浅谈苏里格地区水平井钻井托压问题

2016-12-09岳钦鹏

西部探矿工程 2016年11期

关键词：里格井眼钻具

岳钦鹏

（西部钻探定向井技术服务公司，新疆乌鲁木齐830026）

浅谈苏里格地区水平井钻井托压问题

岳钦鹏*

（西部钻探定向井技术服务公司，新疆乌鲁木齐830026）

针对苏里格气田水平井直井段长、目的层较薄、水平段长，以往钻井时轨迹控制难度大、滑动拖压严重、泥岩地层易坍塌、携砂洗井困难、水平位移长摩阻大、气层埋藏较深井温高、盐水侵、承压能力低、施工周期长及气层保护等特点，优化轨迹控制措施，针对苏里格气田水平井定向托压现象，分析造成定向托压现象原因，及提供相应现象现场实例，并针对造成托压现象因素，进行分析，提出解决及预防方案。

苏里格气田；水平井；定向托压；钻具组合

1　概述

苏里格气田是目前中国产气量最大的整装气田，属于低孔、低渗、致密储层型岩性气藏，有效开发的难度非常大。水平井技术的应用，极大限度地提高了气藏的暴露面积，可以大幅提高单井产量和采收率，对低孔、低渗气藏具有显著的开发效益。随着水平井钻井技术的快速发展和先进工具的开发应用，水平段的长度逐渐增加。伴随着苏里格水平井井数增加，施工时定向托压现象的问题也愈发凸显，不但影响钻井速度，甚至会带来井下复杂情况发生，如何有效地预防及解决定向托压问题，成为现场人员面临问题之一。

2　原因分析

造成定向托压现象原因众多，针对不同定向托压表现现象，现场人员分析造成定向托压原因，采用多种方法，以解决和预防定向托压问题。分析造成托压原因，成为解决托压现象必要工作，苏里格地区定向施工所遇到定向托压原因，一般可分为以下几类。

2.1井眼轨迹原因

定向轨迹不规则，造成井眼井壁多处出现台阶，钻具本体、钻具接头或扶正器支撑在井壁台阶上，增加摩阻或将钻具卡在台阶中，加压无进尺，进而导致托压现像产生。主要有2方面形成：

（1）由于钻井轨迹因各种原因导致的多次或者大幅调整；

（2）定向钻进与复合钻进过渡过程中造成的井径不规则。

苏77-8-43H1井水平段施工时，因找气层，频繁调整轨迹，井眼轨迹形成多个S型，此情况下井壁极易卡住钻具，导致定向托压。当时最后一次向下定向时，出现定向托压特别严重现象。

定向钻进与复合钻进过程中井径扩大率的不一样造成的“井径台阶”，导致在定向钻进的井下工况转换过程中，下部大尺寸钻具在过台阶时引起了情况较为明显的托压（见图1、图2）。

图1　定向轨迹造成的托压

图2　井径不规则造成的托压

2.2地层交结变化原因

软硬地层交结变化，尤其地层新被钻开，PDC钻头钻出的螺旋井眼井壁尚未光滑，定向时BHA中接头或扶正器卡在地层交结处，造成托压。

苏77-17-9H2井在斜井段施工时，曾多次遇到此类情况，且遇托压之前定向时，未出现托压现象，其中尝试复合1m后再定向，但在定向中，仍然严重托压，加压无进尺，泵压无明显变化，定向前后复合钻进时，钻时均快，故排除钻头、螺杆问题。后根据随钻伽马分析，发生托压井段，伽马数值变化大，多为泥砂交错段。

2.3井底岩屑床原因

井底砂子未携带干净，造成井下砂子托住扶正器，造成托压现象，这种托压在水平井也是最常遇到情况。

苏77-18-39H2井水平段施工到700m处，由于使用3-1/2″钻杆，排量13L/s，泵压19MPa，井队设备因当时暂不能满足高泵压状态下的长期运行，致使完全不能满足携砂要求，这样在水平段施工后期时，定向托压严重，严重时定向基本无进尺。

2.4钻具组合原因

未及时倒装钻具或倒装钻具计算出现问题，导致倒装钻具组合没起到应有的作用，反而增大摩阻，出现托压现象。

通常倒装钻具加重钻杆应放在斜井段40°以上，如实际所钻进尺超出预期，则可能出现钻具钻压过多地被井壁分解造成托压。

2.5钻具发生屈曲原因

在定向中，现场人员未计算所能加的最大钻压，导致钻具发生多次屈曲，增大摩阻，导致托压发生。

2.6裸眼井段太长原因

伴随着单井产量提升的需要，现在苏里格水平井水平井段设计已普遍延伸至1200m以上，部分井水平段设计1600～2000m，致使长裸眼段的钻具在定向过程中受到的总的摩擦力大幅提高，进而造成托压。

3　定向托压现场解决方法

造成定向托压原因各不相同，针对不同托压情况，采取的不同措施才能更加有效地解决定向托压现象，故在施工中首先要理清托压原因，进而采用相应措施。定向发生托压现象时，定向工程师最好在司控房进行实时监控，定向托压一旦处理不好，极易出现井下复杂情况。

3.1针对井眼轨迹原因造成的托压解决方法

由于苏里格地区目的气层一般为河相沉积，目的层垂深变化较大，在入窗中常常因入窗需要，要强增入窗，这样就会出现因曲率较大，钻具在自身刚性作用下，支撑在井壁上，造成托压。

