HeP1井复杂地层井眼轨迹控制技术.pdf

oetroleum Engineering石油工程HeP1井复杂地层井眼轨迹控制技术王滚中石化西南石油工程有限公司重庆钻井分公司重庆4 0 0 0 0 0摘要HeP1井位目的层为四川盆地川中古隆起东南斜坡合川潼南地区GS16井南部、GS21井东北部花池沟东潜高圈闭灯影组顶构造高点。该地区地质条件复杂，可借鉴资料少,开发难度大，灯影组含“蚂蚁”构造带，稳定性差，易发生垮塌,地层压力窗口小,易漏，给钻井工程带来了许多潜在的风险。针对HeP1井地层压力压力体系复杂、造斜率不稳定、机械钻速低、地层垮塌引起井眼复杂等一系列问题，提出了相应的技术对策，运用定录导一体化，合理控制井身轨迹等手段，成功克服了各项难点，总结出了水平井地质导向提供了新的服务模式。关键词合川潼南水平井定录导一体化轨迹控制中图分类号TE355文献标志码B文章编号16 7 2-93 2 3 (2 0 2 3)0 8-0 159-0 3HeP1井是一口重点探井，井型为水平井，钻探目的层为灯影组顶构造高点灯影组四段。目的层压力窗口窄，溢漏同存风险极高。且邻井在灯影组四段多次钻遇“蚂蚁”构造带,地层孔隙度大，井壁稳定性极差，地层垮塌等复杂情况多发。邻井HeS3井水平段施工时，发生地层塌，因大尺寸掉块不能及时返出，无法继续施工，大段划眼通井处理，个水平段井眼扩大率非常大，个别井段出现“大肚子”井段,进一步加剧了岩屑堆积的问题,井下条件恶化，被迫提前完钻。1HeP1井施工复杂情况1.1井身剖面该井的井身剖面设计为直一增一稳一增一平的双增轨道，设计水平段有4 个控制点，井眼轨道设计数据见表1。1.2四开水平段井眼施工简况第一个井眼：2 0 2 0 年3 月3 日14:3 0 四开开钻，3 月13日定向钻进至58 0 5.8 9 m，因进尺慢，起钻发现定向双公接头上部公扣断裂，经两趟钻打捞，落鱼打捞出井后恢复钻进；3 月2 6 日钻至井深58 99.55m时，出现憋泵、憋顶驱现象，倒划至58 52.7 m时，发生卡钻；后泡酸解卡，起钻发现定向悬挂接头母扣处断裂，鱼顶井深58 3 4.4 m，经卡瓦打捞筒打捞一次，捞出悬挂接头发现其公扣断裂，考虑轨迹不平滑，水平段打捞困难，回填侧钻。第二个井眼：4 月14 日一6 月1日进行第一次侧钻施工，施工井段56 6 2.3 5955m，进尺2 92.7 m。5月2 日钻进至5911.92 m，上提下放磨阻增大，倒划眼困难，起钻简化钻具组合通井；恢复钻进至592 7.17 m，再次出现憋泵、憋顶驱，上提下放困难，继续通井清砂。5月19日钻进至59 55m，又出现严重憨泵、憋顶驱，全裸眼段倒划遇卡严重，无法正常施工。通过电测井等情况，综合研判并结合返出掉块和钻具受挤压分析后，认为继续沿原井眼施工难度与井下安全风险极大，钻井效率低，难以达到工程目的，回填进行第二次侧钻。第三个井眼：通过改变钻井液体系，提高钻井液对地层的支撑力，并采用定录导一体化方式完成钻井任务。油化工建设 2 3.8 1 5 9Poetroleum Engineering石油工程2施工难点及技术措施2.1施工难点2.1.1地层裂缝发育HeP1井在合川一潼南区块灯四段部分地层存在类似“蚂蚁带”裂缝发育、地层破碎、掉块严重等特性，易发生憨卡，影响安全钻井施工。2.1.2目的层压力系数窗口窄由于灯影组四段地层易垮塌，钻遇破碎带地层掉块多,且井眼尺寸小，钻井液不能及时有效的将掉块带出井眼，保证井眼清洁，从而造成井内复杂。2.1.3地层硅质含量高实钻过程中，通过录井元素分析，返出岩屑中硅质含量不均，有的地层含量达到10%以上，如果钻遇硅质条带，硅质含量会超过2 0%，对钻具、井下工具仪器、钻头等磨损严重，极易造成井下故障，并且钻时很慢，一趟钻进尺非常少，影响工程进度。