欠尺寸修壁器破键槽在义古斜951井的应用

宋文婷，刘钊

欠尺寸修壁器破键槽在义古斜951井的应用

宋文婷1，刘钊2

（1. 中石化石油工程设计有限公司， 山东 东营 257100； 2. 中石化胜利石油工程有限公司黄河钻井总公司， 山东 东营 257100）

义古斜951井主探含油层位为上古生界和沙二段，井身结构为五段制井。在实际定向过程中，由于靶径小，方位坐标容易偏离、井斜角难以控制，导致频繁起下钻和调整钻具结构。起下钻时钻具在造斜点部位上提下放，会逐渐在井壁上磨出一道键槽，造成电测仪器遇阻，导致施工难度加大，延长施工周期，增加成本。本次施工针对该地区的地层特点，使用欠尺寸修壁器，在一定程度上消除了键槽，使得电测仪器顺利到底，加快了施工进度，降低了成本。

欠尺寸修壁器；井身结构；五段制井；键槽

欠尺寸修壁器，又称为直棱修壁器。是指尺寸小于钻头尺寸，油气井钻井中使用的一种井眼内维护井壁工具。由于钻具本身的重力作用，使得整套钻具在井眼变化率偏大的井段产生相当大的水平分力，在一些井段中使钻具紧靠井壁旋转[1]，起下钻时在这些部位上下进行刮拉，逐渐在井壁上磨出一条键槽，键槽的直径略大于钻杆接头的外径[2]。会造成刚性差、重量轻的电测仪器遇阻[3]。欠尺寸修壁器本体外表为圆柱体，上附有凹槽和刮刀，刮刀成轴向均匀分布。欠尺寸修壁器可实现对井眼内附着物进行清理，保持井眼畅通，欠尺寸修壁器可以与多种钻具组合，并串联多个，实现对不同井段井眼的一次维护。具有较好的防斜性能和防卡性能，可以改善钻井液流型[4]，达到清除井内键槽的目的。

1 地质概况及工程设计

井别为评价井,义古斜951井口地理位置位于山东省东营市河口区义和庄四扣乡境内[5]。构造上位于济阳坳陷沾化凹陷义南二台阶构造带，主探上古生界2 270～2 370 m层位，落实含油气情况，获取油层物性参数。兼探沙河街组，埋深一般在1 900~2 200ｍ。井身结构为五段制井，在定向钻进过程中，由于井斜角、方位坐标难以控制[6]。钻井过程中，明化镇组及以上地层成岩性差，防坍塌[7]。馆陶组底部存有砾岩-渗透层及砂层发育,防蹩漏[8]。东营组下部地层构造复杂，地层倾角大，断层相互交错，造成轨迹控制难度加大。沙河街组地层注意油气浸、防漏[9]。钻遇古生界注意防漏、防喷。义古斜951井工程设计剖面如表1所示，井身结构设计如图1和表2所示。

表1 义古斜951井工程设计剖面

图1 义古斜951井身结构

2 施工难点和电测遇阻原因

2.1 施工难点

义古斜951井施工难点[10]和重点主要是沙一段生物灰岩容易漏失[11]，二叠系地层存在提前进入古生界或太古界的可能，容易发生漏失。五段制井眼（直-增-稳-降-直）降斜段较难控制，存在斜井段长[12]，摩阻大，钻具传压困难，降斜段井身控制难度大等问题[13]。井身轨迹控制、井壁稳定和井眼净化等问题若处理不当，易造成起下钻阻卡、划出新眼等问题[14]。此外，还有造斜点防键槽等工作。具体有以下几点：

表2 井身结构设计

（1）一开钻进401.00 m，下入Ø 444.5 mm牙轮钻头，该钻头破碎岩石效率较差，客观机械转速缓慢。这样就容易造成井壁的不稳定，井径的不规则等情况。Ø339.7 mm套管尺寸大、刚性强，环空间距狭窄[15]，加大了下套管对扣和固井的要求[16]。

（2）沙一段底部生物灰岩防漏[17]。本井在钻进至1 780.00 m起钻换常规钻具，在钻进中提前加入随钻堵漏剂[18]，提高地层承压能力，并配好充足土浆，直至进入沙三段未见漏失，起钻下动力钻具。

（3）降斜段轨迹控制难度大。为安全钻穿沙一段生物灰岩漏层，本井于1 780.00 m起钻下常规钻具，此时正值井斜井段，轨迹无法有效控制，容易脱离设计轨迹。通过有线测斜数据每50.00 m测量一次井斜方位，在保证钻穿漏层的前提下，尽量控制好轨迹。在实际钻进中发现方位左偏较为严重，有脱靶风险，因此在钻穿漏层后起钻下动力钻具调整轨迹。

2.2 电测遇阻原因

（1）井径控制较难。按照新标准要求，非目的层井径扩大率不得超过15%，目的层不得超过10%[19]。本井在上部地层钻进时泵排量较大，电机无法有效控制泵冲，致使井径没有很好的控制下来。特别是在造斜点处，由于定向时间长，地层松软，造成了大井眼，为后期施工埋下了隐患。

（2）馆陶组地层造斜，地层软、造斜点浅，虽然钻进中在造斜点处下入了条式扶正器，但在电测时依然勒出了键槽，致使电测时有遇卡显示。

（3）本井在后期钻进中，发现孔店组缺失，造成地层与设计严重不符，地层厚度与设计相差较大，因此在2 100.00 m开始进行地质循环捞沙程序，增加了卡层位的井段长度，特别是夜间施工中很难准确及时地判断出地层岩性，增加了卡层位的难度。

