非常规超深井井身结构在LG61井的应用

干建华 程常修 林强 陈小华 代孟清

川庆钻探工程公司川西钻探公司

非常规超深井井身结构在LG61井的应用

干建华 程常修 林强 陈小华 代孟清

川庆钻探工程公司川西钻探公司

干建华等.非常规超深井井身结构在LG61井的应用.天然气工业,2010,30(5):81-83.

四川盆地北部LG西区地质情况复杂,以二叠系为目的层的井深度一般都在6 000 m以上,地层压力高,钻井液密度均在2.00 g/cm3以上,喷漏显示频繁。为了解决这一难题,提出LG61井采用非常规的超深井6开制井身结构,LG61井设计井深6 690 m。主要采用了如下的钻井工艺技术措施:①小井眼采用特殊小接头88.9 mm钻杆,以提高强度;②在小井眼井段,采用了 PDC钻头,保持适当的钻压和转速,严格控制扭矩;③在确保井控安全的前提下,尽量降低钻井液密度;④219.1 mm、168.3 mm、114.3 mm套管均采用高强度耐腐蚀无接箍套管(尾管悬挂),小间隙防气窜固井技术;模拟套管刚度特殊通井,经比较套管与钻柱刚度与外形尺寸,摸索出一套非常规井身结构的通井钻具组合,确保套管在小间隙情况下,顺利下至预定井深。该套成功的钻井技术为同类非常规超深井井身结构的设计和施工提供了借供了借鉴与参考。

超深井 非常规 井结构 探井 小井眼 LG西区 四川盆地

DO I:10.3787/j.issn.100020976.2010.05.020

0 引言

LG61井是四川盆地北部LG西区的一口预探井,设计井深为6 690 m。钻井难点主要表现在:纵向上存在多产层、多压力系统,喷漏转化快;地层压力高,具有较大的不确定性,有的井最高钻井液密度达2.45 g/cm3以上;侏罗系地层容易井壁失稳;三叠系须家河组CO2浸常使钻井液受到严重污染;雷口坡组—长兴组井段含有硫化氢,含量大多数超过30 g/m3;雷口坡组、嘉陵江组地层含长段石膏、膏盐,其塑性蠕动常挤毁套管。

上述地质难点,常规5开制井身结构对付复杂层段手段有限,往往为了钻达某固井深度费尽周折。为了克服这一被动局面,LG61井采用了6开制的非常规井身结构。

1 面临的主要难题

LG61井采用的非常规的6开制井身结构,与常规井身结构相比,实际上是依靠逐层压缩管间环空间隙,在开钻钻头尺寸不变,完井套管尺寸基本不变的情况下,多下一层套管。非常规井身结构钻井问题,首先是与各次非常规井眼相匹配的钻头、钻具、套管、井口装置等设备的配套问题,其次是非常规井身结构带来的特殊井下问题[124],这些问题往往与压缩环空间隙密切相关。非常规井身结构钻井主要存在如下难题。

1.1 非常规井眼相匹配的钻井工具的配套问题

钻头选型受到限制,有时需要定制,特别是 PDC钻头、空气锤等;小接头88.9mm钻杆,扶正器、套管头、封井器半封芯子、井口试压塞等均需要定制。

1.2 非常规尺寸套管、套管附件和下套管工具问题

非常规尺寸套管和附件大都需要定购,有些还需要向国外采购或研制,如无接箍套管浮箍、碰压座等;井口工具如套管吊卡、套管卡盘卡瓦均需要定制。

1.3 非常规井身结构钻井工艺问题

1.4 固井工艺问题

非常规井身结构引发的小间隙井眼套管下入,无接箍套管居中,使用长段无接箍套管可能存在的连接强度,窄间隙固井水泥环有效封隔防窜等问题。

2 非常规超深井井身结构的钻井实践

3 采取的主要技术措施

3.1 主要钻井工艺技术措施

3.1.1 小井眼采用特殊的钻具

3.1.2 钻井参数

在小井眼井段,为了防止钻头钻具事故,主要采用了PDC钻头,采用适当钻压和转速,严格控制扭矩。为了保证上部273.1 mm套管段的返速,仍然采用较大排量,钻井液保持适当的黏切,施工泵压大都保持在 29～30 M Pa。