2.1.4井眼轨迹控制难由于地层非均值性，螺杆造斜率不稳定，本井在实钻过程中，钻遇硅质条带段时，由于地层硬度大，水平段采用127mm-1.25单弯螺杆复合钻进增斜率较高，需要通过定向滑动钻进手段降斜来平衡稳斜效果，但是由于地层因素，滑动钻进效果未达到预期效果，不降反增,造成了井眼轨迹控制难度,通过起钻检查发现工具仪器均正常。2.2技术措施(1）钻井工程施工井队在施工过程中，加强精细操作，避免猛提猛放，起钻尽量减少井下激动压力，控制起下钻速度，避免起钻过快造成抽吸压力诱发井喷及井塌；密切关注扭矩、立压和转速变化，一旦憨泵立即降排量甚至描述测深/m井斜/网格方位/垂深/m北坐标/m东坐标/m狗腿度/30m-1造斜点4650.00增斜段4917.90稳斜段5230.00增斜入靶B15491.47稳斜段5497.00增斜段5604.27稳斜至B25682.98降斜段5731.76稳斜至B36065.97增斜段6073.72终靶点B46800.001601石油化工建设2 0 2 3.0 8停泵，整顶驱可下放，若能自动转开则待扭矩正常后继续划眼，若不能自动转开，则上下活动钻具（上提吨位不超过原悬重，下放吨位逐渐增加），适时释放扭矩，重新开顶驱正转或提高扭矩设定值后再正转。(2）井塌的预防主要应从三个方面，物理的、化学的和机械的因素方面进行预防；根据地层压力资料，合理的使用钻井液密度，根据实钻情况合理调整；使用JFS体系钻井液，钻井液中加人防塌材料，减少或抑制井塌的发生；增加封堵能力，要严格控制滤失量，改善泥饼质量，巩固井壁。(3）针对硅质含量较高的地层，选择刀翼较多，双排齿抗研磨性强的钻头。(4）进入水平段，为防止频繁使用动力钻具调整井斜和方位，确保井身轨迹圆滑，避免井下事故，采用小度数单弯螺杆钻具配合外径13 3 mm地质导向工具，通过调控钻压和划眼技术来控制轨迹。3第二次侧钻井眼轨迹控制技术3.1侧钻钻具组合(56 0 0 56 15m)第二次侧钻钻具组合如下，该钻具组合侧钻效率高，本井一趟钻完成侧钻任务：侧钻采用的钻具组合为：149.2mmPDC钻头+127mm2.25单弯螺杆+止回阀2 只+120mm无磁钻1根(MWD)+120mm无磁悬挂短节+88.9mm加重钻杆4 8 根+8 8.9 mm非标钻杆+旁通阀+88.9mm非标钻杆+101.6mm钻杆。3.2水平段钻进(56 15 6 8 0 0 m)进人水平段，为防止频繁使用动力钻具调整井斜和表1HeP1井井身剖面轨道设计闭合方位。0.0034.6035.7234.6035.7234.6075.0034.6075.0034.6089.3034.6089.3034.6086.0534.6086.0534.6086.5734.6086.5734.60闭合距/m4650.000.004900.8866.545154.27216.535300.00390.165301.43394.555316.04481.795317.00546.585318.98586.695342.00861.145342.50867.505386.001464.260.0045.90149.37269.15272.18332.36377.06404.73594.06598.451010.120.004.000.004.510.004.000.002.000.002.000.000.0080.84263.05473.99479.33585.31664.02712.751046.171053.901778.880.0034.6034.6034.6034.6034.6034.6034.6034.6034.6034.60oetroleum Engineering石油工程方位,确保井身轨迹圆滑，避免井下事故,采用小度数单弯表3 JFS体系钻井液加入5%水泥，150 恒温滚动16 h螺杆钻具配合外径13 3 mm地质导向工具，通过调控钻压密度/gcm-3漏斗粘度/s和划眼技术来控制轨迹,取得了理想效果。