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淺談小井眼水平井施工難點及相應措施?

降低鉆井工程成本已成為油氣田勘探開發的重要課題。小井眼是繼水平井之後,在 80 年代末興起的又壹熱門技術。小井眼鉆井可以降低消耗、降低成本,其發展潛力已得到充分肯定。

小井眼概述

小井眼的提法多種多樣,至今沒有統壹的定義。

1、美國阿莫科公司90%以上的井眼用小於6″的鉆頭鉆進。

2、法國埃爾夫公司把完井孔徑小於常規完井孔徑(81/2″)的井統稱為小井眼。

3、據說70%以上的井眼小於6英寸。

4.也有人認為環隙小於 1″ 的井眼為小井眼。

5.Bp 套管層數少於常規井的井眼。

小井眼鉆井早在 20 世紀 50 年代末就已開發。卡特公司在猶他州、阿肯色州和路易斯安那州鉆探了108個小井眼,並得出結論:鉆探小井眼在經濟上是可行的。在20世紀80年代中期以前,小井眼沒有引起石油行業的足夠重視,原因之壹是當時的石油價格很高。第二個原因是小井眼鉆探技術還不完善。80 年代中期以來,由於油氣價格下降,世界範圍內石油工業不景氣,小井眼再次引起廣泛關註。

二、施工難點

1、鉆具偏心彎曲變形大,滑動鉆進和加壓困難

小井眼水平井施工時,下部所用鉆具外徑只有60.3mm,剛度低,柔性差。在下部鉆進時,鉆具偏心彎曲變形導致鉆進滑動阻力大,旋轉鉆進扭矩大,鉆壓傳遞非常困難,嚴重影響鉆進速度,這是小眼水平井施工的最大難點。

2、泥漿返排速度底,巖屑運輸困難

小眼水平井施工時,由於鉆具與井壁的環空間隙小,泥漿排量低,返排速度慢,進尺快,滿足不了大排量排砂的需要,造成巖屑運輸困難,給施工安全帶來隱患。

3、水平段長,目標精度高

小眼水平井,水平段與常規中小型水平井壹樣,水平段長,水平位移大,目標多,同時水平段目標範圍上下0.6米,左右7.6米,增加了軌跡控制的難度。

4、井下復雜性

在小井眼循環系統中,其動力分配與常規井眼不同。在常規鉆孔中,循環風壓消耗只占10%左右,而在小井眼中卻占到75%以上,國外有資料甚至認為占到90%,循環風壓消耗的大幅度增加使鉆井液的當量密度也大幅度增加。

小井眼,鉆具與井眼環空間隙小,上下鉆具產生的壓力波動大。小井眼環空間隙小,環空返速高,泥漿剪切稀釋效果明顯,而在大肚段井中返速很低,給進行洗砂帶來很大困難。環空壓力消耗大,憋壓效果明顯,鉆頭水孔水力小,井底清洗困難,易留隱患。小井眼環空間隙小,鉆具上提和下放產生的壓力攪動和吸力作用大,易導致井壁失穩,產生掉塊,增加洗井難度,嚴重時造成塌孔、卡鉆。在側鉆過程中,壓差卡鉆的幾率非常大。在斜井段,鉆具與井壁接觸面積大,在壓差作用下,泥餅附著,造成卡鉆。與常規井眼相比,小井眼形成鍵槽的可能性更大。在水平井的斜井段、扭方位井段等狗腿較大的井中,井壁壹側存在溝槽,由於鉆小井眼時鉆井參數和水力參數的限制,環空壓力消耗大,掏底效果明顯,鉆速慢是普遍現象。因此,鉆進過程中上下鉆進次數多,鉆進周期長,特別是在裸眼段長(>300m)的小井眼和可鉆性較差的深井眼,這壹問題更為突出,極易造成鍵槽卡鉆。

