王澤

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)上海分公司，上海 200335)

0 引言

隨著鉆井技術(shù)的不斷進(jìn)步和油氣勘探開(kāi)發(fā)的需要，深井、超深井及大位移井的數(shù)量不斷增加[1-2]，這也同時(shí)導(dǎo)致下7″ 尾管作業(yè)的難度逐漸加大。大位移井由于其裸眼延伸段較長(zhǎng)、鉆遇巖性復(fù)雜多樣、壓力窗口小，隨井深及裸眼延伸段的不斷增加，鉆進(jìn)過(guò)程中扭矩、泵壓及設(shè)備負(fù)荷逐漸增大，容易導(dǎo)致鉆井作業(yè)復(fù)雜情況的發(fā)生[3-4]。一旦發(fā)生復(fù)雜情況，或多過(guò)少會(huì)影響井壁的穩(wěn)定性。而海上油氣開(kāi)發(fā)由于其特殊性，主要以大斜度井及水平井為主，為了綜合兼顧地層評(píng)價(jià)及開(kāi)發(fā)的要求，經(jīng)常會(huì)設(shè)計(jì)多個(gè)靶點(diǎn)進(jìn)行兼顧開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)，造成井眼軌跡復(fù)雜。這使得在后續(xù)下入尾管作業(yè)時(shí)，很容易堵塞導(dǎo)致尾管下不到位[5-7]。

下尾管是一種既耗時(shí)間又存在極大風(fēng)險(xiǎn)的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)?，F(xiàn)場(chǎng)的天氣海況、下尾管設(shè)備、尾管自身質(zhì)量、下尾管人員技能水平、井眼軌跡、鉆井液性能、裸眼段地層巖石特性等都影響著下尾管作業(yè)的正常開(kāi)展。一般情況下，下入尾管主要是靠尾管的自身重力，在大斜度井和水平井的斜井段，由于井斜角的作用，使重力在水平方向的分力分散，導(dǎo)致尾管串與井壁間的摩擦阻力增大，甚至造成扶正器等工具嵌入軟地層，給下尾管作業(yè)帶來(lái)一定困難。結(jié)合國(guó)內(nèi)外的較成熟的技術(shù)，主要采用了減少尾管摩阻系數(shù)和減輕尾管重量，使其飄浮來(lái)保證水平井尾管的順利下入[8]。窄壓力窗口井段尾管下入作業(yè)為了控制風(fēng)險(xiǎn)，避免產(chǎn)生過(guò)大的壓力壓漏地層，往往要嚴(yán)格控制下尾管速度，并且周期性的灌漿作業(yè)也嚴(yán)重延緩了作業(yè)進(jìn)程。這極大地增加了作業(yè)成本，尤其是日費(fèi)巨大的海上平臺(tái)作業(yè)[9-13]。

東海X 井為定向井，完鉆井深位于平湖組P9 層位，將老井棄置，在原井眼上于13-3/8″套管1 282 m處開(kāi)窗側(cè)鉆進(jìn)入新地層。12-1/4″井眼鉆進(jìn)至3 058 m中完，下9-5/8″套管。8-1/2″井眼鉆至4 700 m 完鉆，下7″尾管。12-1/4″井段開(kāi)窗出去后先降斜、增方位，與老井眼快速分離(狗腿1.5～3°/30 m) 后增斜、增方位，2 400 m 后穩(wěn)斜、穩(wěn)方位鉆進(jìn)(46°/323°)直至完鉆。X 井使用油基鉆井液體系，油水比81∶19，開(kāi)鉆比重1.42SG，完鉆比重1.46SG，泥漿性能整體穩(wěn)定，返砂良好，整個(gè)井段鉆進(jìn)篩布170 目及200 目復(fù)配，離心機(jī)全程開(kāi)啟，零星的能見(jiàn)到拇指蓋大小的掉塊，磨圓居多。由于現(xiàn)場(chǎng)決策得當(dāng)，老井棄置及開(kāi)窗作業(yè)較設(shè)計(jì)提前2.8 天，12-1/4″井段較設(shè)計(jì)提前2.6 天，一趟鉆鉆至中完深度。8-1/2″井段較設(shè)計(jì)提前5.1 天，一趟鉆完成。鉆井總工期較設(shè)計(jì)累計(jì)提前10.5 天。X 井下7″尾管作業(yè)的成功實(shí)施可為東海后續(xù)下尾管作業(yè)提供借鑒。

