超深井测井遇阻遇卡原因分析及解决对策

2012-09-18罗荣

测井技术 2012年5期

罗荣

（中国石化西北油田分公司工程监督中心，新疆轮台 841600）

0 引言

塔河油田奥陶系油藏是大型碳酸盐岩岩溶缝洞型油藏，埋深基本在5450～6750m左右。由于油藏埋深较深，所钻井都为超深井，平均井深达到6200m左右。目前，塔河油田超深井一般采用三开三完、四开四完结构，部分穿盐井采用五开五完结构。由于单一开次裸眼段长（1800～5000m左右）、钻遇地层多、存在多套地层压力系统，导致部分区块在开发过程中测井作业遇阻遇卡情况较严重。

根据相关资料[1]，目前国内部分油田在分析测井遇阻遇卡原因及解决对策方面，主要从测井角度提出了一些认识及方法。考虑到测井施工的主体环境是钻井井眼，为了提高测井一次成功率，最大程度减少测井遇阻遇卡情况的发生，本文从工程角度分析了塔河油田超深井测井遇阻遇卡的原因，并从细化井筒准备（工程角度）、改进和优化测井施工工艺（测井角度）2个方面提出了相关技术对策，通过现场实际应用，取得了较好的效果。

1 超深井测井遇阻遇卡类型及原因分析

1.1 电缆测井遇阻原因

1.1.1 井眼不规则

井眼不规则主要包括井眼缩径、扩径、“大肚子”及“糖葫芦”井眼等。目前，塔河油田主要采用PDC钻头钻进，钻进时机械钻速快，导致井壁未充分修整，容易形成不规则井眼。三叠系、石炭系地层分散性黏土矿物和膨胀性黏土矿物含量高，而且水化膨胀能力和分散性都较强，一旦钻井液中的自由水沿微裂缝进入泥页岩中，泥页岩的水化膨胀和水化分散就不可避免，从而造成井壁坍塌，形成“大肚子”井眼。钻井液的流变参数不合适、长时间冲刷井壁、长时间定点冲孔等，都会对井壁稳定性造成影响，从而使井眼不规则，造成测井遇阻情况的发生[2]。通过统计近年来塔河油田发生的测井遇阻情况，有近一半是因为井壁不规则引起的。

1.1.2 砂桥

在部分井径扩大段，由于循环过程中钻井液在井径扩大段位置上返速较低，岩屑不能及时上返，滞留在大井眼内，停止循环钻井液后岩屑下沉聚集在小井眼处，会形成砂桥；如果在钻进过程中没有按要求进行短起下，钻井液黏度高，不能有效冲刷井壁，岩屑携带不彻底，也会形成砂桥[3]；表层套管下得太少，松软地层暴露太多，套管鞋下部的井径太大，在平时循环时积存了不少岩屑，如果井内压力有波动，这些沉砂失去了支持力，也会下滑而形成砂桥。由于砂桥位置井径远小于钻头直径，当仪器串在下放至砂桥位置时会发生遇阻。

1.1.3 钻井液黏度过高

塔河油田大部分井在中完或完钻电测前，钻井队会在循环后用高黏度钻井液将裸眼段进行封闭，目的是利用其悬浮能力强的特点防止出现掉块或沉砂沉入井底造成测井仪器无法下至井底。但如果钻井液黏度过高或是抗高温性能不好，会使仪器下至高黏度钻井液顶界面时出现遇阻情况，主要表现为下放速度非常缓慢，俗称软遇阻。2010年工区施工的YQA井完钻综合测井，该井四开测量井段为7008～7125m，在测井前，钻井队用漏斗黏度90s的高黏度钻井液将6400～7125m井段进行了封闭，在测井作业时，仪器下至6400m发生遇阻，向下活动了近1h，仪器仅仅下行了2m。这类情况还会出现在套管声幅测井施工时，在扫塞时，如果钻井液未及时进行抗钙化处理，会使钻井液黏度升高，在测井作业时，也容易出现测井遇阻。

