張軍 羅健生 李智斌 王光平 姜文 張敬榮

四川綿陽仁智油田技術(shù)服務(wù)股份有限公司

承壓堵漏技術(shù)在定向大斜度深井中的應(yīng)用

張軍 羅健生 李智斌 王光平 姜文 張敬榮

四川綿陽仁智油田技術(shù)服務(wù)股份有限公司

四川盆地地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,在定向大斜度深井的鉆井過程中,往往出現(xiàn)阻、卡、漏、噴等多種復(fù)雜情況,特別是在壓差作用下鉆井液在低滲透層或漏失層所形成的虛厚濾餅,容易造成井眼縮小,泥包鉆頭,頻繁阻卡、托壓甚至卡鉆等,嚴(yán)重影響鉆井安全。針對在定向大斜度井的裸眼復(fù)雜井段中出現(xiàn)的這類情況,在總結(jié)前期承壓堵漏施工的基礎(chǔ)上,提出了“間歇關(guān)擠承壓堵漏技術(shù)”。該技術(shù)的關(guān)鍵是:使用各種顆粒剛?cè)峒壟涞亩侣﹦?采用高承壓大于等于9 M Pa的間歇關(guān)擠方式;穩(wěn)壓8 h以上。通過在河飛203、大邑301等井的現(xiàn)場應(yīng)用表明,該技術(shù)不僅徹底堵住漏層,提高了裸眼復(fù)雜井段地層承壓能力,而且消除了井下阻卡、托壓、泥包鉆頭等安全隱患,實(shí)現(xiàn)了負(fù)壓鉆井,為治理定向大斜度深井中出現(xiàn)的多種復(fù)雜事故隱患提供了安全快捷的可借鑒的實(shí)用技術(shù)。

承壓堵漏 定向大斜度深井 負(fù)壓鉆井 井漏 阻卡 承壓能力 現(xiàn)場應(yīng)用

1 定向大斜度深井的主要難點(diǎn)

1)易漏且受井下工具和井身軌跡限制,堵漏成功率不高。

2)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,受井身結(jié)構(gòu)所限,同一裸眼井段內(nèi)存在多個壓力系統(tǒng),為平衡該井段最高壓力層系,鉆井液液柱壓力對低壓地層滲透層產(chǎn)生較大的壓差,容易引起壓差卡鉆。

3)井徑不易控制,巖屑易沉積,斜井段易形成巖屑床,從而造成起下鉆摩阻大、卡鉆幾率高。

4)低壓高滲透層所形成的厚濾餅,造成井眼縮小、扭矩增大和泥包鉆頭、鉆鋌、扶正器等,導(dǎo)致頻繁阻卡、托壓甚至卡鉆等復(fù)雜情況。

2 承壓堵漏技術(shù)治理定向大斜度深井復(fù)雜事故隱患的機(jī)理

在定向大斜度深井的鉆井施工過程中,即使鉆井液性能(包括流變性、潤滑性、防塌性、失水造壁性等)和井身軌跡較好,鉆具組合和施工排量也較合理,但仍然有頻繁阻卡、托壓等復(fù)雜情況發(fā)生,分析原因?yàn)閴翰钭饔檬广@井液在低滲透層或漏失層形成了虛厚濾餅[1-3]。

在同一裸眼井段中,存在多個高低壓力懸殊的壓力層系,為平衡裸眼井段的最高壓力,鉆井液液柱對壓力相對較低的地層(低壓層、漏層、氣層、水層、滲透層等)必然產(chǎn)生較大的正壓差。正壓差值愈大,產(chǎn)生的失水量愈大,鉆井液形成的濾餅就愈厚,導(dǎo)致井眼縮小,縱向上呈“糖葫蘆”井眼,起下鉆阻卡頻繁;虛厚濾餅還會造成泥包鉆頭與鉆鋌、起鉆倒劃眼困難、托壓,鉆壓加不到鉆頭上,嚴(yán)重時導(dǎo)致井眼軌跡無法控制,向深部鉆進(jìn)極為困難[4-11]。

在裸眼復(fù)雜井段中全覆蓋堵漏漿,實(shí)施間歇關(guān)擠承壓堵漏技術(shù)能提高間歇關(guān)擠壓力9 M Pa以上,承壓時間8 h以上。通過各種顆粒級配、剛?cè)岵?jì)的堵漏漿徹底封堵住裸眼復(fù)雜地層中的低壓漏失層、氣、水層、滲透層中的孔、洞、縫及毛細(xì)管等。人為地對裸眼復(fù)雜井段進(jìn)行修整強(qiáng)加固,形成穩(wěn)固的新井眼,并提高裸眼各低壓層段的承壓能力,使井內(nèi)由正壓鉆井轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)壓鉆井,整個鉆具在裸眼內(nèi)好比在套管內(nèi)一樣安全順暢,從根本上消除井內(nèi)各種復(fù)雜隱患,有利于定向大斜度深井的安全快速鉆進(jìn)。

