[論文精品] 小井眼欠平衡鉆井技術(shù).

1、小井眼欠平衡鉆井技術(shù)摘要 隨著石油工業(yè)的發(fā)展，對常規(guī)小井眼鉆井、小井眼修井的技術(shù)及工藝日趨成熟，常規(guī)小井眼鉆井和修井得到了長足發(fā)展。為了對油氣層加以保護(hù)、加快小井眼鉆井速度、減少井下事故復(fù)雜、防止小井眼鉆井和小井眼修井作業(yè)過程中的井漏和井噴，并得到有效的控制就需要進(jìn)行小井眼欠平衡鉆井和欠平衡修井。為此，發(fā)展小井眼欠平衡鉆井和小井眼欠平衡修井，就需要完善其工藝技術(shù)及配套的工具。關(guān)鍵詞 欠平衡 小井眼 鉆井 修井 目前，在國內(nèi)由于缺乏配套的井口工具及成熟的施工工藝，小井眼欠平衡鉆井技術(shù)還一直是空白。以前，我公司也僅限于5寸鉆桿的欠平衡作業(yè)，大于或小于5寸鉆桿的欠平衡作業(yè)都無法實(shí)施。隨著科學(xué)技術(shù)的不

2、斷發(fā)展，常規(guī)的小井眼鉆井、小井眼修井的技術(shù)及工藝，經(jīng)過多年的實(shí)踐，已經(jīng)日趨成熟，常規(guī)小井眼鉆井和修井得到了發(fā)展和完善。而對于小井眼鉆井，為了對油氣層加以保護(hù)、加快小井眼鉆井速度、減少井下事故復(fù)雜、防止小井眼鉆井和小井眼修井作業(yè)過程中的井漏和井噴，并得到有效的控制是擺在我們眼前的迫切任務(wù)，這就是要發(fā)展小井眼欠平衡鉆井和小井眼欠平衡修井工藝技術(shù)。一、 兩口小井眼的欠平衡實(shí)施（一）、西g47-2井：西g47-2井是大港油區(qū)北大港斷裂構(gòu)造帶六間房斷鼻太2斷塊的一口生產(chǎn)定向井，設(shè)計(jì)斜深為2247m 完鉆層位為奧陶系，由渤海鉆探工程公司大港第二鉆井公司70025隊(duì)承鉆。大港油田公司油田評價(jià)部為了評價(jià)奧陶系

3、的含油氣的面積及儲量，力爭能在本井獲得油氣發(fā)現(xiàn)，要求本井三開小井眼近平衡鉆進(jìn) 采用欠平衡旋轉(zhuǎn)控制頭和液相欠平衡鉆井工藝，控制井下異常和復(fù)雜的發(fā)生。該井狀況：地理位置：天津市大港油田井下公司西北50米構(gòu)造位置：北大港斷裂構(gòu)造帶六間房斷鼻太2斷塊井 別：生產(chǎn)井井 型：定向井設(shè)計(jì)井深：斜深2247m目 的 層：明化鎮(zhèn)、東營、奧陶系潛山鉆井目的：評價(jià)太2斷塊明化、館陶、東營組及奧陶系的油層。完鉆層位及原則：打開奧陶系風(fēng)化殼10米完鉆完井方法：裸眼完井（裝采油樹自接下油管73mm）。井身結(jié)構(gòu)：（設(shè)計(jì)）339.7mm導(dǎo)管20m+311.1mm502m(244.5mm500m)+215.9mm2039m（1

4、39.7mm2035m)井身結(jié)構(gòu)：（實(shí)際） 339.7mm導(dǎo)管20m+311.1mm502m(244.5mm500.6m)215.9mm2117m（139.7mm2114.85m）+120.7mm2247m+73mm(油管) 2242m欠平衡井口防噴器組合（自下而上）：139.7mm套管頭+四通+2fz35-35+fh35-35 + 7100ep型旋轉(zhuǎn)防噴器鉆井液類型及性能： 類型：聚合物鉆井液+清水體系 井段：2117-2195m 配方：基漿+0.3-0.5%kpam+0.8-1.2%pac-hv+1.5-2%zn2(oh)2co3+0.3%緩蝕劑+1-2%低熒光水基潤滑劑+2%腐鉀+2%熒

