YBX11平台丛式井组优快钻井技术难点分析及对策

冯晓炜,樊劭程

(中国石化江苏石油工程有限公司 钻井处,江苏 扬州 225261)



YBX11平台丛式井组优快钻井技术难点分析及对策

冯晓炜,樊劭程

(中国石化江苏石油工程有限公司 钻井处,江苏 扬州 225261)

针对YBX11平台丛式井组所属区域地层古老、夹层多、可钻性差、井漏等地层特性与井下复杂情况,分析钻井过程中的技术难点,提出防漏堵漏、优选钻头和井眼轨迹控制等针对性的技术措施,在现场应用效果良好,对该区块后续施工具有一定的借鉴作用。

鄂尔多斯盆地;钻井;井漏;可钻性;技术对策

YBX11平台丛式井组位于近南北走向的山上,地属鄂尔多斯盆地伊陕斜坡,天然气储藏属于典型的三低储藏,即低压、低渗、低产,开采难度大。平台丛式井组所属区域地形峁梁起伏,沟壑纵横,为典型的黄土高原丘陵沟壑区。区域内平均完钻井深3 400～3 600 m,平均机械钻速小于5 m/h,该区域存在漏失严重、地层可钻性差和轨迹控制难度大等钻井难点,这些难点是制约钻井速度的技术“瓶颈”。笔者在分析优快钻井技术难点基础上,针对性地提出了防漏堵漏、优选钻头和井眼轨迹控制等技术措施,以期有效应对现场的各种复杂情况,使钻井速度进一步提高。

1　地质特征与钻井技术难点

1.1地质特征

YBX11平台丛式井组自上而下依次钻遇地层为新生界第四系、中生界三叠系上统延长组、中统纸坊组、下统和尚沟组、刘家沟组;上古生界二叠系上统石千峰组、中统石盒子组、下统山西组、太原组;上古生界石炭系上统本溪组;下古生界奥陶系下统马家沟组[1],如表1所示。

1.2钻井技术难点

(1)井眼漏失。根据本区块已有井钻探经验显示,最易漏失井段为刘家沟组中下部(2 262～2 595 m)和石千峰组顶部,尤其是刘家沟组下部,这些地层天然裂缝极其发育,地层自然破裂程度高,为区域性漏失地层[2]。由于YBX11井场丛式井所钻地层压力系数较低(0.568),裂缝漏失压力相对较高,因此在钻进过程中井漏风险较大,需要严格控制钻井液密度,做好堵漏准备[3]。

据统计,在Y113-Y133区域已钻的80口井中,钻进期间29口井发生漏失,25口井在刘家沟组和石千峰组发生漏失,单井平均漏失量约500 m3,采用堵漏钻井液或水泥浆堵漏。

(2)地层可钻性差,PDC钻头选型困难。总体来看区块内地层的岩石强度较稳定,属中硬到硬地层,地层可钻性差。主要是进入刘家沟组以后,地层可钻性逐渐变差,刘家沟中下部、石千峰上部研磨性较高,以石英砂岩为主(石英含量80%以上,长石含量10%～20%)[4]。山西组也有石英砂岩,其中山23砂岩属于灰白色含气中粒砂岩,矿物成份中石英含量达70%。这类岩性对钻头的磨损很强,国产PDC钻头进尺少,起下钻多;进口钻头单只进尺约为100～200 m[5]。

表1　地质分层

鉴于钻头选型困难,PDC钻头在区块内使用效果一直不够理想,在YBX65井等4口井施工中,先后选用8.5″SKH447G、8.5″SKH517G、8.5″HJ517L型钻头,断齿多达80%,只有8.5″S537GK较为适合,但牙齿小,钻时较慢[6]。YBX65-H02井在2 050～2 063 m井段下入P156M PDC钻头,钻进时蹩钻严重,打倒车将钻具甩脱,起出后一刀翼蹩断至井底,其余复合片断损严重,钻头报废。一只8.5″HJ517L钻头(正常使用100 h)钻进40 h,牙齿磨损超过50%。太原组和马家沟组富含灰色灰岩、灰黑色凝灰质泥岩,地层极硬,钻时多在60 min/m以上[7]。

