胜利油田钻井施工中“果冻式井眼”的处理和预防.pdf

第6 期 ． ． 1 0 1．． 胜利油田钻井施工中 “ 果冻式井 和预防 孔德亮 胜利油田黄河钻井三公司，山东 东营 2 5 7 0 0 0 眼“ 的处理 [ 摘要]“ 果冻式井眼”是在钻井施工中某段易产生缩径井眼的一种形象叫法，表现为缩径部分松软、粘连、蠕变。本文 对 ‘‘ 果冻式井眼”的危害和风险进行了分析，提出了 对 ‘ ‘ 果冻式井眼’’事故的处理和预防措施。 [ 关键词]胜利油田； “ 果冻式井眼”；敏感井段；处理；预防 “ 果 冻 式井 眼 ”是在 钻 井施 工 中对 胜利 油 田上部地层 明化 镇组、馆陶组 中某一段 易缩径井 眼的一种形 象叫法 ，其特点为缩径部分松软 、粘 连 、蠕变 。随着 胜利油 田的持续开发 ，在钻井过 程中 “ 果冻井眼”的情况出现的越来越多。经近 几年 的初 步统计，在完井 中出现 “ 果冻井 眼”的 井 ，轻度 的 占1 0 ％． 1 2 ％左右 ，中度的 占5 ％一 6 ％， 严重 的 占1 ％． 2 ％。 “ 果冻式井 眼” 己严重影 响了 钻井生产和经济效益。 “果冻 式 井 眼 ” 的形 成主 要 有 以下 原 因 1 地质方面胜利油 田上部地层 明化镇组、馆 陶 组 地层疏松 ，泥岩发育较好 ，且泥岩 中黏土含 量 较 高 ，水敏性好 。吸水 以膨胀软化 ，易发生 蠕变 缩 径 。同时吸附性强 ，致使该井 段井 眼易吸附细 沙 。 2 施工 条件方 面 同台井和 大位移 井越 来 越多 。大位移 同台井往往直井段 设计较短 ，井斜 较大 。同时地面条件 受限严重 ，大循环池 相对较 小 。在钻井施工时清 水大循环无 法维持到理想的 井段 ，被迫较早 改为小循环施 工，上部井眼无法 保证开放 ，在施工后期 出现上 部井眼 “ 果冻式井 眼 ”情况的概率 很大 。 3 地下情况 复杂 如注水 井串槽 ，地下盐 水上窜 ，污染钻井液 。 4 施工中 的不 当措施 如钻井液性 能差 、起钻过快 ，抽吸 拔跨地层 。 l“ 果冻式井眼”的危害和风险 钻井 过程 中，出现 “ 果冻 式井眼 ”的危害和 风险 。出现 “ 果冻 式井眼 ”后 ，轻者造成开泵 困 难 、憋压 、憋泵 。起钻拔活塞 ，下钻有遇阻 ，电 测时 仪器遇 阻。严 重者 ，无法顺利下钻 ，长井段 划 眼，同时 由于该井段地层松软 ，划眼时 ，很容 易划 出新 眼，造成 下部井段进尺报废 。特别在长 裸 眼和有 高压油气层 的深井 ，在施工 的后期一旦 出现 “ 果冻式井 眼”，可能出现 卡钻或 因抽吸而 引起井控风 险。前期 的 “ 果冻井 眼”事故本身对 钻井施工危害不大 ，危 害在于其不 易发现和持续 恶化 的两大特 点。预防上部井 眼出现 “ 果冻式井 眼”和一旦 出现 “ 果冻式井 眼”要及时采取正确 的处理方法是解决 问题 的关键 。胜利油 田在钻井 施工过程 中，发生 “ 果冻式井眼 ”的情况 ，在不 同区块发 生的井深并不相 同。我们把这一井段 暂 叫为敏感井段。 了解不 同区块的敏感井段 十分重 要，在处理事故时可做到有的放矢 。如草桥 、滨 州、王 岗区块 敏感井段在4 0 0 7 0 0 m。胜坨 、花 冠、陈官区块敏感井段在6 0 0 ． 8 0 0 m。史 口、郝家 区块 敏感井段9 0 0 ． 1 2 0 0 m等 。 “ 果冻式井眼 ”根 据轻重情况可分轻、 中、重三种情况 。在 “ 果冻 井眼 ”情况较轻时 ，基本不影响钻井作业的正常 施工 。在胜利油 田施工的长裸眼井基本上都存 在 “ 果冻井眼 ”的情 况 ，大部分在钻井施工中没 有 明显的表现 ，仅 在 电测井径 曲线出现在敏感井 段 井径 明显出现缩径，这种情况可暂不考虑。 “ 果冻式井 眼”情况 出现后 ，如能及 时判 断 和发现对钻井正常施工不会造成很大影响，处理 起来也较简单。即疑似出现 “ 果冻式井眼”时， 在正常施工过程 中采取 以下两点即可解决 问题 。 首先对钻井液黏度进行调整 ，2 8 0 0 m以上井深， 黏度 调制在4 0 s 左右 ，3 5 0 0 m以上井深，黏度 调 作者简介孔德亮 1 9 6 ，男，山东曹县人，1 9 8 8 年毕业于 大庆石油学校钻井专业 ，本科学历 ，工程师 。现在胜利油田黄河钻 井三公司技术科从事钻井工程现场管理工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 一 1 0 2 一 ■ 维修改造 石 油 和 化 工 设 备 2 0 1 5 年第1 8 卷 制在4 5 s 左右 ，进行大排量循环 ，配合上下活动钻 具，使上部 “ 果冻式井眼”处井眼得到有效的冲 刷 。其次 ，再大排量循环两周后 ，起钻至敏感井 段 以上修整井壁 ，即可解决 “ 果冻式井眼”。 2 “ 果冻式井眼”事故的处理 为 了有效快速地处理 “ 果冻 式井 眼 ”事故 ， 可针对不同程度进行区别处理 。 1 1 轻度 “ 果冻式井眼 ”出现时，现 象为循环 停泵后余压 回零较慢或不 回零 ，开泵 困难 ，憋泵 憋压 。首先对钻井液黏度进行调整 ，2 8 0 0 m以内 井深 ，黏度调制在4 0 s 左右 ，3 5 0 0 m以内井深 ，黏 度调制在4 5 s 左右，开始循环时要按正常循环排量 的5 0 ％排量开泵建立循环 。在循环过程 中，一定要 缓慢增大排量 ，防止在循环 时出现 憋泵情 况，否 则 “ 果冻式井 眼”情况 因憋泵情况会更加严重 。 在循环过程 中防止钻具粘 卡，可缓慢活动钻具 。 当排量增 大至施工排量1 0 5 ％时循环，循环一周， 无 憋泵现象 时可适 当增大上 下活动钻具 的速度 ， 使上部敏感井段 处井 眼得 到有 效的冲刷 。再循 环 两周之后，短起下钻至敏感井段米 以上即可解决 “ 果冻井眼 ”情况。 2 中度 “ 果冻式井眼 ”现象 。即在敏感井段 起下钻时拔活塞或遇阻 、电测仪器遇阻 、短起 下 后开泵憋压打不开 ，定 向钻进拖压严重 。出现这 些情况时，将钻头起下至敏感井段 以下1 0 0 2 5 0 1 T I 处 ，同时要灌好泥浆 ，必要 时可通过钻杆 内灌泥 浆 。起下钻过程 中，调整循环灌 内钻井性 能，其 中液黏度至4 0 s 。开始 时按循环排量 的1 ／ 3 正常排 量开泵建立循环 。在循环过程 中，一 定要缓慢增 大排量 ，防止在循环 时出现 憋泵情况 。保 持钻 井 液黏度在4 0 S 。活动钻 具时每次活动距离 不得 大 于钻头对应的长度，且活动间隔时间要3 ． 8 分钟。 当排量增大至施工排量1 1 0 ％时循环，循环一周 ， 无 憋泵现 象时可适当增 大钻 下活动钻具的范围 ， 直至使 上部敏 感井段处井眼得到有效的冲刷 。再 循环两周之后 ，短起钻至敏感井段米 以上1 0 0 2 0 0 m，起下钻无遇阻和拔活塞现象即可解决 “ 果冻井 眼”现象。在T1 2 6 ． P 1 9 1 钻至井深3 2 4 6 m，施工过 程 中无异常现象 。通井时发现地层盐水严重污染 钻 井液 ，致使井 眼垮塌严重 ，无法满足后期水平 段施工要求 ，决定填井至2 6 0 0 m。使用P DC 钻头 侧 钻过程 中拖压N2 o o k N，无法进 行施工 。决定 改用牙轮钻头施工 。在起钻过程 中发现6 3 0 ． 