5、光磺化瀝青+naoh 密度：1.10-1.15 g/cm3 馬氏粘度：35-45 ph：9.5-12 井段：2195-2247米為清水鉆井液體系 密度：1.02g/cm3馬氏粘度：28s ph：9.5-12三開泥漿用量：本井為小井眼井筒容積30m3,鉆井液用量225 m3。鉆井液儲備：密度1.35g/m3、體積60 m3。欠平衡鉆井鉆具結(jié)構(gòu)： 120.65mm(gyd517)鉆頭0.2m+105 mm 浮閥0.36m+105mm旁通閥0.4m +89mm鉆鋌109m +2a11/2100.25m+73mm(18)鉆桿若干+211/4100.44m+127mm鉆桿9.53m+頂驅(qū) 欠平衡鉆井過程

6、及鉆進(jìn)參數(shù)： 鉆進(jìn)參數(shù)： 鉆壓:3050kn 轉(zhuǎn)速:頂驅(qū)排量:12-15l/s 泵壓：16-20mpa 總結(jié)與分析： 時(shí)效分析：（鉆頭見下表）鉆頭編號456型號ya537ya537yc517使用時(shí)間2月21日2月24日2月24日2月29日2月29日3月2日地層中生界奧陶系奧陶系巖性碳質(zhì)泥巖砂巖泥巖、白云巖灰?guī)r、白云巖下入新度100100100 該井下入120.7mm(ya537)鉆頭2只， 120.7mm(yc517)鉆頭1只。 鉆井井段2117-2247.04米,進(jìn)尺130.04米。 純鉆:93.5小時(shí)。 機(jī)械鉆速1.39米/小時(shí) 。旋轉(zhuǎn)控制頭于2008年2月15日到井，2月16日安裝、2月

7、19日試壓、2月21日5:00三開、3 月 1 日1:30完鉆, 井深2247米 。該井21172195米井段選用近平衡聚合物泥漿體系鉆井技術(shù)，實(shí)鉆中控制鉆井液失水量，有效的預(yù)防中生界碳質(zhì)泥巖水化降強(qiáng)帶來的井壁失穩(wěn)問題，鉆井進(jìn)尺78米。進(jìn)入奧陶系前為了防止灰?guī)r和風(fēng)化殼的井漏問題，從2195-2247.07米改為清水鉆井液體系欠平衡鉆井技術(shù)。2月28日鉆進(jìn)到2228.93米時(shí)，用1.07g/cm3的泥漿圧井先漏后溢流于16:40成功點(diǎn)火， 火焰高0.2-2m呈淡藍(lán)色。直到打完設(shè)計(jì)井深都有斷續(xù)的漏和溢流?？傆?jì)漏失量400m3 溢流量186m3，溢流都是地層水和天然氣；該井在該目的地實(shí)施欠平衡鉆井，

8、使得該地區(qū)在潛山有了較好的顯示，達(dá)到了預(yù)期的目的。homco826測卡儀是由地面設(shè)備和井下儀器組成；地面設(shè)備包括：單芯電纜絞車（直徑8毫米）、地面儀器接收器、井口工具、（鉆桿旋轉(zhuǎn)工具、防噴盒、天地滑輪）等組成；井下儀器包括：電纜頭、磁性定位器、加重桿、伸縮桿、震蕩器、上彈簧矛、傳感器、下彈簧矛等組成（如圖1）；二、 測卡原理及homco826測卡儀的應(yīng)用測卡的原理是通過測卡儀中的傳感器和震蕩器測量管柱分子結(jié)構(gòu)變化，也就是說給管柱在施加的外力（拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)）不超過彈性極限時(shí)，其材料的變形也是彈性的，一旦外力消除，材料的變形也消除，管柱也就將恢復(fù)到原來狀況，因此測卡儀測卡點(diǎn)的原理也就是建立在此

9、基礎(chǔ)上的；homco826測卡儀井下儀器上有兩個(gè)彈簧矛（上彈簧矛和下彈簧矛），該儀器通過電纜下入被測管柱內(nèi)，當(dāng)管柱在沒有外力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，上下彈簧矛之間也沒有相對位移，此時(shí)地面儀器就接受不到來自井下的信號，表盤指針靜止不動，指針指向刻度盤為由傳感器和震蕩器傳遞的30千周信號的位置上；當(dāng)給管柱施加外力（拉壓力、扭轉(zhuǎn)力）時(shí)，管柱的自身就會抵抗施加的外力，這樣管柱在抵抗外力的同時(shí)自身就會產(chǎn)生相應(yīng)的彈性變形，管柱的變形也同時(shí)傳遞到測卡儀井下儀器上下兩個(gè)彈簧矛上，由于上下兩個(gè)彈簧矛之間有傳感器和震蕩器而且存在一段距離，所以上下兩彈簧矛所接受到的管柱變形的信號就存在微小差異，通過傳感器和震蕩器傳