3 現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)例

3.1 河飛203井

3.1.1 承壓堵漏施工前的基本情況

河飛203井在嘉二段4 200 m處造斜,在4 523.10～4 890.45 m井段一個月內(nèi)連續(xù)發(fā)生5次卡鉆,卡點(diǎn)位置不確定,并伴有井漏發(fā)生。第一次在井深4 854.87 m處接單根的過程中發(fā)生卡鉆;后續(xù)4次卡鉆是在上提鉆具過程中突發(fā)卡鉆。其中一次是蹩停頂驅(qū)后,一次是測斜后。第5次卡鉆解除后,先后調(diào)整鉆井液性能、增大洗井排量、加強(qiáng)劃眼處理,仍有頻繁阻卡現(xiàn)象,劃眼至斜深為4 799.95m(嘉二段)又先后發(fā)生4次井漏,最高漏速為9 m3/h。

借鑒鄰井河壩1-1D井的經(jīng)驗(yàn):該井在鉆遇嘉二段地層曾發(fā)生惡性井漏(井深4 481.64 m發(fā)生失返性井漏時的鉆井液密度為2.17 g/cm3),經(jīng)10 h高承壓堵漏后徹底堵住了漏層,并將裸眼復(fù)雜井段承壓能力提高至井內(nèi)鉆井液當(dāng)量密度2.31 g/cm3以上,隨后在負(fù)壓鉆井施工中無阻卡現(xiàn)象出現(xiàn),劃眼到底恢復(fù)鉆進(jìn),由此分析經(jīng)高承壓堵漏后能消除虛厚濾餅引起的阻卡井漏復(fù)雜隱患。

3.1.2 承壓堵漏施工步驟

1)配制密度為2.16 g/cm3的橋堵漿35 m3,濃度為8.5%,其中核桃殼為1 t,復(fù)合酸溶堵漏劑GD-1為1 t,LF-2為0.5 t,FLC-1為0.5 t。

2)光鉆桿下至斜深4 883.00 m,連續(xù)活動鉆具。

3)先注堵漏漿27.7 m3,后替密度為2.16 g/cm3的鉆井液32 m3和替入密度為2.41 g/cm3的加重鉆井液4 m3,此時已將堵漏漿充填在4 883～4 340 m的裸眼復(fù)雜井段內(nèi)。

4)起鉆至套管鞋3 751.16 m,開泵循環(huán)返出后立即關(guān)上閘板封井器。

5)間歇關(guān)井?dāng)D壓5次,控制套壓介于9～7 M Pa,穩(wěn)壓8 h,共擠入12.8 m3,放壓返出1.8 m3,共擠進(jìn)11 m3堵漏漿進(jìn)入復(fù)雜裸眼井段地層。

6)起鉆換劃眼鉆具劃眼順利到底,恢復(fù)正常定向鉆進(jìn)。

河飛203井間歇關(guān)擠承壓堵漏壓力變化曲線見圖1。

3.1.3 承壓堵漏施工后基本情況

承壓堵漏實(shí)施后,起鉆最大摩阻為28 t,井內(nèi)無漏失,掛、阻、卡狀況也明顯改善,井下情況基本正常, 4 896.41～6 191 m井段的純鉆時間僅為628.80 h,平均鉆速由施工前的1.66 m/h提高到了2.06 m/h,期間10次蹩停頂驅(qū)、多次測斜靜止均無卡鉆事故發(fā)生,鉆至飛二段6 191 m(斜深)順利完鉆。

圖1 河飛203井間歇關(guān)擠曲線圖

3.2 大邑301井

3.2.1 承壓堵漏施工前的基本情況

大邑301井從須三段4 535.75 m開始造斜鉆進(jìn),鉆至4 666 m大砂體滲透層后就頻繁出現(xiàn)托壓,當(dāng)鉆至4 827.82 m時發(fā)生嚴(yán)重托壓,鉆頭扶正器嚴(yán)重泥包,影響定向施工無法進(jìn)行。在鉆井液性能良好、增大了洗井排量的前提下,井內(nèi)復(fù)雜情況仍屢次發(fā)生,分析原因?yàn)?須三段地層孔縫較發(fā)育、大砂體滲透性好,鉆井液在正壓差作用下在井壁上形成虛厚濾餅。因此,決定在須三段裸眼復(fù)雜井段進(jìn)行承壓堵漏,從根本上徹底解決了定向大斜度鉆進(jìn)中托壓頻繁、起鉆遇阻卡和倒劃眼的問題。

