塔河油田TK1113井鉆井技術(shù)分析

1、塔河油田TK1113井鉆井技術(shù)分析摘要:塔河油田鹽巖層施工難度大，地層壓力高，鉆井過程中，鹽巖、軟泥巖的塑性蠕變，硬石膏的吸水膨脹、高壓低礦化度的鹽水層對高密度鉆井液的污染，鹽巖石膏的溶解使井徑擴大，薄泥巖夾層的垮塌等特點,極易造成縮徑、坍塌、粘附卡鉆，甚至造成套管擠毀變形等復雜情況或事故，施工難度大。分析了TK1113井鉆井工藝技術(shù)，對同類井的安全施工有一定借鑒作用。關(guān)鍵詞:鉆井難點分析鉆井液技術(shù)擴孔塔河油田鹽下油藏鉆探一直是鉆井施工的一個難點，危險性強，而部分鹽下地層又富含油氣，是勘探開發(fā)、擴大產(chǎn)能的一個重點。塔河油田南部沙雅隆起石炭系鹽體覆蓋區(qū)奧陶系具有較好的油氣勘探前景。油氣儲集層為碳

2、酸鹽巖巖溶縫洞型儲層，屬濱海相沉積的石炭系巴楚組發(fā)育的巨厚鹽膏層，埋藏深度一般超過5100m,厚度在150m300m之間。由于鹽膏層發(fā)生塑性蠕變，且蠕變速度快，在鉆進鹽膏層段時易發(fā)生井漏、卡鉆、套管擠毀變形、下套管遇阻事故。如何加快鹽下井的鉆井施工速度，如何確保鹽下井的鉆井施工安全成為一個亟待解決的問題。塔河油田鹽膏層鉆井初期采用的長裸眼穿鹽的井身結(jié)構(gòu)，必須對鹽層以上地層壓力系數(shù)低的裸眼段進行承壓堵漏作業(yè)，鉆井周期長，施工程序復雜，且由于壓差太大，下復合鹽層套管時極易發(fā)生粘卡。目前塔河油田鹽膏層鉆井逐步實施并推廣了專打?qū)７饩斫Y(jié)構(gòu)方案，即采用206.4mm高抗擠、厚壁套管封隔鹽膏層段，長裸眼鉆

3、進揭開奧陶系目的層，取得了良好的效果。TK1113井就是一個非常明顯的例子。專打?qū)７恹}下井TK1113井位于塔河油田塔里木鄉(xiāng)7號構(gòu)造東翼,完鉆井深5971.38m,以87天的鉆井周期創(chuàng)塔河油田同類型井鉆進周期最短記錄,比設(shè)計提前29天,一開444.5mm鉆頭鉆至井深1203m,339.7mm套管下深1200.94m;二開311.15mm鉆進至井深5132m,244.5mm套管下深5129.12m;三開215.9mm鉆頭鉆至井深5400m,206.4mm尾管下深5397.25m;四開:165.1mm鉆頭鉆至井深5971.38m裸眼完井。311.2mmMS1952ss鉆頭從井深2227m鉆進至46

4、00m,以18.18m/h的平均機械鉆速創(chuàng)塔河油田該井段最快紀錄。特別是該井僅用16天就鉆達井深4000m。鉆井工程質(zhì)量及鉆井資料綜合評定優(yōu)秀”通過對比塔河油田其它鹽下井的資料，結(jié)合在塔河油田的施工經(jīng)驗，總結(jié)出了具有一定參考價值的專打?qū)７恹}下井施工技術(shù)。1難點分析該井在鉆進過程中，遇到了大井眼第三系大段軟泥巖，三疊、石炭系硬脆性泥巖、深井巨厚鹽膏層、深井巨厚泥巖（包括橡皮地層、破碎地層）、大口徑長裸眼段快速鉆進及井眼穩(wěn)定問題。具體鉆井中遇到的地層復雜情況主要是以下幾點庫車組、下第三系庫姆格列木群底到白堊系頂存在流砂層?？荡褰M以上地層成巖性較差，膠結(jié)疏松，易發(fā)生井壁坍塌、泥巖易吸水膨脹，形成厚泥