1 下7″尾管作業(yè)影響因素分析

1.1 井眼軌跡

下尾管前需對(duì)鉆進(jìn)過(guò)程中的造斜段、短起過(guò)程中的遇阻點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。對(duì)于深井、超深井，井斜角是影響后續(xù)下7″尾管順利與否的主要因素。在小井斜段，裸眼與尾管間的摩阻相對(duì)較小，尾管下入難度相對(duì)較低。在大井斜段尤其是水平段，裸眼與尾管間的摩阻相對(duì)較大。測(cè)斜點(diǎn)也是下尾管過(guò)程中常見(jiàn)的遇阻點(diǎn)之一，測(cè)斜時(shí)，通常鉆具靜止不動(dòng)，若在某一點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間測(cè)斜，鉆具在裸眼段靜止時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，長(zhǎng)時(shí)間的開(kāi)泵沖刷井壁極易造成局部“大肚子”，使得尾管在該部裸眼段阻掛。

定向滑動(dòng)鉆井具有很強(qiáng)的井眼軌跡控制能力，但在水平段鉆井效率較低。旋轉(zhuǎn)復(fù)合鉆井既能提高鉆井速度，又能保證井下安全，但對(duì)井眼軌跡的控制能力較弱。在復(fù)合鉆井過(guò)程中，可以應(yīng)用不同的鉆井參數(shù)來(lái)微調(diào)井眼軌跡。高WOB 和低轉(zhuǎn)速可以略微增加井斜，否則可以穩(wěn)定傾角或略微減小井斜。

此外，地層巖石的物理性質(zhì)也進(jìn)一步影響裸眼段的穩(wěn)定，尤其是泥巖段，由于泥巖具有水化膨脹的特性，鉆井液中的水分侵入地層，易造成井壁縮徑。另一方面，鉆具在泥巖段滑動(dòng)時(shí)，尤其是扶正器處，易刮蹭地層，造成井壁坍塌，使得7″ 尾管下入遇阻。在砂巖井段，由于砂巖自身特性，砂巖段地層的摩阻普遍偏大，因此，在砂巖段需增多扶正器的數(shù)量。為控制井眼軌跡，避免局部“大狗腿”現(xiàn)場(chǎng)采取的鉆井思路為泥巖段快速中完，砂巖段穩(wěn)斜、穩(wěn)方位。

1.2 鉆頭及BHA 選型

鉆頭與BHA 的選型直接影響井眼的狀態(tài)。X 井選取BEST 單排16 mm 齒、5 刀翼鉆頭?？紤]到盡量一趟鉆完成，攻擊性及耐磨性兼顧。整個(gè)井段平均下來(lái)機(jī)械鉆速20 m/hr，高于鄰井，累計(jì)鉆穿花下138 m 含礫細(xì)砂巖，整體來(lái)看本井地層含灰質(zhì)段有所減少。出井鉆頭內(nèi)排1 齒崩齒，其余正常磨損，保徑無(wú)磨損。BHA選型綜合考慮到整個(gè)井段穩(wěn)斜、穩(wěn)方位，軌跡控制難度較小，兼顧46°井斜長(zhǎng)裸眼段下部加壓困難，增加6-1/2″ 鉆鋌1 柱。同時(shí)Xceed 上下2 個(gè)欠1/4 扶正器加Neo 上1 個(gè)欠1/4 扶正器，累計(jì)3 個(gè)扶正器，取消原設(shè)計(jì)組合中倒劃眼扶正器。該鉆具組合可有效避免局部井斜角過(guò)大，有利于后期7″尾管的下入。針對(duì)大位移井，推薦鉆具組合為：8-1/2″ PDC+6-3/4″ Xceed+6-3/4″Neoscope+6-3/4″Telescope+6-3/4″NMDC+6-3/4″Fliter Sub+6-3/4″FV+6-1/2″DC×3 根+6-1/2″(F/J+JAR)+5″HWDP×14 根+5″DP*60 柱+ X/O。