3.2.2 承壓堵漏施工后的基本情況

參照河飛203井的施工步驟,實(shí)現(xiàn)關(guān)擠壓力控制在9 M Pa左右,并穩(wěn)壓8 h以上,提高了裸眼復(fù)雜井段的地層壓力超過液柱壓力當(dāng)量密度約0.19 g/cm3,實(shí)現(xiàn)負(fù)壓鉆井,徹底根治井下托壓、阻卡、泥包鉆頭及定向難等復(fù)雜井況,恢復(fù)正常定向鉆進(jìn)后順利完鉆。

4 認(rèn)識與結(jié)論

1)間歇關(guān)擠承壓堵漏技術(shù)的關(guān)鍵是:針對裸眼復(fù)雜地層井段;使用各種顆粒剛?cè)峒壟涞亩侣﹦┤采w在復(fù)雜裸眼井段內(nèi);采用高承壓9 M Pa以上、穩(wěn)壓8 h以上的間歇關(guān)擠方式。

2)在河飛203D、大邑301等幾口定向大斜度深井的現(xiàn)場應(yīng)用中,該技術(shù)提高了關(guān)擠壓力大于等于9 M Pa,提高了裸眼復(fù)雜地層壓力高于鉆井液當(dāng)量密度0.15～0.19 g/cm3。

3)現(xiàn)場實(shí)踐證實(shí),該技術(shù)不僅能堵住漏層,提高復(fù)雜裸眼段承壓能力,實(shí)現(xiàn)負(fù)壓鉆井,而且能消除虛厚濾餅導(dǎo)致的阻卡、泥包、托壓等復(fù)雜隱患,加固井壁,有利于后期安全快速定向鉆井。

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Pressurized plugging technology applied in deep high-angle wells

Zhang Jun,Luo Jiansheng,Li Zhibin,Wang Guangping ,Jiang Wen,Zhang Jingrong
(Renzhi Oilf ield Technology Service Co.,L td.,M ianyang,Sichuan 621000,China)

NATUR.GAS IND.VOLUM E 30,ISSUE 1,pp.74-75,1/25/2010.(ISSN 1000-0976;In Chinese)

The Sichuan Basin is featured by comp licated geological structures.W hen drilling deep high-angle wells there,drilling p roblem s like sticking,fluid loss and well kicksoften occur.Especially the faulty filter cake form sw hen drilling through low-permeability zones or thief zones under differential p ressure often causes undergauged wellbore,bit balling,frequent sticking,and backing p ressure,etc.,all of w hich will threaten the drilling safety.Based on those potential risks at the open hole section,through the study of the p revious p lugging p ractices,a new technology called p ressurized p lugging by intermittent squeezes is thus p roposed.The key points of this technology are the adop tion of seepage controlmaterial(SCM)w ith a variety of grain grades,intermittent squeeze of mud with p ressure up to o r over 9 M Pa,and holding the p ressure over 8 hours.The app lication at the wells like Hefei 203 and Dayi 301 has demonstrated that this technology can thoroughly plug the thief zones,imp rove the load bearing capacity of the knotty fo rmations,eliminate the potential safety hazards like sticking,backing p ressure and bit balling,and help maintain the underbalanced condition during drilling.It is a p ractical technology to solve those p roblem s affecting safe and fast drilling of deep high-angle wells.

p ressurized p lugging,deep high-angle well,underbalanced drilling,lost circulation,sticking,load bearing capacity

中國石化“川東北海相碳酸鹽巖高含硫氣藏安全、高效、快速鉆井技術(shù)研究”項(xiàng)目(編號:P04001-T01)。

張軍,1970年生,高級工程師,碩士;1996年畢業(yè)于原西南石油學(xué)院油田化學(xué)專業(yè);現(xiàn)任四川綿陽仁智油田技術(shù)服務(wù)股份有限公司副總裁兼鉆井液事業(yè)部總經(jīng)理。地址:(621000)四川省綿陽市臨園路西段53號地稅大廈副樓仁智公司。電話: 13908118058。E-mail:zhangj@rzyt.cn

張軍等.承壓堵漏技術(shù)在定向大斜度深井中的應(yīng)用.天然氣工業(yè),2010,30(1):74-75.

DO I:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.01.021

2009-10-28 編輯 鐘水清)

DO I:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.001.021

Zhang Jun,senio r engineer,born in 1970,graduated in oilfield chemistry from Southwest Petroleum Institute in 1996.He is now vice p residentof the RenzhiOilfield Technology Service Company of M ianyang,aswell as generalmanager of the Drilling Fluid Division of this Company.

Add:No.53,West Section,Linyuan Rd.,Adjunctive Building of Land Tax(Dishui)Mall,M ianyang,Sichuan 621000,P.R.China

Mobile:+86-13778100455 or 13908118058E-mail:zhangj@rzyt.cn