区域内邻井资料显示,PDC钻头的使用效果具有很大的偶然性。即使在同一区块上施工的几口井,也不能选用同型号的PDC钻头,更不能生搬硬套邻井的钻井参数。复合片异常崩落致使钻头先期损坏的情况及钻头泥包的情况时有发生,特别需要注意的是当PDC钻头在石千峰组井段钻进时,容易导致钻头泥包。

(3) 轨迹控制难度大。该区域内气田实钻资料显示,在横向甩开几百米甚至几十米的情况下,储层垂深会发生很大的变化,含气砂体厚度分布不均,发育不稳定,有时会出现砂体变薄、储层上倾或下倾、甚至尖灭[8]。在斜井段入窗及水平段钻进过程中,需要频繁调整井眼轨迹。

2　技术对策

2.1防漏堵漏工艺

上部地层井段若发生漏失,可进行堵漏或者清水强钻。

若在区域内最易漏失井段刘家沟下部或石千峰组顶部发生井漏,根据漏速大小,采取相应的堵漏措施。若常规堵漏效果不佳,可选用双液法堵漏、化学凝胶堵漏等方式,具体处置流程如图1所示。

2.2优选钻头类型

为了适应延北上部软地层,一开推荐使用金锐达、百施特、格锐特钻头,以期尽快打过上部软地层;二开造斜段推荐使用四刀翼格锐特钻头,机械钻速较高,根据地层自然增斜效果基本满足设计造斜率;二开刘家沟地层钻进选用了耐磨性强的六刀翼格锐特钻头,最大限度地增加复合进尺。钻头选用小尺寸喷嘴,在钻进过程中形成高的喷射速度和冲击力,以提高机械钻速。YBX11平台丛式井组钻头优选方案及推荐 PDC 钻头使用情况如表2、表3所示。

2.3井眼轨迹控制技术

目前一开井段使用大钟摆钻具组合防斜打直效果较好,如果增加8″无磁钻铤及8″钻铤数量效果会更好。二开提前下入仪器进行纠斜扭方位作业,可以有效防止井眼轨迹朝着不利于后期定向的方向发展,同时还可以摸清地层造斜规律和钻具组合的造斜能力,为后期定向钻进提供实钻经验。

为了保证滑动钻进的顺利进行,以及最大限度地提高复合钻进的机械钻速,针对区域内钻井轨迹控制难度大的特点,根据几套钻具组合在平台丛式井组使用的效果,推荐如下4套钻具组合。

图1　井漏处置流程

井段/m地层地层可钻性系数KR牙轮PDC地层性质适用钻头型号牙轮PDC7.9～510黄土层安定组延安组富县组3.73～6.694.17～6.72中硬M195G1RTHJ437GSKH447GGS1914TZ510～2595延长组纸坊组和尚沟组刘家沟组5.23～7.124.24～6.75中硬不推荐GMD1635TZGMD1636TZMD9541HG2595～3257石千峰组石盒子组山西组4.47～7.5143.61～6.68软～中硬不推荐GMD1635TZMD9541HG3257～3614太原组本溪组马家沟组5.02～7.714.15～6.927中硬～硬HJT517GHJT537GGMD1635TZ

表3　推荐 PDC 钻头使用情况统计

2.3.1二开造斜段钻具组合

Φ215.9 mmPDC+Φ172 mm1.25°单弯螺杆(螺扶212 mm)+短钻铤3 m+Φ212 mm扶正器+浮阀+定向接头+Φ172 mm无磁钻铤+Φ158 mm钻铤9根+Φ127 mm加重钻杆9根+钻杆。

此套钻具组合结合延长组地层稳斜或微增的特点,钻进过程中尽量减少滑动钻进达到快速钻进的目的。

2.3.2二开稳斜段钻具组合

Φ215.9 mmPDC+Φ172 mm1.25°单弯螺杆(螺扶212 mm)+短钻铤(1～2 m)+Φ212 mm扶正器+浮阀+定向接头+Φ172 mm无磁钻铤1根+Φ158 mm钻铤(1～2柱)+Φ127 mm加重钻杆18根+钻杆。