5、餅，造成地層縮徑，起下鉆困難，易發(fā)生縮徑卡鉆；可鉆性好、鉆速快，極易造成固相污染。吉迪克組富含石膏已造成縮徑卡鉆，易污染鉆井液，引起鈣侵問題，使泥漿變稠，流變性變差,出現(xiàn)復雜情況。蘇維依組-上白堊統(tǒng)砂巖發(fā)育，膠結(jié)疏松，易發(fā)生縮徑卡鉆。高滲透砂巖井段厚泥餅和軟泥巖水化膨脹引起縮徑阻卡。(6)侏羅系-石炭系上部硬脆性泥巖易剝落掉塊、坍塌嚴重。石炭系巴楚組有發(fā)育的鹽膏層，埋藏深度一般超過5100m,其頂部為厚層狀石膏及中厚層狀泥巖，中下部為巨厚層狀鹽巖夾薄層泥巖。其中鹽膏層以鹽巖為主，巖鹽質(zhì)純,厚度在150m300m之間,鹽膏層段在上覆地層壓力的作用下，易產(chǎn)生塑性蠕變縮徑；高溫條件更加劇了塑性蠕變縮

6、徑的程度。穿鹽防卡、防漏及下206.4mm套管是本區(qū)塊的一個難點。奧陶系與石炭系分屬兩個壓力系統(tǒng)，兩種不同沉積類型和不同儲集類型的地層。巴楚組砂泥巖互層段可能存在高壓鹽水層。且奧陶系碳酸鹽巖裂縫、溶洞、孔洞發(fā)育，對鉆井液密度變化較為敏感，容易發(fā)生井漏等復雜情況或井噴事故。2鉆井工藝技術(shù)TK1113井在上部地層施工中堅持以快取勝的原則，積極采用鉆井新技術(shù)、新工藝，優(yōu)化鉆井參數(shù)，根據(jù)地質(zhì)剖面合理選擇鉆頭型號，鉆井液上采用優(yōu)質(zhì)鉆井液體系，加大強固控設(shè)備的使用，堅持以凈化保優(yōu)化的原則。一開井眼必須開直，采用合適的排量避免沖垮地層。2.1二開工藝技術(shù)鉆頭優(yōu)選技術(shù)二開先用一只311.2mmHAT127鉆頭

7、鉆進到井深2200m左右，使用3只13mm的脈沖噴嘴。在二開組合中加入3根228.6mm鉆鋌，以增加鉆具的剛性，同時降低鉆具的重心，具有良好的防斜效果。HAT127鉆頭鉆過易斜井段發(fā)現(xiàn)鉆時變慢，立即起鉆換PDC鉆頭。PDC鉆頭使用高效脈沖水利發(fā)生器，改變井底流場，及時清除井底巖屑，避免鉆頭的二次破巖，有效地提咼了機械鉆速。在塔河油田11區(qū)的侏羅系含有礫石但粒徑較小，調(diào)整參數(shù)后可以用PDC鉆頭順利鉆穿。但三疊系阿克庫勒組底部的及石炭系的卡拉沙依組頂部（少則40m50m多則70m80m）所含礫石一般粒徑較大，所以應起鉆換牙輪鉆頭，鉆過此段后再下入PDC鉆頭一直鉆進到石炭系巴楚組，揭開鹽膏層0.5m

8、1m,完成二開鉆進。鉆井液技術(shù)由于白堊系卡普沙良群含有大套泥巖，所以在鉆進到白堊系巴什基奇克組底部時鉆井液應該完成轉(zhuǎn)型工作，可以根據(jù)施工進度提前進行轉(zhuǎn)型準備，轉(zhuǎn)型與提高鉆井液密度可以同步進行。二開由于施工時間相對較長，固相的嚴格控制必須貫穿始終，鉆井液在提密度之前必須將自然密度重控制在1.10g/cm3以內(nèi)一旦超過1.101.15g/cm3,井下立即會出現(xiàn)掛卡現(xiàn)象，且該段井眼將需要很長時間，多次起下鉆才能夠恢復正常，加重后也要保證固控效果。特別是該區(qū)塊地層滲透性非常好，極易形成厚泥餅，可以用超細碳酸鈣對地層進行封堵，下部也可以用瀝青進行封堵，以減少泥餅的厚度，同時增強泥餅的潤滑性。2.2三開工

