王明華，劉 維，段緒林，魏 彬

中國石油集團川慶鉆探工程有限公司川東鉆探公司

0 引言

川渝地區(qū)取心作業(yè)層位多，多數(shù)儲層段裂縫發(fā)育，地層破碎，堵心卡心頻率高，單次取心進尺少，起下鉆次數(shù)多，取心作業(yè)效率低。2021年取心作業(yè)區(qū)域集中在蓬萊含氣區(qū)、磨高構(gòu)造、深層頁巖氣，主要巖性為白云巖、灰?guī)r、頁巖，孔洞、裂縫發(fā)育，巖石破損，易堵心、卡心。上述破碎地層的鉆井液密度高，泵壓高，對破碎巖心浸蝕性強，更易造成單次取心進尺低。

針對上述問題，段緒林等人[1- 3]在川渝地區(qū)開展了破碎地層預(yù)防磨心、卡鉆、提高取心收獲率等技術(shù)總結(jié)，初步形成了堵心卡心預(yù)防處理操作方法。胡畔、李佩武等人[4- 7]開展了密閉取心技術(shù)試驗，堵心卡心次數(shù)有所減低，依然存在堵心卡心起下鉆偏多的問題。閆家等人[8- 11]在松科2等井開展了渦輪鉆具、雙巖心爪取心試驗，取心收獲率得到顯著提升，但取心效率沒有顯著提高。國內(nèi)外諸多專家[12- 24]對破碎地層取心難題進行了分析，提出了許多好的技術(shù)對策，但對川渝地區(qū)的取心地層是否適應(yīng)，有待現(xiàn)場驗證。進一步開展川渝地區(qū)破碎地層取心工藝優(yōu)化，確保取心收獲率，提高單次取心進尺，有利于加快川渝地區(qū)新區(qū)域新層系勘探開發(fā)、產(chǎn)能建設(shè)步伐，把能源的飯碗端在自己手里。

1 深層破碎地層取心概況與難點分析

1.1 破碎地層巖性特點

川渝地區(qū)勘探范圍廣，取心作業(yè)覆蓋了從沙溪廟組到龍馬溪組的17個層段，砂巖、頁巖、云巖、灰?guī)r、泥巖、鹽層、礫石等7種巖性(巖石)。蓬萊含氣區(qū)燈二段上部以粉晶、細晶綿層藻白云巖為主，中部以泥晶藻白云巖為主，下部為粉晶云巖夾少量硅質(zhì)云巖。滄浪鋪組以粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，夾粉砂質(zhì)泥巖、泥巖。磨溪構(gòu)造棲二段為灰?guī)r，泥粉晶結(jié)構(gòu)，硬度高、脆性強、可鉆性差、極易破碎。天府含氣區(qū)二疊系峨眉山玄武巖組含凝灰?guī)r、角礫巖、玄武巖。瀘州頁巖氣井龍馬溪組上部泥、頁巖夾泥質(zhì)粉砂巖，下部、底部頁巖。

1.2 取心作業(yè)堵心卡心復(fù)雜情況頻繁發(fā)生，影響取心效率

對取心作業(yè)中發(fā)生堵心卡心時的參數(shù)變化趨勢缺乏系統(tǒng)分析，沒有完善的處理方法、強力的應(yīng)急手段，部分輕微的堵心卡心沒有正確處理，導(dǎo)致堵心卡心情況逐步嚴重，最后無法繼續(xù)鉆進，只能起鉆，同樣影響取心作業(yè)效率。7口取心低效井取心收獲率97.27%；瀘州頁巖氣2口井平均單次取心進尺分別為14.67 m、17.37 m，低于平均取心進尺18.83 m；蓬萊、磨溪、天府等其他區(qū)域5口井平均單次取心進尺最高8.44 m，最低2.50 m，低于平均取心進尺9.56 m。7口井平均單次取心進尺統(tǒng)計見圖1。7口井取心作業(yè)起下鉆50次，其中因堵心卡心處理困難導(dǎo)致起鉆多達24次，比例48%。7口井起鉆原因統(tǒng)計見圖2。7口井取心作業(yè)發(fā)生堵心卡心26次，“及時發(fā)現(xiàn)、正確處理的堵心卡心”僅2次。見表1。

圖1 7口低效井平均單次取心進尺統(tǒng)計

圖2 7口低效井起鉆原因統(tǒng)計

1.3 取心作業(yè)阻卡復(fù)雜處理手段少

1.3.1 取心工具處理復(fù)雜能力不強

在?214.4 mm及以上尺寸井眼中一般選擇川7- 5型工具，在?148.2 mm 井眼中一般選擇川5- 5型工具，詳見表3。川7、川5工具外徑小，增加了環(huán)空間隙，能夠降低阻卡風(fēng)險，但是抗拉強度、抗扭強度卻不高，嚴重影響復(fù)雜處理。如W207井筇竹寺地層取心，地層滲透性強，阻卡頻繁，摩阻達到200 kN以上，扭矩超過18 kN·m，選擇川7- 5工具會明顯限制阻卡初期處理，增加卡鉆機率。