1.3 作業(yè)指令的選擇

鉆井參數(shù)對(duì)下7″ 尾管的影響主要表現(xiàn)在，泥巖段需減少鉆具的靜止時(shí)間，且排量不宜過(guò)大。扶正器及大尺寸鉆具出管鞋后逐步放開(kāi)參數(shù)鉆進(jìn)，先期10～12 t，中后期逐步提至15～16 t，鉆速60～130 r/m。東海地層一旦進(jìn)入平湖組后，地層為大段致密砂巖，局部含有硬夾層，扭矩波動(dòng)較花港組有所增加。此時(shí)需提高鉆壓，提高鉆井時(shí)效。X 井整體鉆進(jìn)過(guò)程中啟動(dòng)扭矩都比較正常，與專家系統(tǒng)模擬吻合。這也意味著井眼較光滑，有利于后期下7″尾管作業(yè)。

在遇阻井段，盡量避免長(zhǎng)時(shí)間劃眼，以防止臺(tái)階面的產(chǎn)生。鉆桿下入井底后，應(yīng)充分循環(huán)清潔井眼，循環(huán)時(shí)間建議5 周以上。適當(dāng)增加鉆井液的黏度和剪切力，以提高其對(duì)井筒中巖屑的攜帶能力。在鉆井液中加入潤(rùn)滑劑，進(jìn)一步減小鉆具與井壁間的摩擦力。井底沖洗完成后，將鉆井提升至遇阻井段，再次進(jìn)行大排量沖洗，并大幅移動(dòng)鉆具，損壞巖屑床。

下尾管遇阻時(shí)，通常采用小排量循環(huán)、頂驅(qū)旋轉(zhuǎn)下入、上提下放的方法來(lái)處理，但效果并不理想。并且，在一些復(fù)雜的井況下，上提下放套管也可能導(dǎo)致水化的泥巖井段或者煤層井段坍塌，使得套管中途卡死。套管和尾管的下入程序是固井作業(yè)流程的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)下套管和尾管速度較慢，為了保證足夠的上扣扭矩需全程打備鉗，防止下部套管因懸重不足導(dǎo)致反轉(zhuǎn)卸扣。此外，鉆井液需要定期注入管柱，維持下入懸重，平衡套管與環(huán)空間的內(nèi)外壓差，也防止套管內(nèi)外靜液柱壓差過(guò)大導(dǎo)致套管擠壓變形。對(duì)于深井、超深井，很難控制套管柱的下放速度，并且很容易產(chǎn)生激動(dòng)壓力，造成井漏。另外，隨著井深的增加井眼受到力學(xué)和化學(xué)兩方面的影響加劇，其穩(wěn)定性能變差。

短起下作為修整井壁的重要手段，也為下7″尾管作業(yè)創(chuàng)造了良好的井筒環(huán)境。因本井平湖組于4 200～4 400 m 三壓力曲線中坍塌壓力較高，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)專家系統(tǒng)模擬，適當(dāng)控制起鉆速度。鉆進(jìn)至4 094 m 開(kāi)展第一次短起下作業(yè)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)錄井曲線判斷，煤層跟砂泥巖膠結(jié)面有些許毛刺，整體砂巖段摩阻略高，鉆井液流變性稍微差，篩面返出細(xì)砂較多。鉆進(jìn)至完鉆井深，短起下鉆到井底、循環(huán)，裸眼段順暢，循環(huán)一周后性能基本恢復(fù)至打鉆期間性能，篩面返出少量細(xì)砂。但后期長(zhǎng)起時(shí)，裸眼段順暢。

2 X 井下尾管作業(yè)流程

下尾管作業(yè)前，需重點(diǎn)關(guān)注鉆進(jìn)過(guò)程中的阻掛點(diǎn)以及造斜段。通過(guò)前期起下鉆及遇阻后開(kāi)泵后泵壓的波動(dòng)情況可判斷井眼清潔情況，若泵壓波動(dòng)幅度較小則井眼清潔度較好。X 井為大位移井，采用管串組合為浮鞋+雙浮箍+球座(BEAR 復(fù)配TPG2 套管)+無(wú)限極尾管掛+旋轉(zhuǎn)浮鞋+抬頭。整個(gè)下尾管流程效率較高，在打備鉗的情況下一小時(shí)下尾管18～22 根。其中P110/BEAR 型號(hào)的尾管上扣扭矩為210 00l b.ft，因此整段都需打備鉗。下尾管時(shí)變扣及扣型轉(zhuǎn)換時(shí)需專人確認(rèn)扭矩。接尾管掛后循環(huán)了1.5 倍套管內(nèi)容積，出管鞋前循環(huán)一尾管環(huán)空容積，下送期間每500 m 灌滿頂通一次，監(jiān)測(cè)泥漿性能穩(wěn)定性以及振動(dòng)篩面的返出情況。若篩面返出大量巖屑，則說(shuō)明井壁清潔度較差。