1.1.4 泥饼质量差

泥饼质量差的最直接表现就是泥饼厚，润滑性差[4]。测井仪器在下放时，首先接触的就是泥饼，泥饼质量差、虚泥饼厚就增加了测井遇阻的可能性。

1.1.5 井内出稠油

塔河油田10区、12区主要为稠油油藏，50℃原油黏度为4000～1200000mPa·s，胶质沥青质含量平均高达45%，在井筒流动过程中，随着温度的降低，原油黏度成几倍几十倍增加，一般在3000m左右逐渐失去流动性[5]。在钻进过程中，如果地层出稠油，且上返速度较快，会使测井仪器在上部井段因原油黏度过高而发生遇阻。

1.2 钻具输送测井遇阻

在钻具输送测井时，为了保证仪器串安全，当作用在仪器串上的遇阻张力超过2t时就要停止下放；当井眼轨迹不好或是井壁存在台阶时，如果仪器串需要通过该位置的下压张力超过2t，就会造成测井遇阻。这也是塔河油田超深井测井作业造成钻具输送测井遇阻的主要原因。

1.3 电缆测井遇卡原因

电缆或仪器吸附卡原因。在塔河油田，一般三开结构的二开裸眼井段长达4300～5000m、四开结构的三开裸眼井段长达1800～2200m。中间穿过侏罗系、三叠系、石炭系等多个地层组段，并且不同组段间压力系统不一致。这两开次在测井时钻井液密度一般为1.32～1.35g／cm3，但三叠系以上地层的压力系数仅为1.08～1.17g／cm3，钻井液液柱与地层之间存在很大的压力差，在测井作业过程中容易发生电缆或仪器吸附卡。统计2004年以来塔河油田发生的测井故障，有65.9%是因为压差大而引发的电缆或仪器吸附卡（见表1）。

表1 某区3口遇卡井压差情况

掉块卡原因。通过分析近年来工区发生的掉块卡测井事故，其原因主要包括2个方面：套管口水泥环脱落造成掉块卡；三叠系、石炭系泥页岩膨胀超压造成掉块，从而卡住测井仪器。

键槽卡原因。在斜井或井眼弯曲的井中进行测井施工，电缆一直沿一个轨迹运动，就很容易在井壁上勒出键槽，由于鱼雷或仪器马笼头比电缆直径大不能进入键槽而造成遇卡。在塔河油田这种情况主要发生在大斜度井或五段制“S”型井电缆测井施工中。

1.4 钻具输送测井遇卡

塔河油田仅发生过一起在钻具输送测井过程中遇卡的情况，其主要原因是钻井液液柱与地层之间压力差过大，在接卸钻具时发生了遇卡。

2 解决对策

2.1 测井前的井筒准备

2.1.1 通井措施

针对PDC钻头机械钻速快、井壁修整不充分的情况，要求钻井队在中完或完钻后，将PDC钻头起出更换为三牙轮钻头进行通井；在通井过程中，使用的钻具组合刚性强度应不小于正常钻进时的刚性强度，一些复杂井况还必须使用双扶正器进行通井处理。在通井过程中，必须进行一趟起至套管口的长起下，有效清除井壁吸附的岩屑，充分将井壁处理规则。

如果在通井过程中，钻具有阻卡显示，应上下活动钻具对阻卡显示井段进行处理，修整井壁。

2.1.2 钻井液性能调整

（1）调整钻井液失水，提高泥饼质量。对于超深井，泥饼质量的好坏和钻井液失水性能密切相关。根据近年来的施工情况来看，在四开结构的三开和三开结构的二开井段测井前，钻井液的API失水小于4mL，HTHP失水小于11mL，可以有效提高泥饼质量。

（2）在设计范围内尽可能降低钻井液密度。由于设计钻井液密度为区间值，为了起到防塌作用，钻井队往往使用设计上限，从而增大了液柱和地层的压差，也潜在增加了测井施工风险。因此，钻井队可在钻开易塌地层前，钻井液密度使用设计上限，在测井前井筒准备时，可以在做好防塌工作后在设计范围内尽可能降低钻井液密度[4]。

（3）加入适量润滑剂，降低泥饼粘附系数。测井前可在循环过程中加入适量固体或液体润滑剂，改善润滑性[4]。

（4）不用或少用高黏度钻井液对裸眼井段进行封闭。在碳酸盐岩完井测井前，由于地层致密，应不使用高黏度钻井液对裸眼井段进行封闭。在碎屑岩井段测井前，如果钻井过程中未发生掉块，可以不使用高黏度钻井液对裸眼井段进行封闭；如果钻井过程中发现部分井段存在掉块严重的问题，则可以在该井段封一些防塌剂，再在井底注入200m左右的高黏度钻井液（比正常黏度高15s左右）即可[4]。