7 5 0 m 井段有2 0 3 0 k N的遇阻现象。分析拖压原因因为 6 3 0 7 5 0 m存在 “ 果冻 式井眼 ”。换钻头后 下钻至 9 5 0 m开泵循环，调整泥浆 。循环增加排量后 ，共 有3 次成段高黏度泥浆返出，有效地破坏 了 “ 果冻 式井眼”。 3 1 重度 “ 果冻式井眼 ”。即敏感井段井 眼缩 径严重，导致 无眼或井眼极小 。下钻至敏感井段 后下钻遇阻 ，吨位从小变大 ，最后 出现死点 。出 现这种情况要立即起钻 ，改为找眼钻具结构进行 找眼作业 ，千万不能硬砸强行下钻 ，这样会使本 来极小的井眼变得更小或无眼 ，下步纫眼工作将 很难完成 ，导致下部井眼报废 。处理严重 的 “ 果 冻式井眼 ”要分两步进行 。第一步 简 化钻具结 构，即光钻杆下部接直径小一级型号 的钻头 ，下 钻 至敏 感井段后，如遇阻不严重 ，可下钻下过敏 感 井段至稳 定地 层循环，再按上面 中度果冻井 眼 方法 处理 。如果遇 阻严重 ，采取1 ／ 4 正常排量开泵 循 环冲洗 ，保持钻头在不加压或极小 的钻压 下下 滑 。如果冲洗无效，间断地转动钻具 1 - 2 圈破坏死 点 。不得连续转动转盘 ，以防划 出新眼 。当钻头 滑动通过敏感井段至稳定地层后按 中度果冻方法 执行 。经过 以上处理 ， “ 果冻式井 眼”可得 到有 效冲洗和扩大 。第二步 起钻后 改下最简化 的钻 具结构下部带牙轮钻头下钻通井 ，方法按第一 步 执 行。如Wl 0 3一 Z P 1 井二开 2 1 5 ． 9 mm钻头钻至 1 2 3 0 m起钻，地质导 向钻具下钻至4 2 2 m遇阻，采 取上 下活动 、转动钻具 、加压 的方式 下钻 。下至 4 6 0 m时，上下活动钻具、加压都无法通过该点 。 因下部带1 ． 5 。单弯动力钻具 ，为防止开泵下放钻 出新眼 ，决定起钻 改为 中2 1 5 ． 9 mm牙轮钻头上接 钻杆的简化钻具通井。下钻至4 3 0 m开始遇阻，至 4 6 0 m处成死点。起钻至4 1 0 m处开泵 ，排量2 0 1 ／ S ，泥浆黏度 由7 5 s 调整至4 0 S 。采用边循环边小钻 压下滑，间断转动钻具 的方式下钻，至井深4 5 6 m 时，活动钻 具时憋泵 严重，无法进 行下放钻具 。 决定缓慢提高循环排量至3 O l ／ s ，期间憋泵间隔逐 渐拉长 ，冲刷 井眼至可循环 。循环下放钻具 ，至 4 6 3 m循环 、少量转动钻具都无法通过该 点。长时 间处理无效果，判断原井眼迷失 ，决定加压 l 0 ． 2 0 k N钻 压转动钻 具找眼 。钻进至4 6 7 m时各种迹象 己打出新井 眼。新井眼继续钻进 至1 2 3 2 I T I 起钻 。 地质导向钻具下至5 0 9 m又开始遇阻 ，5 5 6 m下钻 困难 。起钻改为 中1 5 2 mm牙轮钻头接 1 2 7 mm钻 杆下钻 ，下钻至5 4 3 m遇阻，上下活动钻具，少量 加压下钻 ，下钻至6 5 0 1 T I 后遇 阻现象消失。下钻至 8 0 0 m处循环，排量缓慢提至3 5 l ／ s 循环两周 。上下 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第6 期 孔德亮胜利油田钻井施工中 “ 果冻式井眼”的处理和预防 ． 1 o 3一 活动钻具无憋压显示起钻 。起钻过程 中在敏感井 段无显示 。再次用地质导向钻具下钻正常。在5 个 分支井眼施工过程 中防止上部敏感井段再次 出现 “ 果冻式井眼 ”，一直保持泥浆黏度4 5 s 左右大排 量3 5 l ／ s 循环施工 。