3.1.3 钻井液技术

在确保井控安全的前提下,尽量降低钻井液密度,在保证携砂能力的前提下,提高钻井液的流变性和润滑性,根据钻进和起下钻不同情况,适时调低和提高钻井液密度,以降低循环泵压。

3.1.4 井控技术

该井井控难点是,在采用多级悬挂后,特别是采用高密度钻井液时,273.1 mm套管允许的关井压力十分有限,理论井口最大关井压力仅7 M Pa。为此,在钻井过程中,加强地层压力跟踪,注意钻进和起下钻时显示情况及后效强度,及时调整钻井液密度,避免发生溢流和关井;为加强273.1 mm套管保护,坚持在上部套管内钻具中加非金属防磨接头;定期检查井口防磨套和上部套管试压。虽然钻井中气侵显示频繁,但没有发生过溢流关井。

3.1.5 工艺技术准备

3.2 固井工艺技术

3.2.1 采用高强度耐腐蚀无接箍套管

针对三叠系、二叠系地层异常高压,CO2、H2S腐蚀,石膏、膏盐层,选用110、140高强度耐腐蚀套管,并在219.1 mm、193.7 mm、168.3 mm套管固井中,使用无接箍套管,以便选用厚壁套管,提高套管强度。

3.2.2 小间隙防窜固井技术

该井地层压力异常高,纵向气侵显示活跃,固井防气窜长期是一大难点。有理论研究认为,小于25.4 mm的小间隙固井,不利于固井质量。该井219.1 mm、168.3 mm、114.3 mm尾管固井,3次固井环空间隙均只有11 mm～13 mm,固井防气窜难度大。该井综合采用多项防气窜固井技术解决了防气窜问题。

3.2.3 模拟套管刚度特殊通井措施

经比较套管与钻柱刚度与外形尺寸,摸索出一套非常规井身结构的通井钻具组合,确保套管在小间隙情况下,顺利下至预定井深。

3.2.4 非标准套管附件与工具的选择

非标准套管附件的加工目前受丝扣加工条件的限制,该井采用内置式附件。365.1 mm套管浮箍、内管注水泥器采用台阶内置式连接;219.1 mm、168.3 mm套管浮箍、碰压座采用BA KER内置式;168.3 mm套管悬挂器直接悬挂在219.1 mm悬挂器之上的273.1 mm套管上,便于193.7 mm套管回接。

4 结论

1)该井采用非常规井身结构,遇到不少困难和问题,经过努力,顺利钻达目的层,表明采用非常规超深井井身结构是可行的,是一次有益的尝试。但还需改进和完善。

3)该井采取了自行研制、委托采购、国外引进的不同方式,配套了非常规井身结构钻井专用工具,基本上满足了生产需要。建议继续进行完善改进,提高产品质量。

[1]杨顺辉.复杂深井超深井非常规井身结构设计[J].西部探矿工程,2006(6):171-172.

[2]王越之,段异生,金业权,等.非常规井身结构中套管选用技术研究[J].石油天然气学报.2006,28(4):93-95.

[3]郑有成,钱浩东,常洪渠.关于采用非常规套管程序改进四川深井井身结构的探讨[J].钻采工艺,2007,4:7-11.

[4]刘汕山,曾义金.复杂条件下钻井技术难点及对策[M].北京:中国石化出版社,2005.

2009-12-27 编辑 钟水清)

中国石油天然气集团公司“LG地区安全快速钻井重大现场试验项目”(编号:07G2030206)。

干建华,1971年生,高级工程师;1995年毕业于中国石油大学(华东)钻井专业;现任川庆钻探公司川西钻探公司技术服务公司经理,长期从事钻井技术工作。地址:(610051)四川省成都市泰安街1号。电话:(028)86013706,13981971731。E-mail:gjhcnpc@sina.com