2.1.3 钻井液循环

钻井液循环的核心目的是通过循环调整钻井液性能，达到降低固相含量，维持井壁稳定的效果。针对超深井的特点，可采取以下3种方式进行循环：①裸眼井循环排量不小于正常钻进时的排量，循环时间达到实测循环周期2倍以上，振动筛上无岩屑返出后起钻；②套管井循环排量不小于扫塞时的排量；③7in＊＊非法定计量单位，1ft＝12in＝0.3048m，下同以上尺寸套管循环时间达到实测循环周期2倍以上，7in及以下尺寸套管循环时间达到实测循环周期3倍以上，振动筛上无水泥块和固井附件碎屑返出后起钻。在循环过程中，固控设备使用率要达到100%，保证有效清除劣质固相。

2.2 改进和完善测井工艺

2.2.1 对井况作出合理的判断和分析

井筒环境是能否完成测井作业的前提，所以对井况进行分析，作出合理判断才能保证测井过程的顺利。目前，塔河油田以企业标准形式对测井前的井筒准备和必须达到的条件进行了要求。测井作业前，要详细了解井况是否满足了测井条件，不满足要求必须要求钻井队重新进行处理；如果满足了测井条件，再根据测井项目制定详细的施工方案；根据第1趟施工情况和井径、张力曲线分析判断井况后再进行下一步作业。

2.2.2 使用井下和地面2套张力系统

使用井下和地面2套张力系统，当发生遇阻情况后，可以根据井下张力的变化第一时间作出判断，避免多下入电缆造成打纽。当发生上测遇卡情况后，可以根据井下张力和地面张力的变化情况迅速判断遇卡类型和卡点部位，及时采取合理的解卡措施，避免演变为测井事故。

2.2.3 优化测井作业方式

斜井和水平井施工，根据井况优化测井作业方式可以有效减少测井遇阻遇卡情况的发生。根据塔河油田超深井测井作业经验，可根据相关原则确定测井作业方式：在碎屑岩地层斜井中，最大井斜超过20°应使用钻具输送测井；如果为五段制“S”型轨迹，则不论最大井斜多少，都应使用钻具输送测井。在碳酸盐岩地层斜井中，考虑到地层岩性致密，可以直接使用电缆进行测量。如果因为井眼轨迹不好造成钻具输送测井遇阻，且通过通井无法处理，可改用泵出式测井工艺进行作业。

2.2.4 复杂井况模拟测井试验

如果前期在钻井过程中，井下情况比较复杂的需采用钻具输送进行测井时，通井过程中还应该模拟钻具输送测井，即在接卸钻具时保持和输送测井时一样的停留时间，如果钻具不发生粘卡和其他复杂情况，才能进行测井作业。

2.2.5 改变仪器串连接结构

改变仪器串的连接结构，可以在一定程度上预防或避免遇阻遇卡情况的发生。结合塔河油田超深井测井作业情况，主要有4种方式：

（1）如果因井壁不规则造成测井遇阻，可以在仪器串底部增加一个橡胶导锥，利于仪器下放；根据井况将入井仪器串变短，使之更容易通过遇阻井段；在仪器串中间加装1～2支柔性短节，使仪器串在井内更加灵活；将三臂井径改为带推靠臂的井径仪器，减少仪器串和井壁的硬接触。

（2）根据井眼情况选择合适的扶正器，如在一些泥饼质量不好的井眼不适合使用橡胶扶正器，应该使用灯笼体扶正器或是直接去掉扶正器。

（3）在硬地层或套管井内出现软遇阻，可以采取对仪器串加重的方式进行施工。

（4）对有键槽卡可能的井段，在施工时可以在马笼头下部安装1个三臂灯笼体扶正器，减小马笼头顶部进入键槽的几率。

测井遇阻遇卡情况的发生，往往是钻井参数、钻井液性能综合导致的结果，其原因不是单一的，在改变仪器串连接结构时没有固定的模式，可以根据实际选择以上一项或多项进行尝试。