僅撈出了一根套管。這時魚頂位置在井深114.89 m處,魚長1 125.90 m,重新下入打撈矛,順利撈起落魚。

檢查脫扣套管的公扣和母扣,扣形基本完好,僅扣尖有輕微磨掛;核對上扣情況,扭矩曲線表明上扣扭矩也達到了要求;但在檢測螺紋時發現,該批套管的絲扣加工精度存在比較嚴重的問題。

3 三開鹽巖層卡鉆

該井三開鉆至井深3 098.50 m時,鉆時由15.3 min/m降至6.9 min/m,停轉盤上提鉆具準備劃眼,懸重由1 280 kN上提至1 600 kN,鉆具遇卡,啟動轉盤轉動、大力提放無效,鉆具卡死?？ㄣ@時的鉆井液性能:密度1.38 kg/L,黏度65 s,API濾失量4.2 mL,泥餅厚度0.4 mm,含砂量0.3%,靜切力1.0/8.0 Pa,pH值9.5;鉆具組合:Φ311.1 mm鉆頭+ Φ228.6 mm鉆鋌×27.30 m+Φ203.2 mm鉆鋌× 81.96 m+Φ177.8 mm鉆鋌×54.74 m+Φ127.0 mm加重鉆桿 ×83.17 m+Φ127.0 mm鉆桿 × 2 841.42 m。

由于三開一直在鹽巖層中鉆進,因此,認為鉆井液密度偏低、鹽巖縮徑速率大是卡鉆原因[3]?？ㄣ@發生后,先將全井鉆井液密度由1.38 kg/L提高至1.42 kg/L,然后配淡水解卡液,其配方為:20 m3清水+2 t膨潤土+200 kg CMC+200 kg SR-301,并將其加重至1.20 kg/L,注入到鉆頭位置,浸泡的同時上提下放活動鉆具,上提1 600 kN,下放至1 000 kN。浸泡7.5 h,上提1 800 kN解卡,恢復正常鉆進。

4 鉆井液密度降低引起的井下復雜情況

該井三開鉆至設計中完井深2 610.00 m時,因鹽巖層未被鉆穿,繼續鉆進至井深3 125.00 m時,鉆屑中泥、砂質含量增加,判斷鹽巖層已經被鉆穿,決定中完下套管,此時鉆井密度1.57 kg/L。中完過程中,測井、通井比較順利,但Φ244.5 mm套管下至井深3 102.06 m時遇阻,采取了多種措施均無效,被迫就此固井,留下了長22.94 m口袋。

四開按照設計,Φ244.5 mm套管封住鹽巖層,使用密度1.17～1.22 kg/L飽和鹽水鉆井液鉆開目的層。在鉆穿水泥塞并劃眼至井底(井深3 125.00 m)后,起鉆至套管鞋,按設計要求調整鉆井液密度。當鉆井液密度降至1.47 kg/L后,下鉆測試井壁穩定情況,并鉆至井深3 138.00 m,此時井下出現鉆具活動困難和泵壓升高現象。為了達到設計要求,繼續將鉆井液密度降至1.45 kg/L后,出現憋泵、井口不返、反復劃眼無效等嚴重的井下復雜情況,甚至多次下鉆必須在套管內劃眼才能通過,遇阻最淺位置為井深3 088.00 m。這就是說,地層掉塊被擠入套管內達到58.00 m高。劃眼返出的大量掉塊為雜色硬脆性泥巖、砂巖、軟泥巖、鹽巖、石膏和礫石等,其中鹽巖的比例很大。以上情況說明井下存在嚴重的壓力失衡和坍塌現象,而且也無任何油氣顯示。因此,決定修改設計,提高鉆井液密度,以保證井下安全和恢復鉆進。

當鉆井液密度提至1.59 kg/L后,恢復鉆進,但泵壓高、憋泵、扭矩大甚至遇卡等井下復雜情況仍然沒有消除:下鉆出套管需要連續劃眼才能下到井底,起鉆要連續倒劃眼才能進入套管鞋。在鉆至井深3 296.00 m,起鉆至井深3 190.00 m時還發生短暫卡鉆,此時鉆井液密度為1.65 kg/L。重復進行劃眼、倒劃眼,一直無法下至井底,于是再次提高鉆井液密度,提至1.82 kg/L后,才又恢復鉆進。隨后,將鉆井液密度提至1.95 kg/L,黏度維持在100～150 s,攜帶出大量的大掉塊。鉆至井深3 460.00 m,分析鹽巖層已經鉆穿,于是先懸掛Φ177.8 mm尾管,再鉆開油氣層。

5 認識與體會

1)在鉆井工程施工中,設計與實際符合程度越高,施工越安全順利;反之,施工越困難。

2)TasW-1井是SAGIZ區塊上的一口預探井,由于鉆前可參考的資料少,地質條件復雜,且預測不準確,鉆井過程中多次變更設計,多次出現井下復雜情況,認真分析、準確把握井下復雜情況的原因是安全快速處理井下復雜情況的關鍵。

3)一開下Φ508.0 mm表層套管,意外硬遇阻,為此利用井場現有材料設計制造了通井銑鞋,快速解決了該問題,其經驗值得借鑒。

4)采用淡水解卡劑浸泡的方法處理三開鹽巖層中的卡鉆事故,方法簡單,見效快。

5)在鹽巖層鉆井作業中,必須根據井下實際情況維持合適的鉆井液密度,保證井下壓力平衡。

[1] 張奎林,張華衛.濱里海盆地巨厚鹽膏層鉆井液密度設計新方法[J].石油鉆探技術,2008,36(6):63-65.

[2] 張克堅,王元敏,李銀海,等.哈薩克斯坦濱里海盆地巨厚鹽膏層固井技術[J].石油鉆探技術,2008,36(6):82-85.

[3] 裴建忠,劉天科,孫啟忠,等.勝科1井鉆井事故的預防與處理[J].石油鉆探技術,2007,35(6):18-21.