9、藝技術(shù)鉆進鉆具組合及擴孔鉆具組合215.9mm鉆頭+4304A0+158.75mm鉆鋌18根+4104A1+127mm加重鉆桿15根+127mm鉆桿。215.9mm鉆頭+YK216-273液壓式PDC擴孔器+158.75mm鉆鋌18根+4104A1+127mm加重鉆桿15根+127mm鉆桿。鉆頭使用情況及鉆井參數(shù)三開鹽層鉆進由一只215.9mm牙輪鉆頭完成，鹽層的可鉆性比較好，平均機械鉆速達到2.67m/h。2.3四開工藝技術(shù)四開為大套灰?guī)r，先用一只牙輪鉆頭鉆完水泥塞并將井內(nèi)附件清理干凈后，及時下入M1355SS型PDC鉆頭，完成四開鉆進。TK1113井該鉆頭從井深5426m鉆進到5971.3

10、8m,進尺545.38m,平均機械鉆速3.6m/h。3安全鉆穿鹽巖層及下入封鹽套管鹽巖層施工難度大，危險性強，地層壓力高，是本區(qū)塊施工的一個難點,在塔河油田11區(qū)石炭系巴楚組存在巨厚鹽巖層，厚度一般在150m300m,地層壓力系數(shù)介于1.61.7,鹽層純而集中，在鹽層中夾雜著薄層泥巖，蠕變性極強。鉆井過程中，鹽巖、軟泥巖的塑性蠕變，硬石膏的吸水膨脹、高壓低礦化度的鹽水層對高密度鉆井液的污染，鹽巖石膏的溶解使井徑擴大，薄泥巖夾層的垮塌等特點，極易造成縮徑、坍塌、粘附卡鉆，甚至造成套管擠毀變性等復雜情況或事故，鉆井施工難度較大，安全鉆穿鹽層及順利完成鹽層的中完作業(yè)直接關(guān)系到鹽下井能否順利完成，也一

11、直是困擾鉆井周期的難題。通過TK1113井的施工總結(jié)出以下幾方面的穿鹽經(jīng)驗。3.1穿鹽前的準備工作塔河油田采用欠飽和鹽水聚磺鉆井液進行鹽層鉆進，在鉆鹽層前必須進行鉆井液體系的轉(zhuǎn)型，提前通過大量的小型實驗確定鉆井液轉(zhuǎn)型的配方。轉(zhuǎn)型的同時要加足防塌劑、潤滑劑。將鉆井液性能調(diào)整到CI-含量1416萬，密度調(diào)整到1.63g/cm3左右，中壓失水控制在3mL以內(nèi)。3.2鹽巖層鉆進塔河油田專打?qū)７飧帑}層井采用215.9mm鉆頭進行鹽層鉆進，在鹽層段鉆進要堅持進一退二的原則，以給地層一個應力釋放的時間，根據(jù)上提下放阻卡情況可適當增加或縮短鉆進段長和劃眼行程，但一般鉆進不要超過2m,就上提劃眼一次。每鉆進4h