解决这类情况，一般在连续定向时，每个单根钻完后，缓慢划眼2～3遍，最后需余2～3m，不划眼，原因在于前面划眼将井壁尽可能修复平滑，且此段井眼划大后，下面更利于增加定向造斜率；而最后所剩井段不划眼，就是尽可能不破坏定向趋势。

水平段施工时，由于找气层需要，有时会出现刚上调井斜，又要下降井斜情况发生。由于苏里格气层结构特性，这种情况在苏里格水平井中出现较多，针对这类情况，除了要联合现场地质师加强气层位置预计提前进行轨迹调整提高井眼平滑程度，联系泥浆工程师提高泥浆润滑性，另外在定向中首先要求送钻必须点送，一旦出现托压立即活动钻具，以防粘卡。

向上增斜时，出现托压严重，将前段井段反复缓慢划眼，必要时短起下，打完一个单根缓慢划眼2遍，余2～3m不划。如向下降斜，托压无进尺，可以复合0.2～ 0.3m再继续定向，严重时可定向段结合小段复合；一个单根打完，缓慢划眼2～3遍，划眼可以划至井底。

3.2针对地层交结变化造成托压解决方法

第一步：现场最主要的是首先要判断清楚，造成托压现象，为地层原因。而这类判断一需根据之前钻时，二需结合之前施工钻进作业。如果之前未出现频繁定向，整体摩阻不大，且钻时时快时慢，井下钻具工作正常。这时定向出现托压现象，就要考虑为地层交结变化原因。

第二步：判断清楚后，需上下多划几遍眼，直至再次定向未出现托压现象，条件允许可再复合1～2m定向，一般就能解决这问题。但需注意的是，此现象产生，泥浆方面或有一定问题出现，最好跟现场泥浆工程师加强沟通，提高泥饼质量，以防井下复杂。

3.3针对井底岩屑床造成托压解决方法

岩屑床原因造成托压，在水平井施工时，往往很难避免，岩屑床产生主要原因为井底砂子带不出沉积井底，故在施工中，定向前复合时，尽可能增大排量，适当控制钻时；定向中托压严重，应开转盘上下活动几次，再压至井底，小钻压钻进0.2～0.3m，再定向。如果此类托压严重，必要时短起下可在一定程度上缓解托压问题。

在造斜段中，由于斜井段受boycott以及垂沉效应影响，在井斜30°～60°之间容易形成不稳定岩屑床，这就要求泥浆性能要满足特殊的携砂要求，首先在斜井段应满足环空返速高于临界环空流速（0.79～1.10m/s），其次钻井液流型较好（0°～45°层流，45°～55°层流紊流混合，55°～90°紊流），再次要求有较好的泥浆性能指标（提高动塑比，初终切差值不易过大，触变性不宜过高，进而提高井眼净化能力），最后在工程上采取一定措施（开动转盘、短程起下钻等）。

在水平段中，钻具趟在井眼下井壁，容易形成稳定岩屑床，通过合理调控钻井液流变参数、优选排量、随钻修壁、短程起下钻、技术划眼等技术措施，避免岩屑床的形成，保证井眼清洁，配合使用原油、极压润滑剂、固体润滑剂等润滑材料，将摩阻扭矩控制在合理范围内，保障井下安全，减缓大位移井滑动钻进时普遍存在的“托压”现象，加快钻井速度，提高生产时效。

3.4针对钻具组合原因造成托压解决方法

因钻具组合失误造成托压，往往为上部加重钻杆托在井壁，要上下多活动几次，或复合钻进1～2m，再定向。托压严重时，必要时起钻纠正钻具错误，再下钻钻进。

3.5针对钻具发生屈曲造成托压解决方法

钻具发生屈曲，前因往往为定向摩阻较大，定向中加在钻具上钻压大，导致钻具发生屈曲。另外如在定向时，对钻具钻压计算不对，也会造成过大的钻压加在钻具上。

避免钻具发生屈曲而导致托压，要首先计算钻具发生屈曲临界钻压，在发生屈曲时，立即上下活动钻具，加压时将钻压降到临界钻压之下定向。而根据近年苏里格水平井施工经验，在钻具发生正弦屈曲后，5″钻杆上可再多加3～5t钻压，4″钻杆可再多加2～3t钻压，定向中发生托压现象较少。

3.6裸眼井段太长造成托压解决办法

设计水平井段较长时，首先应尽可能平滑水平井段前期轨迹，提高钻进效率，通过摸索地层规律和选择钻具组合，合理预判轨迹走向，实现多复合钻进少滑动钻进的目的，滑动钻进时，要保持工具面的稳定和滑动钻进的持续性，以保证滑动钻进的效果。保证井眼轨迹平滑，需要方位调整时，采取“少而勤”的策略，避免轨迹出现大幅波动。定进尺、定时进行短起下作业，保证井眼通畅；滑动钻进后进行划眼，井眼顺畅无异常显示后再进行接单根或测斜作业。

设计水平段大于1500m的水平井，应在后面井段加配水力振荡器，减缓托压现象，甚至可以选用变径稳定器实现增降斜控制。有条件的井选配使用旋转导向，彻底抛弃滑动钻进方式，并且其测量点离钻头更近，能够更好地保障井眼质量，减少井眼屈曲，提高井眼清洁，减少托压。