10、遞到地面儀器，地面儀器將接受到的信號經(jīng)過處理后反映在表盤上，此時(shí)表盤指針就會轉(zhuǎn)動一個(gè)角度，這就反映出該彈簧處以上管柱沒有被卡；釋放外力讓管柱恢復(fù)原狀，再繼續(xù)往深下放儀器對管柱測卡，當(dāng)給管柱施加外力后，地面表盤指針沒有反應(yīng)時(shí)，則說明管柱卡點(diǎn)在測卡儀器上部；上提儀器繼續(xù)重復(fù)上述操作對管柱測卡；如何知道卡點(diǎn)的準(zhǔn)確位置呢？我們知道管柱在不超過材料屈服強(qiáng)度的外力作用下會產(chǎn)生彈性變形，外力解除后，彈性變形也就隨之消除；在管柱的彈性變形中，離卡點(diǎn)越遠(yuǎn)的點(diǎn)，彈性變形越大，這就給我們提供了通過測卡點(diǎn)得到的表盤讀數(shù)，確定卡點(diǎn)的準(zhǔn)確位置；首先了解被卡鉆具的結(jié)構(gòu)組合，下儀器到被測管柱內(nèi)確定一個(gè)深度位置，對管柱上提施加

11、上提力和扭拒，然后測第一點(diǎn)測得一個(gè)讀數(shù)；由于管柱變形是在彈性范圍內(nèi)，所以該變形遵循虎克定律，管柱的彈性伸長量遵循：a = (fl) / (ea)其中：a測卡點(diǎn)的變形量 f管柱的上提力 l管柱上提力點(diǎn)到測卡點(diǎn)的距離 e管柱材料的彈性模量 a管柱橫截面面積由于管柱的上提力f和管柱材料的彈性模量e是已知的，在認(rèn)定被測卡點(diǎn)的管柱段內(nèi)外經(jīng)相同時(shí)，此段管柱的橫截面面積a也就是已知的，這樣被測卡點(diǎn)的這段管柱的測卡距離l就與該測卡點(diǎn)的變形a是一種線性關(guān)系，即a = (常數(shù))l當(dāng)測得第一個(gè)卡點(diǎn)后，就可算出被測的這段管柱段離測卡點(diǎn)上下的距離有多長，然后下儀器到該管柱段下端位置點(diǎn)測變形，測得表盤指針偏移讀數(shù)大于30

12、千周，則卡點(diǎn)還在測卡點(diǎn)下部管柱上，若測得表盤指針不動讀數(shù)為30千周，則卡點(diǎn)一定在該段管柱上，按a = (常數(shù))l公式，設(shè)定a0（表盤指針指向30千周），就可算的第一測卡點(diǎn)離卡點(diǎn)的拒離l；測得的卡點(diǎn)在表盤讀數(shù)越接近30千周時(shí)，就越接近卡鉆管柱的卡點(diǎn)位置；在測卡時(shí)需要了解該井的井型、泥漿的性能等，以此來確定下入被測管柱內(nèi)測卡儀井下儀器時(shí)的配置，是否接加重桿？加幾節(jié)？只有了解了此項(xiàng)參數(shù)，才能順利將儀器送入井內(nèi)要求的位置，否則儀器是無法下入預(yù)定的位置的；三、 測卡儀的應(yīng)用實(shí)例（實(shí)例1）、鉆桿卡鉆事故的處理：1、參數(shù) 井號：66井井型：直井井身結(jié)構(gòu)： 339.7表層157.8m244.5技套1562.5

13、5m215.9生產(chǎn)1750m被卡鉆具結(jié)構(gòu)：215.9三牙輪鉆頭430/4100.44m接頭177.8鉆鋌78.97m127鉆桿卡鉆泥漿性能：密度1.52g/cm 粘度80s 失水量l=4ml 泥餅厚度0.5mm 含砂量0.2% ph=92、卡鉆經(jīng)過：05年2月18日由于該井井漏，準(zhǔn)備下技套，18時(shí)30分起鉆至第83柱第2根時(shí)遇卡后停止起鉆，多次下放懸重降至零，上提1500千牛后，活動無效，該鉆柱卡死。3、卡鉆原因分析：經(jīng)分析判斷為井壁不穩(wěn)定，有掉塊造成掉塊卡鉆；4、測卡前的處理情況：2月21日泡解卡劑，使用7寸地面震擊器震擊后無效，2月25日替出浸泡的解卡劑后用鹵水循環(huán)兩周后仍然無法解卡；2月

