苏里格气田苏南区块电测遇阻分析与对策

柳耀泉

(长江大学石油工程学院，湖北 武汉 430100；中石油渤海钻探第三钻井分公司，天津 300280)

郁燕飞，李堆军

(中石油渤海钻探第三钻井分公司，天津 300280)

朱亮

(长江大学石油工程学院，湖北 武汉 430100)

苏南区块位于内蒙古自治区鄂托克前旗南部地区，与陕北接壤，地处毛乌素沙漠南部。针对该区块的开发需要，推行工厂化钻完井作业，采用大井丛丛式井组开发[1]。该区块推行丛式井批钻技术，参与施工的渤海钻探、川庆钻探、长城钻探三大钻探公司都配备带有顶驱的50钻机，钻机配套导轨，能够实现前后整体平移。经过近几年的勘探开发，各大钻探公司钻井技术已经成熟，但在实际钻探过程中仍然多次发生完井电测遇阻，耽误钻井周期，影响钻井时效和市场形象，造成一些不必要的经济损失，也成为制约该区块提速创效的原因之一。通过在对苏里格南区块复杂井的施工情况分析的基础上，从井径、钻井液等方面分析研究，提出了采用控制井径扩大率和改进完井液等技术措施来解决电测遇阻问题的方法。

1 苏南区块概况

1.1 地质情况

苏南区块构造上属于鄂尔多斯盆地天环坳陷构造带。断裂与局部构造不发育，仅在西倾的单斜背景上发育数排向西南倾的宽缓鼻状构造带。该区沉积地层相对较全，除缺失志留系、泥盆系和下石炭统外，从元古宇到第四系均有分布，各层呈平行不整合或整合接触关系[2]。天环坳陷构造带在平面上呈南北向带状分布，夹持于陕北斜坡和西缘断裂带之间，不仅受到2大构造单元的影响，而且处在盆地的“锅底”，成藏条件相对复杂[3]。同时，直罗组与延长组蒙脱石含量高, 离子交换能力强, 极易造成泥页岩水化膨胀, 形成“大肚子”井眼, 导致电测频频遇阻[4]。

图1 井身结构图

1.2 井身结构

苏南区块推行“井工厂”平台式布井，一个平台布置9口井，其中1口直井，其余均为五段制定向井，水平位移1000～1600m不等，井身结构单一，具体见图1。

1.3 电测情况

据统计，2012年和2013年该区块电测一次成功率分别为75%、79%。2014年以来，电测遇阻尤为突出(电测遇阻统计见表1)，三家钻探公司18支钻井队第一轮井电测一次成功率只有40%，部分井单井电测遇阻多达4次，甚至发生了卡仪器或卡钻事故，严重阻碍了钻井提速。据统计，发生电测遇阻地层主要发生在直罗组、延安组(800～1300m)，延长组上部(1300～1600m)。

表1 2014～2016年苏里格南区块完成井电测遇阻情况统计

2 电测遇阻原因分析

苏南常规井二开(井眼直径215.9mm)钻井做法：钻穿刘家沟地层(2900～3100m)之前，均采用无固相聚合物钻井液体系(清水聚合物);为获取较高的机械钻速，该钻井液体系主要控制2个指标为密度(≤1.05g/cm3)和漏斗黏度(30～33s)，其他指标不做控制。采用大排量(36L/s)钻进，弥补该钻井液携岩能力差的缺点，使得上部井径扩大，形成“糖葫芦”井眼、砂桥与台阶。

2.1 “糖葫芦”井眼

从苏里格南区块电测遇阻井井径数据分析来看，大部分电测遇阻井，遇阻井段的井径扩大率大，且极不规则。例如电测遇阻井SN0054-04井，在1580m处遇阻，遇阻井段平均井径508.3mm，最大井径扩大率132%，最小井径扩大率16%(图2)，该井段存在典型的“糖葫芦”井眼。