电测及井壁取心遇阻原因主要有：馆陶组地层造斜，造斜点定向钻进时钻时慢，因地层软、造斜点浅，造成大肚子井眼，且出现了台阶。

3 现场施工及修壁器应用

3.1 井眼轨迹控制

（1）现场施工钻具组合

现场施工钻具组合如表3所示，现场施工时使用当前最利于定向的牙轮钻头，因为牙轮钻头相较于PDC钻头多三个轴承，反扭角小，加压到钻头上时，产生多个方向的反作用力，会进一步对随钻相关参数进行最优化，客观可行地加强定向工作的开展。

表3 现场施工钻具组合

（2）顺滑井眼轨迹

增加稳斜井段的长度，有效控制井斜[20]。增加了稳斜段距离，也就控制了降斜井段长度，从而减少了井斜角锐降，客观地降低了复杂工况的概率，又达到了平滑井身轨迹的目的。

3.2 欠尺寸修壁器的应用

义古斜951井定向段井深966.00 m，位于馆陶组底部（950~1 250 m）。定向段初期其所在地层岩性为白色砂砾岩，其承压能力差，容易发生钻井液渗漏。在进行钻进的过程中其钻时加快，产生岩屑量增多，一旦钻井液携沙能力达不到标准，振动筛出现不了大量反沙，就容易引发钻头处泥沙淤积、堵水眼，会引发憋泵或憋漏地层等二次钻井事故。

预防反沙不及时造成憋漏的措施有：提升造斜井段的钻井液黏度；定向造斜时为提高地层抗压能力通常加入一定量的随钻堵漏剂；接单根钻杆之前适当的加长井内的循环时间，快速接单根。

其中第5趟钻欠尺寸修壁器修理井段为920.00~1 023.00 m，配合欠尺寸修壁器需使用以下药品：防塌降粘降滤失剂2.5 t，硅氟降粘剂1 t，天然高分子降滤失剂1 t，油基润滑1 t，NaOH 0.2 t。

第6趟钻欠尺寸修壁器修理井段为937.00~1 480.00 m，目的是防止软地层键槽的产生。在钻具组合中加入欠尺寸修壁器对有台阶的井段进行修复，期间使用以下药品：土粉1 t，抗高温抗盐降滤失剂2 t，油基润滑剂1 t。破除聚集的岩屑，使井壁顺滑而稳固，对电测仪器顺利通过台阶下到井底起到了至关重要的作用。

通井钻具组合选用Ø 215.9 mm 牙轮钻头+双母+回压凡尔+Ø212 mm扶正器+无磁钻铤×1根+钻铤×2根+Ø127 mm HWDP×18根+Ø127 mm Dp×65根，下牙轮钻头通井，目的是为了防止尖刮刀在通井过程中造成不必要的划出新眼等。泥浆性能：密度1.17 g/cm3，黏度57 MPa·s，失水4.9 mL，泥饼0.5 mm，初终切2.5/8，动切力6 Pa，塑性黏度13 m MPa·s，pH 9。

4 结 论

（1）严格“加强井控工作”，对各井控设备的安装调试都高标准严要求，二开前封井器进行了严格的试压，试压14.79 MPa，15 min压降0.17 MPa，无刺漏，试压合格后才二开开钻，与此同时定期保养好内防喷工具，确保其灵活好用、安全施工。

（2）二开下入HAT127钻头，采用7寸钻铤+18米扶正器的钟摆钻具组合。在钻进过程中合理掌控钻压，防斜打直，以配合定向所需。

（3）采用牙轮钻头定向，减小钻头反扭角，进一步加强对井身轨迹控制能力，同时控制滑动钻进过程，客观提高了生产时效性；同时增加稳斜段，减少降斜段，使井眼轨迹更为平滑。

（4）钻进至966.00 m起钻后，下入动力钻具，并在距离钻头500.00 m处下入欠尺寸修壁器，防止软地层键槽的产生。

（5）在钻至沙二底1 780.00 m时起钻简化钻具组合，为钻穿沙一段底部生物灰岩做准备，做好防漏工作。并提前加入了随钻堵漏剂材料提高地层承压能力，配好充足土浆后钻开漏层。

（6）电测仪器遇阻时，计算遇阻点配出相应钻具，在结构组合中遇阻点处下入欠尺寸修壁器，配合强抑制封堵防塌润滑钻井液，破除地层键槽。

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Application of Undersized Wall Repairer in Eliminating Keyways of Yigu 951 Inclined Well

1,2

（1. Sinopec Petroleum Engineering Design Co., Ltd., Shandong Dongying 257100, China;2. Sinopec Shengli Petroleum Engineering Co., Ltd.，Huanghe River Drilling Company, Shandong Dongying 257100, China）

The main oil-bearing horizons of Yigu 951 inclined well are the Upper Paleozoic and Sha 2 member, and the well structure is five section borehole. In the actual orientation process, because the target diameter was small, the azimuth coordinates were easy to deviate, and the well inclination angle was difficult to control, which led to frequent trips and adjustments of the drilling tool structure. When the drilling tool was lifted and lowered at the oblique point, keywayswere gradually formed on the well wall, which caused the electrical measuring instrument to be blocked, increasing the difficulty of construction, prolonging the construction cycle and increasing costs. According to the characteristics of the stratum in this area, the undersize wall repairer was used to eliminate the the keyways to a certain extent, which made the electric measuring instrument smooth to the end, speeding up the construction progress and reducing the cost.

Undersize wall repairer; Well structure; Five-section borehole; Keyway

2020-02-10

宋文婷（1989-），女，助理工程师，硕士，山东省聊城市人，2015年毕业于西南石油大学机械制造及其自动化专业，从事石油工程设计方面的工作。

TE 242

A

1004-0935（2020）05-0576-04