14、26日決定實(shí)施測卡后爆炸松扣作業(yè)。5、測卡記錄：測卡技術(shù)人員進(jìn)行了三次測卡點(diǎn)，測得如下數(shù)據(jù)：序號123井深（m）150317051715上提懸重（kn）450450450正轉(zhuǎn)圈數(shù)（r）333測卡讀數(shù)（千周）30100306030不動返回圈數(shù)（r）333測卡讀數(shù)（千周）10030603030未動情況說明鉆具未卡鉆具卡點(diǎn)附近鉆具已卡死6、實(shí)施解卡：測得卡點(diǎn)為1710米處，在1705米處實(shí)施爆炸松扣后，起出上部鉆具，下震擊器震擊無效后，下套銑管套銑后解卡，成功處理完該井事故。（實(shí)例2）、爆炸切割鉆具1、參數(shù) 井號：83494井井型：（五段制）定向井井身結(jié)構(gòu)：139.72720m120.653233.

15、51m被卡鉆具結(jié)構(gòu)：120.65單牙輪鉆頭230/210接頭105止回閥73無磁鉆鋌78.6加重鉆桿73鉆桿卡鉆泥漿性能：密度1.28g/cm 粘度52s 失水量l=3ml 泥餅厚度0.5mm 含砂量0.2%ph=92、卡鉆經(jīng)過：06年3月1日完鉆后循環(huán)洗井，3月2日早5時(shí)40分起鉆完，至13時(shí)5分電測遇阻，遇阻深度2938米，然后實(shí)施通井作業(yè)，至22時(shí)5分下鉆至3233.51米，中途無明顯遇阻，停止下鉆后循環(huán)洗井，在配潤滑泥漿活動鉆具時(shí)遇卡，上提1150千牛無效，鉆具卡死；5、測卡記錄：測卡技術(shù)人員進(jìn)行了三次測卡點(diǎn)，測得如下數(shù)據(jù)：序號123井深（m）258027502793上提懸重（kn）3

16、50360360正轉(zhuǎn)圈數(shù)（r）799測卡讀數(shù)（千周）2010020802060返回圈數(shù)（r）799測卡讀數(shù)（千周）1002080206020情況說明鉆具未卡鉆具未卡接近卡點(diǎn)6、實(shí)施下步措施：由于該井是五段制定向井，井眼變化率大，裸眼軌跡不理想，若加反扭拒容易造成上部鉆具脫扣，無法進(jìn)行爆炸松扣作業(yè)，研究決定實(shí)施鉆桿切割；按照測卡點(diǎn)的位置，在卡點(diǎn)以上進(jìn)行了爆炸切割，成功起出上部2793米的鉆具。（實(shí)例3）、鉆具在水平井卡鉆事故的處理：1、參數(shù) 井號：1井井型：水平井被卡鉆具結(jié)構(gòu)：6寸pdc鉆頭井下馬達(dá)3寸半鉆桿37根震擊器9.2m3寸半加重鉆桿18根加速器3.3m3寸半加重鉆桿3根3寸半鉆桿65根

17、短鉆桿7.3m卡鉆泥漿性能：密度1.1g/cm 粘度80s 失水量l=2ml 泥餅厚度0.5mm 含砂量0.2% ph=92、卡鉆經(jīng)過：06年3月10日測斜后準(zhǔn)備起鉆，上提鉆具過程中遇阻，懸重430千牛至600千牛，下放遇阻，泵壓由12兆帕升至18兆帕，停泵后泵壓沒回，懸重降至80千牛，鉆具已卡死。3、卡鉆原因分析：該井井斜角過大，上部底層坍塌，造成埋鉆；4、測卡記錄：測卡技術(shù)人員進(jìn)行了三次測卡點(diǎn)，測得如下數(shù)據(jù)：序號123井深（m）110411521164上提懸重（kn）400（含游車）400（含游車）400（含游車）正轉(zhuǎn)圈數(shù)（r）333測卡讀數(shù)（千周）3010030803060返回圈數(shù)（r）333測卡讀數(shù)（千周）1003080306030情況說明鉆具未卡鉆具未卡接近卡點(diǎn)5、實(shí)施下步措施：由于該井是水平井，測得鉆具卡點(diǎn)在1164米附近，決定在1164