图3 SN0054-09井井径图

遇阻井段主要为灰色泥岩夹粉细砂岩，地层相对松软，钻井液放开滤失，钻时快慢不均，慢钻时钻头长时间定点冲刷容易形成大肚子，快钻时则快速通过，相对井眼轨迹比较平滑，慢钻时与快钻时的交替，以及软硬交错是形成“糖葫芦”井眼的主要原因。

2.2 “台阶”

苏里格地区上部地层属于硬脆性地层，可钻性较好，但软硬交错现象十分严重，可钻性级别低到2级，高到5级，均质性差[5]；该区块定向井定向施工均在井段800～1300m完成，定向时，滑动钻进钻时是导向钻进钻时的3～4倍，增加了滑动井段对地层的冲刷作用；钻穿延长组上部(1600m)后到刘家沟组地层底部，仍需要放开失水，采用大循环钻井液池沉淀法钻进。以上原因，不可避免仍有部分井段存在“大肚子”。SN0054-09井在井深1600m以及2300m处明显出现了“大肚子”井眼(图3)。

钻井液冲刷形成的长段“大肚子”井段，在电测仪器进入“大肚子”后，下行时仪器极易在下“台阶”遇阻，上行时仪器容易在上“台阶”遇卡。如若不改变上部地层的钻井液钻探模式，电测因上下台阶产生的遇阻遇卡风险和隐患较大。

2.3 “砂桥”

延长组灰绿色泥岩质地软、黏性强，岩屑不成形，在上返过程中随着钻具的碾压常常黏结在一起，形成20cm左右的团块，黏附在井壁上，或堆积于井径较大处，使电测仪器下行遇阻；钻进的过程中，钻井液在井径变化大的井段形成涡流，不能有效地携带岩屑，岩屑在井径大的井段发生了聚集。停泵后，岩屑从“大肚子”井段滑落至井眼，在某个点堆积，形成“砂桥”。特别是斜井段，“砂桥”更易形成，堵塞井眼，测井仪器串下井过程中，当下至砂桥位置时将会遇阻。

2.4 电测仪器

对于部分发生过坍塌的井，在测井过程中往往第1趟顺利测完，第2趟电测也会遇阻。究其原因是测井仪器的半轴(如井径、放射性等项目)对存在“大肚子”井眼内的掉快机械撞击，使掉块重新回到井眼内，在井眼中悬浮，为第2趟电测项目制造若干“关卡”，进而造成第2趟电测遇阻。

3 技术对策及现场应用

3.1 技术对策

不规则井眼是电测遇阻的主要原因，研究分析形成不规则井眼产生的原因，地层特性客观存在，从钻井技术入手，尽可能控制井眼扩大率；如果还存在井壁垮塌，存在“大肚子”井眼，采取相应的完井液措施，电测遇阻问题就能迎刃而解。

3.1.1控制井径扩大率

改变上部地层全井段清水钻探模式，易垮塌井段(800～1600m)，利用一开膨润土土浆，黏度调整至35～38s；二开钻进过程中每班加入0.05t大分子聚合物(BZ-BBJ)+0.2t铵盐+0.25t抑制防塌剂，控制中压失水20mL左右，通过处理，钻井液携岩能力有所提高，可降低排量至32L/s，减小对井壁的冲刷。改进施工方案后，在同一井丛其他井的实钻表明，降低了井眼扩大率，有效控制了“糖葫芦”井眼的形成。由于该井段可钻性好，对机械钻速影响不大。对比效果见表2。

表2 同井丛900～1600m井段实钻效果对比表

3.1.2改进完井液措施

完钻后，在完井液的基础上配制封闭钻井液，起钻前注入井筒，封固整个裸眼井段，确保电测顺利。完井液常规性能见表3。

表3 完井液性能

完钻后通过短起下、充分循环等技术措施后，在完井液的基础上分3次配制有针对性的封闭钻井液，替入井筒，封闭整个裸眼段。第1段：配制70m3，封闭井段表套脚(800m)～延长组底(2600m)。主要性能和加入材料见表4，侧重点是强化钻井液悬浮能力，减缓井筒内岩屑滑落或下沉，避免聚集，同时强化润滑和防塌性。