表1 低效井堵心卡心統(tǒng)計表

1.3.2 高滲透地層割心困難

部分區(qū)域取心井段裂縫發(fā)育，滲透性特別好，取心鉆進中快速形成虛厚濾餅，取心鉆進扭矩大，取心后遇到嚴重阻卡，難以割心。如W207井筇竹寺地層，前期取心12趟，割心時發(fā)生阻卡6趟，卡鉆2次。處理卡鉆過程中需要強力活動鉆具，甚至需要啟動隨鉆震擊器，容易導(dǎo)致巖心掉落，影響取心收獲率。

2 措施優(yōu)化研究及應(yīng)用

2.1 堵心卡心復(fù)雜處理技術(shù)

2.1.1 建立堵心卡心快速判斷方法

以鉆壓、泵壓、扭矩、鉆時等取心關(guān)鍵參數(shù)的變化趨勢分析為核心，提出了“三逐步三快速”的堵心卡心判斷方法，三逐步判斷原則：鉆時逐步增加；鉆壓逐步上漲；扭矩逐步下降。三快速判斷原則：泵壓快速上升；鉆壓快速上漲；扭矩快速下降。

建立了取心參數(shù)實時跟蹤方法，采用微鉆時分析法，準確判斷破碎地層早期堵心卡心，為提高單次取心進尺提供了早期預(yù)警。

2.1.2 建立了堵心卡心初期處理方法

在通過微鉆時變化分析法發(fā)現(xiàn)堵心卡心后，采取鉆壓調(diào)整法，解除堵心卡心。PT102井燈二段取心鉆進發(fā)生2次堵心，均表現(xiàn)為鉆時逐步增加、鉆壓上漲，扭矩下降，通過兩次及時調(diào)整鉆壓，巖心通道得到有效疏通，扭矩恢復(fù)正常，堵心解除。

取心作業(yè)中推廣應(yīng)用三三方法、取心參數(shù)實時跟蹤法、微鉆時分析法、鉆壓調(diào)整法等技術(shù)，“及時發(fā)現(xiàn)、正確處理的堵心卡心”由9.09%上升至70.28%?？傮w起鉆比例顯著降低，見表2。

表2 試驗井堵心卡心原因統(tǒng)計表

2.2 取心作業(yè)阻卡處理技術(shù)

2.2.1 創(chuàng)新實施旋轉(zhuǎn)割心工藝減少阻卡

FT1井高摩阻、高扭矩井段推廣應(yīng)用旋轉(zhuǎn)割心工藝割心，作業(yè)中嚴格落實“一確保、四控制”(確保取心工具質(zhì)量；控制割心時的排量、扭矩、轉(zhuǎn)速、鉆具上提速度)作業(yè)程序，突破了割心時不轉(zhuǎn)動鉆具的禁區(qū)，實現(xiàn)了取心鉆進、割心、上提鉆具、循環(huán)時的鉆具連續(xù)旋轉(zhuǎn)，有效避免了故障復(fù)雜發(fā)生。

2.2.2 優(yōu)選高強度取心工具提升阻卡處理能力

根據(jù)常見阻卡發(fā)生與處理的過程分析，把阻卡預(yù)防與處理分為阻卡預(yù)防、阻卡初期處理、卡鉆處理三個階段。阻卡初期如果阻卡征兆發(fā)現(xiàn)不及時、處理手段欠缺，就容易導(dǎo)致卡鉆。所以，在取心作業(yè)中加強了阻卡初期處理的研究。根據(jù)目前所用的常規(guī)取心工具強度使用表(表3)分析對比，?215.9 mm及以上井眼選用川8- 5型取心工具，?149.2mm井眼選用川6- 5型取心工具，取心工具強度明顯提高，增加了阻卡初期處理的手段。在M151等5井次進行了現(xiàn)場試驗(見表4)，未發(fā)生因為取心工具強度問題引起的阻卡初期難以及時處理的復(fù)雜情況。

表3 川- 5型取心工具主要規(guī)范

表4 工具優(yōu)選現(xiàn)場試驗井效果

2.3 實施效果

在5個構(gòu)造破碎地層開展取心技術(shù)推廣應(yīng)用，完成取心進尺263.10 m，收獲率達99.08 %。平均單次進尺由9.42 m提高至13.85 m，其中L203H123- 1井平均單次進尺達到了21.5 m(表5)，最高單次進尺27.5 m。通過提高單次取心進尺，同比減少了起下鉆9趟，降低比例32.14 %，取心效率明顯提高。

表5 試驗井取心指標統(tǒng)計表

3 認識與建議

(1)川渝地區(qū)創(chuàng)新形成了堵心卡心快速判斷與處理技術(shù)、旋轉(zhuǎn)割心工藝、取心工具優(yōu)選技術(shù)，支撐了鉆井現(xiàn)場整體提速。現(xiàn)場試驗結(jié)果表明，能有效降低堵心卡心頻率，提高破碎地層單次取心進尺，減少起下鉆次數(shù)，加快勘探開發(fā)與產(chǎn)能建設(shè)步伐。

(2)建立了取心作業(yè)參數(shù)實時跟蹤方法?，F(xiàn)場要加強取心參數(shù)收集、分析、判斷，取心人員要堅持旁站指導(dǎo)，以及時處理。

(3)取心作業(yè)的原則首先是確保取心收獲率。鉆遇復(fù)雜地層段，發(fā)現(xiàn)取心參數(shù)異常變化，采取破碎地層取心工藝難以快速解決難題，要果斷進行割心等方式處理，確保巖心完整。