徐強
【摘 要】福山油田地質結構復雜,存在多套壓力系統。其中下第三系潿洲組易縮徑、流沙港組泥頁巖層理、微裂縫發育,花場地區斷裂帶發育,地層結構復雜,極易出現泥頁巖坍塌和電測遇阻等復雜情況。通過對花場某井施工過程中重難點分析,提出了優快鉆井及井眼優化等措施,為該區塊鉆井施工提供了可借鑒經驗。
【關鍵詞】福山油田;花場
一、前言
福山油田福山凹陷位于海南島瓊北地區和瓊州海峽,是北部灣盆地中次級負向構造單元。其主要勘探開發區塊為花場、花東、白蓮和美臺。施工井是部署在花場構造的一口預探井,為該區塊的一口超過4000m的深井。通過優化鉆頭選型、井眼軌跡控制及井眼凈化等措施,實現了該井的優快安全鉆進,鉆完井周期、機械鉆速均大幅優于鄰井,為該區塊深井鉆井提供了經驗。
下第三系流沙港組地層層理、微裂縫發育、成巖性差,相對破碎,在鉆井過程中易發生坍塌掉塊,造成卡鉆、起下鉆遇阻、電測遇阻等故障復雜。全巖礦物主要以石英和粘土礦物為主,粘土礦物主要以伊利石/蒙脫石混層、伊利石為主。地質取心面如鏡面,泥巖為硬脆性泥巖,當與水接觸時,蒙脫石易吸水膨脹分散,在鉆具的外力作用下極易沿節理面破裂,若鉆井液密度偏低,易導致井壁巖石發生強度破壞,致使井壁失穩。
二、鉆井難點與措施
根據地層特點,施工過程中主要存在以下鉆井難點:
1.五段制井眼軌跡控制難
福山油田鉆井施工過程井身結構以直-增-穩-降-穩的五段制為主,長直井段及長穩斜段同時存在,地層傾角變化大,軌跡控制較難。目前施工過程中,常規鉆進時以塔式鐘擺鉆具為主,PDC定向鉆進過程工具面不穩,深井階段不能通過定向調節軌跡,易造成低效施工。
2.潿洲組易縮徑
下第三系潿洲組主要為紫紅色泥巖、灰紫色泥巖、砂礫巖互層,下部灰色細砂巖夾褐灰色泥巖。另外,鉆進過程中為了快速鉆進,潿洲組控制密度,進一步加劇了井眼的縮徑,造成起鉆困難,處理耗時較長。
3.三開井段井眼凈化難
三開施工過程中,特別是有一定井斜或井深以后,常常出現返出巖屑與實際進尺不相符,甚至出現不出砂的情況,進而發展為憋泵、起鉆遇卡等復雜情況。
4.流沙港組井壁易失穩,造成井下復雜
下第三系流沙港組地層層理、微裂縫發育、成巖性差,相對破碎,在鉆井過程中易發生坍塌掉塊,若掉塊較大則造成卡鉆、起下鉆遇阻、電測遇阻等故障復雜。
5.井溫高,動力工具使用壽命短
通過鄰井測溫情況分析,地溫梯度在3.21-3.32℃/100m,以該區塊施工的一口井為例,預計井底溫度最高148.06℃;最低143.65℃,較高的井底溫度不僅對泥漿抗高溫性有較高要求,井下動力鉆具的使用壽命也較短。
三、技術措施
1.井眼軌跡控制問題
(1)根據現場多口井的嘗試,上直段采用塔式鐘擺鉆具并保證一定數量的鉆鋌。牙輪在該區塊某井鉆井過程中,近1500米井段最大井斜角小于1°,機械鉆速高達35.5m/h,做到了防斜打直和快速鉆進的統一兼顧。
(2)優化定向PDC的選型。以往定向工作量均由牙輪鉆頭來完成,通過多口井的嘗試,使用了淺平冠型,16mm雙排切削齒,五刀翼設計,較高齒密度,從而增加鉆頭的工作穩定性和穿夾層的能力的鉆頭,但同時存在PDC定向降斜過程中工具面不穩,無法定向等難題,造成低效施工。
2.潿洲組縮徑問題
潿洲組以砂泥巖互層為主,可鉆性好,鉆進過程中鉆井液密度盡量靠近設計下線,以獲得較高機械鉆速,同時及時短起下。根據現場試驗,一般24小時~36小時進行一次短起下,能夠很好的解決潿洲組縮徑問題。
3.井眼凈化問題
鉆進過程中,巖屑床及較大掉塊淤積在井筒內,常常會造成憋泵、摩阻扭矩大幅增加、起鉆遇卡等井下復雜情況。
(1)定期的短起下,做到主動的破壞巖屑床。
(2)合理的轉速及環空返速。對于小井眼,要達到較理想的清洗效果,鉆柱轉速應達到70-80r/min,在機泵等設備能夠承受的范圍內提高返速,力爭循環排量達到35L/S以上,增加對井壁的沖刷。
(3)合理的調整鉆井液性能,清除巖屑床。低粘紊流和重漿能夠很好的達到清除巖屑床的目的。流沙港組存在巨厚的泥巖段,考慮到井壁的穩定性,現場泵入調整后的鉆井液均為“段塞”,低粘鉆井液和重漿均能夠將平時不能正常帶出的掉塊及鉆屑清除掉,現場兩種方法均能將3-4cm鉆進過程無法返出的掉塊帶出。
4.流沙港組井壁失穩問題
福山油田流沙港組的井壁失穩主要是由力學、物理化學共同作用的效果。在保證力學穩定,即適當的密度的情況下,強化物理封堵和化學的抑制性,同時盡量減少鉆具的機械碰撞,避免硬脆性泥巖的失穩。
現場鉆井液配方:重晶石粉+2%-3%防塌劑+3%-4%SMP+3%-4%SPNH+0.5%-1%聚氨+30g/l-40g/l膨潤土。性能能維護方面控制中壓和高溫高壓失水。
通過現場井的應用,完井電測井徑擴大率控制在10%左右,鉆完井過程均無復雜發生。
5.井下動力鉆具使用壽命的問題
福山油田井溫高,井溫梯度大,常規螺桿鉆具壽命均在120h以下。
四、結論及建議
1.上直段采用塔式鐘擺鉆具鉆進并保證一定數量的鉆鋌,在常規鉆進井段能夠較好的控制井斜;進一步優化改進定向PDC鉆頭。
2.通過及時的短起下解決潿洲組縮徑的問題。
3.通過改變鉆井液性能,并與工程措施相配合,解決三開井段的攜巖要求。
4.使用物理封堵和化學抑制性好的鉆井液。
5.使用壽命更長的等壁厚螺桿,減少低效施工。