表4 第1段封闭钻井液性能参数

注：配方为完钻钻井液+石墨×0.5t+磺化沥青×0.5t+聚阴离子纤维素0.1t。

第2段：配制30m3，封闭井段延长组底(2600m)～石盒子组(3500m)。主要性能和加入材料见表5，该段封闭钻井液调整黏度与第1段一致，其他性能不做强化。

表5 第2段封闭钻井液性能参数

注：配方为完钻钻井液+聚阴离子纤维素×0.05t。

第3段：配制20m3，封闭井段石盒子组(3500m)～井底(4000m)，主要性能和加入材料见表6。侧重点防塌和润滑性能，适当提高密度，遏制山西组煤层剥落掉快。

表6 第3段封闭钻井液性能参数及配方

注：配方为完钻钻井液+磺化沥青×0.5t+极压润滑剂×0.25t。

封闭钻井液顶替到预定井段，也是确保电测成功率关键因素之一，计算替量时要考虑起出钻具后液面下降因素，注替封闭钻井液全过程地面计量要准确。

3.2 现场使用效果

针对电测遇阻问题，从控制井径扩大率和改进钻井液性能两方面着手提出技术对策后，在后续施工的16口井(SN0054-05、SN0054-06、SN0054-07、SN0054-08、SN0054-09、SN0021-04、SN0021-05、SN0021-06、SN0021-07、SN0021-08、SN0021-09、SN0039-01、SN0039-02、SN0039-03、SN0039-02i、SN0039-03i)中，对上部800～1600m易垮塌井段，使用漏斗黏度35～38s的膨润土浆，加大抑制防塌剂及大分子用量，分段量化失水，适当降低排量，控制上部地层井径扩大，规避“糖葫芦”井眼；完钻后短起下破坏台阶，变流洗井携岩，三段封闭浆封固整个裸眼段，不规则井段形成假井壁，确保电测仪器在井眼中行进无拐点，进而提高电测一次成功率。最终后续施工的16口井，电测一次成功率100%，平均节约周期0.5d/口井，获得良好效益。对于加测核磁等粗外径、长杆段高难度项目全部安排渤海钻探施工队伍，为钻井公司赢得良好的市场形象。

4 结论

1)苏里格地区，刘家沟组(2900～3100m)以上井段无固相钻井液体系被普遍使用，不仅可获得较高的机械钻速，还可以降低钻井液材料的投入。综合考虑钻井液成本和电测成功率对周期的影响，分析投入产出比，选择800～1600m易垮塌井段控制失水，有效控制了井径扩大，遏制“糖葫芦”井眼的形成，提高了电测一次成功率，综合效益明显。

2)完井期间的完井液处理对提高电测一次成功率有着非常重要的影响，对于发生坍塌井段，积存在“大肚子”井眼内的大小掉块及岩屑很难带出，完井液采用高黏钻井液封闭整个裸眼段，封闭“大肚子”井段，形成“假井壁”，为电测仪器提供光滑顺畅通道，是提高电测一次成功率的重要保障。

3) 仅从钻井液性能造成的井眼不规则角度分析了造成电测遇阻的可能原因，在实际施工中平滑的井身轨迹是保证顺利钻进和完井的最主要因素，如果定向井施工井眼曲率变化过大，狗腿度大，非常容易造成井下复杂情况，此时仅依靠钻井液性能及工艺的调整已经无法从根本上解决问题。

[1]刘社明，张明禄，陈志勇，等.苏里格南合作区工厂化钻完井作业实践[J].天然气工业，2013，33(8)：64～69.

[2]杨俊杰.鄂尔多斯盆地构造演化与油气分布规律[M].北京：石油工业出版社，2002.

[3]欧阳建勇，王勇，杨恩友，等.苏南区块钻井复杂预防技术研究[J].长江大学学报(自科版)，2015，12(2)：56～60.

[4]南红军.提高堡子湾区块电测成功率的钻井液研究[J].中国石油和化工标准与质量，2016，36(1)：101.

[5]魏秀艳.苏里格区块上部井段PDC钻头研究与应用[J].石油钻采工艺，2011,33(1)：105～108.