塑性粘度/mPas钻具组合为149.2mmPDC+127mml1.25单弯螺杆+止回阀2 只+电阻率+120mm无磁钻1根(MWD、P W D、伽马）+120mm无磁悬挂短节+88.9mm加重钻杆3 根+88.9mm非标钻杆+旁通阀+88.9mm加重钻杆45根+88.9mm非标钻杆+101.6mm钻杆。3.2.1水平段使用改进钻井液体系配方：6 0%井浆+4 0%原浆(10%含土）+0.6%PAC-LV+3%HTLM+4%YH150+3%超细钙+2%RSTF+2%JNJS-220+2%SMP-2+2%HFD+2%纳米乳液+2%soltex+2%柴油+0.3%SP-80+0.2%NaOH+重至1.40g/cm。JFS体系配方滚动恒温评价：JFS体系钻井液150恒温滚动4 8 h后，体系高温高压失水仅4.6 mL，泥饼致密，同时具有较好的高温高稳定性、润滑性等性能。见表2。表2 JFS体系钻井液150 恒温滚动4 8 h密度/gcm-31.40漏斗粘度/s58塑性粘度/mPas50动切力/Pa80MBT/gL-140摩阻系数0.076HTHP/mL4.63.2.2JFS体系配方滚动恒温评价JFS体系钻井液加入5%水泥，150 恒温滚动16 h后，体系各项性能稳定。见表3。4定录测一体化定录导一体化技术是综合定向井技术与录井技术为一体的专业技术。通过地质人员对三维研究成果的分析，和二维地质模型的建立以及对随钻资料的对比和分析，确定了油气层的变化,指导了定向轨迹的控制与调整。在钻井作业中的优越性主要包括：(1）定录导一体化有利于现场施工。定录导技术探讨不同岩性、不同地层对井身轨迹的影响，可根据工程设1.405642钻头动切力/PaMBT/gL-1摩阻系数HTHP/mL计要求，提前对井身轨迹作出优化，避免在施工困难区域调整井身轨迹。同时通过对岩性的提前预测，因势利导，利用地层自身倾向和倾角对轨迹作出调整，减少定向时间、次数，提高钻井作业质量和效率，同时减少钻井成本。(2）定录导一体化有利于勘探开发。通过采用定录导一体化技术,提前进行地层对比,预测油气层深度与设计的偏差，再通过与定向方的及时沟通协调，可对钻井轨迹进行及时、准确、有效的优化和调整，从而确保能够按照预期要求钻至油气层。5结论和建议HeP1井采用JFS钻井液体系，强化钻井液的性能，尤其是维持钻井液的强封堵性能，增强泥饼封堵胶结能API FL/mLmm-11含砂/%0.5初切/Pa2.5终切/Pa10pH10固含/%22APIFL/mLmm-1含砂/%初切/Pa6终切/Pa38pH0.105固含/%5.6力，配合适当的力学支撑防止垮塌，储备足够堵漏材料，配合精细控压作业治漏和桥架专项堵漏，提高抗高温材料质量，配合定向导向的优化轨迹，成功完成钻井任务，形成一套钻井工程及定录测一体化系统,为该地区同类井的施工积累了成功经验；14 9.2 mm水平段钻进使用12 7 mm小度数单弯螺杆配合外径13 2 mm地质导向工具的钻具组合，可以通过钻压大小控制井斜，可进一步推广应用；地层硅质含量较高，优选钻头是关键，建议选择刀翼数量多，吃深控制结构及小复合片结构，抗研磨性强的钻头。参考文献1李晓宾定录导一体化技术在现代钻井作业中的应用及发展前景 J.化工设计通讯，2 0 19,4 5(0 3):2 3 5-2 3 6.2侯树伟.定录导一体化技术方法及应用分析GeostJ.中国石油石化,2 0 16(2 2):55-56.3彭富贵.HS3井钻井工程完井报告 R.重庆：西南石油工程有限公司重庆钻井分公司，2 0 2 0.4李强，师江波，周聪，等.四川盆地中部合川一潼南地区茅一段泥灰岩储层特征与评价 J.天然气地球科学，2 0 2 2,3 3(12)：198 6-1996.(收稿日期：2 0 2 3-0 6-2 7)10.52.581123