多级划眼技术提高固井质量研究与应用

2020-01-09王建龙张雯琼冯冠雄

钻采工艺 2019年6期

王建龙, 柳鹤, 张雯琼, 王瑶, 冯冠雄，郭瑞

(1中石油集团渤海钻探工程技术研究院 2中国石油集团渤海钻探第一钻井公司 3中国石油集团渤海钻探页岩气项目管理部 4中国石油集团定向井分公司)

大港油田南部油区为复杂断块油田，随着注水开发的不断深入，目前处于高含水期，固井优质率仅55%左右[1]。这主要是由于水驱开发后主力油层砂岩孔隙度增大，使得砂岩强度降低，导致钻井过程中易在井壁形成厚滤饼；另外，受地面条件限制，定向井开发越来越多，钻井过程中易在井斜角45°～65°井段形成岩屑床[2-5]。然而，无论是厚滤饼还是岩屑床都严重影响二界面的固井质量。

为解决二界面固井质量不良问题，国内外采用了紊流顶替、活动套管、加套管附件、采用隔离液和专用冲洗液等，但是效果甚微[6-12]。因此，为了解决大港油田南部油田二界面固井质量差的难题，设计了一种新型井眼清洁工具，开展了基于井眼清洁工具的多级划眼技术研究，清除井壁上的虚滤饼或岩屑床，并开展了4口井先导试验，第二界面固井质量均达到优质。

一、井眼清洁工具设计

井眼清洁工具主要由耐磨带、螺旋棱、导流槽和叶轮等四部分组成(图1)。耐磨带是用来提高工具的局部耐磨性和工具的居中度，提高工具清洁井眼能力。螺旋棱是用来旋转过程中刮削井壁上的虚滤饼或岩屑床，使其从压实状态变为自由状态。导流槽和叶轮是用来钻井液流过时，产生涡流的作用，将井眼中自由状态的虚滤饼或岩屑床向上推移，携带出井口。

图1 井眼清洁工具结构示意图

为了提高提高耐磨带和叶轮的耐磨性，在耐磨带和叶轮表面镶有8 mm硬质合金柱；螺旋棱与导流槽之间的螺旋线螺距为800～1 200 mm，圈数为0.2～0.5，顺时针方向，螺距和棱高度根据不同井眼尺寸变化；为了防止工具清除虚滤饼或岩屑床的同时产生泥包，在导流槽内表面设有特氟龙涂层。

二、多级划眼技术原理

多级划眼技术是指采用不同尺寸的井眼清洁工具配合牙轮钻头，合理布置各工具安放位置和数量，一趟钻将附着在井壁上的虚滤饼及岩屑床进行有效清除，并携带出井筒。附着在井壁上的虚滤饼或岩屑床得到有效清除后，二界面的交接强度和固井质量就会得到有效提高。

三、多级划眼技术措施

1. 钻具组合

多级划眼技术需要在钻柱组合中适当的位置安放一定数量不同尺寸的井眼清洁工具。安放个数根据固井封固段长度决定，第N根井眼清洁工具安放在距离水泥浆返高位置以上50 m。一般要求在近钻头处安放Ø214 mm和Ø210 mm井眼清洁工具，上部每间隔10～15柱钻杆安放一个Ø178 mm井眼清洁工具。

多级划眼钻柱组合：Ø215.9 mm牙轮钻头+Ø165 mm浮阀+Ø214 mm井眼清洁工具(第1根)+Ø127 mm加重钻杆1根+Ø210 mm井眼清洁工具(第2根)+Ø127 mm加重钻杆10根+Ø178 mm井眼清工具(第3根)+Ø127 mm加重钻杆10根+Ø178 mm井眼清洁器(第4根)+Ø127 mm钻杆15根+Ø178 mm井眼清工具(第5根)+Ø127 mm钻杆15根+Ø178 mm井眼清工具(第6根)+…+Ø127 mm钻杆15根+Ø178 mm井眼清工具(第N-1根)+Ø127 mm钻杆15根+Ø178 mm井眼清工具(第N根)+Ø127 mm钻杆。

2. 操作方法

按照设定的钻柱组合，正常下钻至水泥浆返高深度以上50 m开始，接方钻杆或顶驱，进行技术划眼下钻至井底。技术划眼关键步骤：开泵至正常钻进排量，顶驱或转盘转速40～60 r/min，划眼速度控制在每柱钻杆15～20 min。到井底后，停转盘或顶驱，开泵循环1～2个循环周，调整好钻井液性能后方可起钻，进行后续作业。