12、或更短時間短起過鹽層頂,根據(jù)下放情況確定是否劃眼到底，若無阻卡顯示，可適當延長短起下時間間隔，但堅持鹽層段鉆進不要超過12h15h,若發(fā)現(xiàn)有任何縮徑的井段短起到鹽層頂，以驗證鉆頭能否通過鹽層。在鹽層中要堅持控時鉆進，每米鉆時控制在10min15min,以給地層一個溶解和應力釋放的時間，如果機械鉆速變慢，應立即上提鉆具劃眼到底，防止鉆遇軟泥巖發(fā)生卡鉆事故。鹽層中鉆進要控制好欠飽和鹽水鉆井液的CI-含量和鉆井液密度如果CI-含量過高，就會影響鹽層的溶解速度，造成縮徑,如果CI-含量過低，則會增加巖層的溶解速度，產(chǎn)生大肚子井眼，造成薄泥巖夾層垮塌,同時也影響固井質(zhì)量，嚴重則會導致擠毀套管。如果鉆井液

13、密度偏低，則會造成液柱壓力低于地層壓力，造成鹽層縮徑；但若密度過高，又會發(fā)生井漏。因此在鹽層中鉆進，CI-含量和鉆井液密度的控制對鹽巖層的安全鉆進極為重要。在鹽膏層段，未擴眼之前，井徑相對較小，說明蠕變速度要大于目前普遍采用的欠飽和鹽水鉆井液對膏鹽層的溶解速度，所以主要是如何解決膏鹽層縮徑卡鉆而不是如何防止鹽溶問題，防縮徑是該段的主要矛盾。如果采用低礦化度的鉆井液，在鉆開膏鹽層之初，蠕變速度快，而此時鉆井液對膏鹽層的溶解速度也最大，即以低（礦化度低）克快、以快（溶解快）克快”到鉆井后期，膏鹽層蠕變速度因前期應力已大部釋放而相對減慢，而此時鉆井液礦化度因鹽膏自然溶解而增加，其溶解速度隨之降低，因

14、此，基本維持了蠕變速度與溶解速度的動態(tài)平衡，即蠕溶相當”。如果實現(xiàn)了這一目的，則可以減少材料消耗，節(jié)約人力物力，節(jié)約轉(zhuǎn)化體系所需要的時間，技術(shù)效益和經(jīng)濟效益都是很明顯的。TK1113井由于在鉆鹽層前制定了嚴密的技術(shù)措施，加強了對井下情況的監(jiān)控，使用一只215.9mmHJ517鉆頭順利鉆穿鹽層。本井鉆鹽層采用的泥漿性能為CI-含量控制在1416萬,密度1.631.65g/cm3粘度58s塑粘25mPas,動切力7Pa靜切力4/12（Pa/Pa）,坂含36kg/m3,含砂0.3%,泥餅0.5mm,摩阻0.05,API失水4.6mL。3.3中完作業(yè)由于鹽巖層的塑性蠕變及保障后續(xù)施工的順利進行,采用2

15、06.4mm厚壁、高抗擠強度套管圭寸膏鹽層，由于井眼與套管間隙小，為保證套管的順利下入和固井質(zhì)量，進而保證套管的安全，所以要對鹽層段進行擴孔，擴孔直徑要達到273.05mm279.4mm。擴孔后,通過測井資料對鹽層段進行蠕變速度的計算，來確認安全下套管時間，確保206.4mm尾管順利下入。TK1113井以該區(qū)塊鉆井周期最短、單只PDC鉆頭機械鉆速最高紀錄、鉆井工程質(zhì)量和鉆井資料全優(yōu)的成績?yōu)槲鞅狈止窘怀隽艘豢趦?yōu)質(zhì)鹽下井，并且獲得了較好的油氣產(chǎn)量，該井的施工經(jīng)驗對塔河油田專打?qū)７恹}下井的勘探開發(fā)具有一定的借鑒作用。4結(jié)語以鉆井和地質(zhì)設(shè)計為基礎(chǔ)，制定切實可行的技術(shù)措施，按各開次的地層特點和質(zhì)量要求，在施工過程狠抓各項技術(shù)措施的落實，結(jié)合實鉆情況，合理調(diào)整各種技術(shù)參數(shù)。二開本井施工速度較快，在確保安全的前提下，充分發(fā)揮PDC鉆頭的快速鉆進，使用好PDC鉆頭是節(jié)約鉆井周期，提高經(jīng)濟效益的主要手段和