OZ区块SAOZ-1井为直探井、SAOZE-1井为定向探井, 该构造地质条件较为复杂, 邻近由美方施工的OZ-1井、OZ-2井钻井过程中出现易卡钻、掉块不断、气侵严重的问题, 且施工的两口井都是因为复杂情况提前完钻的。同样我方在钻井过程中也遇到诸如上部PG组地层跳钻, 三开 (8-1/2"井眼) LPC、ANG组段机械钻速偏低、轨迹控制困难等问题, 诸多因素影响导致施工整体机械钻速慢, 钻井周期长, 严重影响了钻井效果和油田开发速度, 本文从SAOZ-1井、SAOZE-1井两口钻井实践中遇到的各项难题出发, 分析施工难点、提出解决思路与对策。
1 OZ构造上部PG组地层跳钻严重, 影响机械钻速提高。
通过SAOZ-1井、SAOZE-1井一开施工情况看, 85米-400米井段钻进钻时较高 (平均在15分钟以上) , 且伴有强烈的跳钻现象, 施工中由于地层可钻性不理想, 发生跳钻时, 为了避免因井架系统因共振发生早期疲劳损坏、大绳跳槽及产生钻具的早期疲劳破坏, 地面必须停止钻进, 提起钻具, 等井架、钻具稳定后, 再缓慢下放, 恢复钻进。如此时不改变钻井参数, 往往不到十几分钟, 必须再次中断钻进, 以寻找合适的钻井参数。这样由于不得不多次反复提起钻具, 中断钻进, 钻头无法保持与井底接触, 大大降低了钻井速度。设计此段一开日平均进尺为200米/天, 而实钻平均机械钻速为156米/天, 远远达不到设计要求。
1.1 跳钻原因分析
在G4-188区块的PG组和上PC组地层中普遍含有砾层或燧石析, 此构造85米-400米井段含砾夹层比较多, 且夹层2-8m厚度不等, 在钻此类夹层时由于地层岩石可钻性具有的各向异性, 钻具受压易形成弯曲, 且加之钻头及钻铤的不同心度的存在、水力破岩效果的存在等等因素, 钻头所钻出的井眼往往不规则, 与井底接触并非平整接触, 且牙轮钻头存在超顶、移轴、复锥, 牙轮在井底滚动时常伴有粘滑运动, 从而造成了钻柱的扭转振动, 即钻头旋转速度变化很大, 转速极不均衡。这些因素使钻头受到不均匀的反扭矩作用和不均匀的轴向井底反作用力, 从而形成地面上可以明显观察到的跳钻现象。
1.2 施工对策
1.2.1 为了防止钻具跳钻和减弱钻具跳钻对钻具造成的损坏及对机械钻速产生的影响, 现场在钻具串中加入减震器, 本井考虑上部施工段较短, 地层可钻性较好的因素, 采用近钻头减震器设计, 使之应尽量能够吸收并缓冲钻头与地层间的应力冲击, 并确保钻头不会因跳钻引起的锤击效应离开井底。
1.2.2 钻进过程中送钻以点送为主, 保证钻进送钻均匀, 减少井下钻具串与井壁间的不规则波动接触, 同时对钻井参数进行优化, 来降低钻时和提高机械钻速。
1.2.3 钻进过程中, 加入足量防塌剂PF-TEX和OSAMK, 确保井眼稳定。加入足量降失水剂, 严格控制失水在4ml之内, 高温高压滤失量在10m L以内。充分利用固控设备清除岩屑和劣质固相, 保持较低的含砂量。
2 UPC上部直井段施工问题
2.1 本段施工情况介绍
由于UPC上部地层松软且泥岩与砂岩交替变化较大, 钻头在岩性交替变化地层中钻进时易趋于地层倾向变化, 如采用常规塔式钻具, 在钻压上要适当控制, 进行吊打, 即在钻具一次弯曲临界压力以内钻进, 这样的措施往往会造成机械钻速太慢的问题, 经济上不合算。采用常规牙轮钻头与钟摆钻具组合, 因施加钻压更小, 此方案更加不可取;采用强稳钻具虽能施加较大的钻压以保持稳斜效果, 但如进行纠斜作业时, 不得不采用吊打的方式, 致使机械钻速得不到提高, 且施工扭矩较大, 增加了井下作业风险。
2.2 施工对策
优化钻具组合, 采用PDC+双向减震器+钟摆钻具组合钻进。SAOZE-1井二开直井段500米-1060米, 钻头采用江汉产FL1955型PDC钻头, 最大井斜1.21°, 本段钻进结束, 起出PDC钻头部分复合齿崩裂, 保径面轻度磨损, 钻头使用整体情况良好, 但所钻井径扩大率偏小 (据二开电测井解释显示此段平均井径为322.2mm, 扩大率仅为3.53%) , 致使定向结束后下钻至此井段出现长井段划眼情况, 建议今后施工配合偏心接头并增加钻进转速及施工排量, 以保证足够的井径扩大率。