同时4 8 h 内必须进行一次长短 起下钻 ，每 次短起下钻都起至4 0 0 m以上，对敏感 井段井眼井壁进行修整，保证施工的正常进行 。 3 “ 果冻式井眼”事故的预防 出现 “ 果冻式井眼 ”的诱 因主要有 以下几个 方面 1 造斜 点较浅 ，在易出现 “ 敏感井段 ”地 层 以上 ； 2 大循环改小循环较早 ，致使在敏感井 段井眼不够开放； 3 钻井液黏度长期保持较高； f 4 在钻 进过程 中，地层 出现盐水 ，盐水侵入钻井 液 ； 5 因故填井 ，水泥浆 污染钻 井液 ； 6 起钻 速度 快，抽 吸作用使蠕变加剧 ，促使 “ 果冻式井 眼 ”形成 7 施 工 中长期 循环排 量较 小 ，无法 对 井眼实施 有效冲刷 。在施 工中有 以上情况之一 或 几种情况均存 在时 ，极有可能 出现 “ 果冻式井 眼 ”。 如 在施 工 中还 出现 以下 情 况 开 泵 困难 ， 憋压、憋泵 ，定向时拖压严重，起钻 至敏感 井段 井段拔 活塞 、 下钻有遇 阻，起 钻时钻具结构变径 处、扶正器内存在大量粘泥，电测时仪器在敏感 井段遇阻 如在史 口区块9 0 0 ． 1 2 0 0 m，应首先考 虑井下可能出现 “ 果冻式井眼”。 为达 到 提 前预 防 的 目的，对 以上 七种 产 生 “ 果冻式井眼”诱因的情况提出有针对性的预防 措施 。首先预 防的基本 原则是 施 工过程 中，在 满足井下安全 的情况 下，采用低黏度 、大排量施 工 ，做到对敏感井段井 眼有效冲刷 ，保持井 眼充 分开发。做好钻井液的降滤失性，减少水敏作 用 ，及时进行短起 下钻作业 ，通过机械方式对敏 感井段井壁进行修整 。具体预防方法如下 1 造斜点较 浅是指造斜点处井深在敏感 井段 以上 ，根据胜利油 田钻井施工经验 ，在定向前 1 0 0 m必须改小循环稳定井眼，保证定向的安全施工。 由于定向点较浅 ，可采取现场提 前储备足量 的泥 浆应 急使用 ，采用 在大循环 的情 况下直接定 向施 工，在测斜和 定 向前 ，采取增加循环时 间方式 ， 预 防在测斜和定 向时 出现沉沙 聚集情况 ，保持大 循环施工井深超过敏感井段 。 2 大循环改小循环较早 、钻井液黏度长期保 持较 高、长期循环排 量较 小这三种情况 出现时 ， 应在4 8 h内必须对敏感井段进行一次短起下钻作 业 ，对敏感井段进行修整。 3 在钻进过程中地层 出现盐水、因故填井 ， 使钻井 液遭 到污 染。在钻井过程 中一旦出现钻井 液被污染 ，如泥浆黏度 突然增 高、失水变大 ，要 及 时采 样化 验 ，根据 化验 结果 做 出针对 性 的处 理 ，使钻井液尽快恢 复至原来 的性 能，同时进行 一 次超过敏感井段的短起下钻作业。 4 起 钻速 度快 、抽 吸作 用使 蠕变加 剧形 成 “ 果冻 式井 眼”。在起钻至敏感井段要控制起钻 速度小于1 0 m／ mi n ，并仔细观察起钻悬重的变化 、 灌泥浆情况 。发现有轻微 的拔活塞现象 ，要立 即 停止起钻 ，下钻至稳定地层井段或东营组进行循 环 ，按轻度 “ 果冻式井 眼”的处理措施执行 ，即 可解 除 “ 果冻式井眼”。 通 过一段时间的实践证 明， “ 果 冻式井眼 ” 在钻井施工 中虽经常发生 ，只要引起重视 ，完全 可 以做到提前预防 ，一旦发生也可控制在 轻度 、 中度的范围内，不致造成严重的后果，给钻井施 工造 成损 失 。 ◆参考文献 【 1 】 任中启，李三杰，丁海峰等 史f l O 0 油田钻井液体系优 选与应用[ J 】 ． 石油钻探技术，2 0 0 6 ，3 4 4 4 6 - 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