X 井某日6:30 下送尾管至4 478 m 遇阻，無(wú)法通過(guò)(逐級(jí)增加下壓噸位，最大下壓25 t)，開(kāi)泵嘗試通過(guò)(排量1 000 L/min，泵壓9 MPa，返出穩(wěn)定，最大上提260 t、未活)；采取不同排量、逐級(jí)提高下壓噸位，變頻下放速度等方式通過(guò)。繼續(xù)下入過(guò)程中4478～4507 段，阻掛頻繁，采取不同排量、逐級(jí)提高下壓噸位，變頻下放速度等方式通過(guò)，4 676～4 695 段，阻掛頻繁，采取適度上提、變頻下放速度等方式通過(guò)。于10:30 下送尾管至設(shè)計(jì)深度4 695 m，小排量頂通，泵壓、返出穩(wěn)定。在頻繁遇阻段4 h 僅下尾管217 m，時(shí)效較低。 下尾管遇阻是下尾管作業(yè)中較常見(jiàn)的狀況。一旦遇阻需遵循“反向原則”，切勿強(qiáng)制過(guò)提導(dǎo)致尾管斷裂，造成井下事故。遇阻時(shí)，需控制遇阻噸位，先行嘗試提活(各類(lèi)極限參數(shù)熟記于心、留有余量)確保上部井段無(wú)阻掛后再進(jìn)行下步操作；增大排量，調(diào)整鉆井液性能，提高巖屑在環(huán)空中的上返速度，保證環(huán)空巖屑及時(shí)排出，減少阻掛；變換下放速度及下壓噸位前調(diào)整至小排量或停泵。

若遇到阻掛頻繁、提活困難的情況，在開(kāi)泵驗(yàn)證井眼清潔后，若正常下壓噸位無(wú)法通過(guò)，反推扶正器所在井段均為砂泥巖膠結(jié)面、煤層，扶正器剮蹭膠結(jié)面造成下套管遇阻。若阻掛后適度上提、不用提活，再次下壓激發(fā)旋轉(zhuǎn)浮鞋后通過(guò)，可判斷是互層處旋轉(zhuǎn)浮鞋遇阻。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)下尾管是一種既耗時(shí)間又存在極大風(fēng)險(xiǎn)的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。現(xiàn)場(chǎng)的天氣海況、下尾管設(shè)備、尾管自身質(zhì)量、下尾管人員技能水平、井眼軌跡、鉆井液性能、裸眼段地層巖石特性等都影響著下尾管作業(yè)的正常開(kāi)展。

(2)為保證后期下尾管作業(yè)時(shí)效，在鉆進(jìn)過(guò)程中，要合理控制井眼軌跡，優(yōu)化鉆頭與鉆具組合類(lèi)型，連斜角度不宜過(guò)大，避免出現(xiàn)局部“大狗腿”。要及時(shí)監(jiān)測(cè)鉆進(jìn)過(guò)程中鉆井液性能與井壁穩(wěn)定性情況，一旦出現(xiàn)井壁失穩(wěn)的情況，需多次短起、循環(huán)，修整井壁。在砂泥互層頻繁井段，鉆進(jìn)過(guò)程中適當(dāng)增加劃眼頻次，充分修整臺(tái)階面。

(3)井壁與尾管間的摩阻是決定下套管是否順利的決定性因素，下尾管前需循環(huán)5 個(gè)遲到時(shí)間以上，保證井眼的清潔。下尾管遇阻時(shí)，要遵循“反向原則”，控制過(guò)提噸位，防止尾管斷裂造成井下事故。

(4)長(zhǎng)裸眼段下尾管優(yōu)化扶正器的加放位置及數(shù)量，既要確保固井質(zhì)量又要兼顧套管到位。

(5)對(duì)于降本增效耗庫(kù)存套管的情況下，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)于入井套管的檢查一定要更加到位，尤其是公扣端，確保入井套管質(zhì)量沒(méi)問(wèn)題是后續(xù)一切作業(yè)的前提。