3 三开 (8-1/2"井眼) LPC、ANG组段机械钻速偏低问题
3.1 引起机械钻速偏低的原因分析
3.1.1 OZ构造地层岩石硬度较高塑性较大, 地层研磨性高。本井LPC段、Anguille组段地层粉砂岩普遍存在较致密, 泥岩地层吸水具可塑性, 易造浆, 性硬、脆, 耐磨程度高的特点。通过与邻近工区施工对比可以看出, OZ构造三开LPC、ANG组段机械钻速远低于同区块同井段, 两口井机械钻速仅达到同区块同井段井的约50%,
3.1.2 地层复杂性影响机械钻速的发挥本构造LPC、Anguille组地层属于半深海大陆坡沉积环境, 从钻进过程中掉块不断 (与邻井OZ-2井掉块情况类似) 及完井电测井径资料 (部分井段井径达280mm, ) 的情况看, 地层中存在异常应力构造带, 当此异常应力地层被钻穿后, 钻井液液柱压力代替了被钻掉的岩石所提供的原始应力, 加之此段井斜较大 (最大井斜为40.92°) , 易产生掉块, 而较大掉块轻则引起蹩跳, 重则引起卡钻, 且较大掉块回落井底后会导致钻头重复切削, 直接影响钻进效率。
3.2 施工对策
3.2.1 合理正确使用钻头, 换新钻头之前, 对上一只钻头进行全面磨损分析, 然后再确定钻头型号和可行的钻进参数, 下钻避免下放速度过快使钻具发生横向摆动, 即对钻头产生损坏又破坏了井壁, 待钻具下至井底后, 开泵将钻井液循环一周, 然后低速启动转盘, 慢慢将钻头轻压下放至井底, 磨合30分钟以上, 再逐渐加足钻压, 同时保证在钻进中送钻均与, 不溜钻、顿钻。
3.2.2 优化钻井参数, 在钻头选型单一不可变的情况下, 采用低转速高钻压的钻进参数, 并使用高压喷射钻进。同时控制排量在36L/S以内, 防止出现高返速紊流状态下的钻井液对井壁冲蚀破坏, 甚至引起井壁坍塌。
4 结语
4.1 双扶钟摆与PDC钻头组合钻进在SAOZE-1井直井段使用效果较好, 今后在此段钻进中可以考虑在钟摆钻具中加入偏心接头, 使钻柱受压后产生较常规钻具大得多的弯曲, 可以获得较大的离心力, 离心力促使钻柱在井眼内作稳定的弓形回旋运动, 使钻头均匀切削井壁四周, 既能达到防斜打直效果, 又能保证一定井径扩大率。
4.2 采用井下动力钻具可以大大提高钻头的转速, 提高钻头机械破岩能量, 从而提高机械钻速, 运用静下动力钻具哈可以改善钻柱的受力情况, 避免或者减少钻柱的疲劳损坏, 同时还减少了钻柱与套管之间的磨损和破坏。
4.3 坚持喷射钻井, 提高钻井速度。因三开井段受随钻仪器压差影响, 水力参数的优越性未发挥好, 今后同区块钻井中应继续开展水力参数合理优化, 优化喷咀组合, 更好适应高压喷射钻井并改善井底流场和清洗效果, 从而有效提高机械与水力联合高效破岩作用。
4.4 螺杆动力钻具带牙轮钻头定向钻进时, 牙轮钻头使用寿命短, 需频繁起钻更换钻头, 生产时效较低, 建议在采用适合螺杆高速的牙轮钻头或PDC钻头, 减少因更换钻头而形成的起下钻的时间, 以提高生产时效, 缩短钻井周期。
4.5 提高防粘卡意识与细化操作措施是防止粘卡的有效途径。
摘要：OZ构造带位于加蓬G4-188区块南部, 钻遇地层有上白垩统的Azile、Anguille、P.C.和P.G.组, 从实钻情况看本构造施工井与以往WZ区块施工井有较大差异, 面临的复杂情况较多, 认真分析已施工技术难点并总结施工对策, 是后续开发井顺利进行的有利保障。
关键词：OZ构造,跳钻,砾层,PDC,机械钻速
参考文献
[1] 蒋希文钻井事故与复杂问题 (第二版) .
[2] 曹华庆, 张明华.加蓬G4-188区块安全、快速钻进技术与实践.
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[4] 钻井手册 (甲方) 编写组.钻井甲方手册.北京:石油工业出版社, 1990.