此套钻具组合结合纸坊组、和尚沟组、刘家沟组、石千峰组地层复合钻进时井斜微增的特点,通过配合使用短钻铤达到复合钻进时稳斜稳方位的目的;尽量在进入刘家沟组之前把井斜、方位调整好,避免在可钻性较差的刘家沟组滑动钻进。

2.3.3二开降斜段钻具组合

Φ215.9 mm PDC+Φ172 mm1.25°单弯螺杆(螺扶210 mm)+Φ213 mm扶正器+浮阀+定向接头+Φ172 mm无磁钻铤+Φ158 mm钻铤3根+Φ127 mm加重钻杆30根+钻杆。

此套钻具组合结合地层——石千峰、石盒子组、山西组复合钻进时自然降斜的特点,充分利用地层本身的降斜特性达到减少滑动钻进的效果，进而保持较高的机械钻速。需要注意的是,螺扶尺寸尽量比上扶尺寸小才能更好发挥该钻具组合的特点。

2.3.4二开最后稳斜段钻具组合。

Φ215.9mm PDC+Φ172 mm1.25°单弯螺杆(螺扶212 mm)+短钻铤(3 m以上)+Φ210 mm扶正器+浮阀+定向接头+Φ178 mm无磁钻铤+Φ158 mm钻铤3根+Φ127 mm加重钻杆30根+钻杆。

此套钻具组合的目的是预防山西组、太原组、本溪组、马家沟组地层降斜过快。需要特别注意的是,上扶尺寸比螺扶尺寸小1～2 mm为最佳。使用该套钻具组合,钻开气层前有可能会稳斜或微增0.2°/30 m,钻开气层后降斜率约为0.5°/30 m。

3　结论及认识

(1)针对该工区的井漏问题,根据不同的漏失情况采用不同的堵漏工艺。二开钻进预防为主,可以考虑随钻加入单封堵漏;如遇一般漏失情况,用复合堵漏材料效果较好,严重漏失情况下采用桥塞堵漏剂加酸溶性堵漏剂效果较好。

(2)根据YBX11平台丛式井组的钻井经验,上部井段必须强调钻头的保径能力,排屑槽的宽度,而且主力齿复合片上需要抗冲击性及耐磨性好;下部井段需要选用布齿密度大,短刀翼、双排齿且带保径的PDC钻头。

(3)推荐的4套钻具组合在YBX11平台井组应用效果良好,满足了轨迹控制的要求。

(4)为了避免井漏垮塌,在刘家沟组、石千峰组尽量采用复合钻进,可充分避免井下复杂情况的发生。

(5)通过引进新技术新工具进一步提高该区域机械钻速。如复合钻头、扭力缓冲器、高压水射流钻井技术等都可以在该区域钻井施工中发挥其优良特性。

[1]岳艳芳,仝少凯,王小东,等. 鄂尔多斯盆地超低渗气藏钻井技术难点[J]. 石油钻采工艺, 2014,36(5):33-37.

[2]王金刚. 鄂尔多斯北部地区优质快速钻井技术应用[J]. 石油天然气学报, 2006,28(4):310-311.

[3]李建明,陈瑞生. 鄂尔多斯盆地富县工区钻井堵漏技术措施[J]. 内蒙古石油化工, 2011,1(1):101-103.

[4]王斌,熊大富,郭润生. 如何提高鄂尔多斯地区的钻井速度[J]. 西部探矿工程, 2006,121(5):203-205.

[5]马江平,刘骁,董晓军. 快速钻井技术在延长气田的应用[J]. 内蒙古石油化工, 2012,15(1):113-115.

[6]李东胜,李宁,周田存. 鄂尔多斯盆地低渗透油气田关键钻井技术[J]. 内蒙古石油化工, 2013,20(2):107-108.

[7]罗伟,张迎进. 鄂尔多斯盆地钻具失效分析[J]. 石油地质与工程, 2007,21(4):38- 41.

[8]夏彬,耿文华,牟民. 鄂尔多斯北区钻具失效的特点及预防[J]. 钻采工艺, 2007,20(1):17-21.

[责任编辑]王艳丽

2015-12-31

冯晓炜(1987—),男,江苏扬州人,中国石化江苏石油工程有限公司钻井处助理工程师,主要从事钻井新技术新方法研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2016.02.005

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