5、軌跡測量

小眼水平井施工過程中,對測量儀器的要求比較高。在施工過程中,采用DWD超小型測量儀,由於施工條件的制約和自身結構的限制,在測量施工中存在以下難點:泥漿位移小、立管壓力低、傳輸脈沖信號幅值低。泥漿中的雜質容易堵塞井下儀器,導致施工無法繼續或儀器無法工作。井下儀器對泥漿流動敏感,井下儀器性能要求高,由於鉆具內徑小,易彎曲,導致脈沖信號衰減強,需采取措施增強井下儀器發射信號的強度。

三、小井眼水平井施工難點的措施

1、優化井軌跡

井軌跡設計過程中,根據工具的造斜能力,合理確定各段長度,大大縮短目標前位移和造斜段長度,優化井軌跡,以提高清井效果,減少摩擦力和扭矩,提高工作效率,縮短建井周期。

2、滿足小井眼鉆進要求的鉆具

小井眼鉆柱由於直徑小、重量輕,不僅鉆壓的適用範圍受到限制,而且由於鉆柱本身剛度小、強度低,無法通過鉆進技術參數進行加強,導致小井眼鉆進效率降低。對於尺寸較小的鉆桿,由於其抗拉、抗扭強度的限制,使得鉆頭在小孔鉆進過程中的加壓、抗扭矩能力降低。在小井眼鉆進時,轉速很高,井底鉆具的反扭矩也較大,加壓過大時容易造成鉆具扭脫事故。小井眼鉆進速度快,小尺寸鉆桿的反扭矩能力降低,加壓過大時容易造成鉆具折斷。因此,鉆具入井前壹定要檢查鉆桿臺階是否平整,有無刺漏,公母扣是否磨損,對各種不經常使用的鉆具要做好探傷工作,下井前操作人員壹定要把上面的扣子擰緊,優化鉆進參數,特別是選擇合理的鉆進參數。

3、井控

與常規井眼間隙相比,小井眼環空體積較小。在小井眼鉆進時,鉆具旋轉速度很快,使環空中的泥漿高速旋轉,產生很大的離心力撞擊井壁,損傷井壁,影響泥漿的攜巖效果;同時,與泥漿壹起向上和向後的運動合流產生旋流,大大增加了環空的壓力消耗;再加上鉆桿接頭處的顛簸,也進壹步消耗了鉆井液的能量,降低了其攜巖能力。在常規井眼中,由於環空間隙較大,其外徑對鉆進的影響可以忽略不計,因此小井眼鉆進對井控提出了很高的要求。

由於小井眼的環空壓力損失約占整個系統的90%以上,而常規井的環空壓力損失約90%在鉆桿和鉆頭上。同時,鉆桿的偏心在小環空壓力損失中起著重要作用,旋轉鉆桿和非旋轉鉆桿的環空壓力損失比為 1.1-1.6。因此,對於環空損失起主要作用的小井眼井,動態壓井已成為壹種有效的井控方法。動壓井就是利用循環過程中的環空摩擦損失來控制地層壓力,可以通過改變位移、轉速或泥漿性能來控制不平衡的地層壓力。

4、小井眼鉆井液需要滿足的要求

小井眼鉆井的特點是環空間隙小(小井眼環空間隙僅為常規井的20%),環空壓力損失大、鉆井液中的固相在鉆桿的離心作用下容易粘附在鉆桿內壁上,因而對鉆井液提出了特殊要求,小井眼鉆井或小井眼取芯鉆井方面對泥漿的要求更為嚴格,其特殊要求如下。特殊要求如下:

能清潔井底,在低排量下攜帶和懸浮巖屑;小井眼環空小,即使在低排量下環空鉆井液也多為紊流。因此,要求鉆井液具有失水量最低、粘度低、造壁性好、抗坍塌能力強等特點,以保證井壁在紊流狀態下的穩定;由於小井眼的壓力損失主要在環空,從而增大了鉆井液的當量密度,增加了起鉆和停鉆時的壓力波動,容易造成井下的復雜情況。因此,通過調整鉆井液的流變參數,降低環空壓力損失,優化環空流態,將是小井眼鉆井液技術的關鍵之壹;要求其潤滑性能好,摩擦系數低。並能很好地保護油氣層;抑制頁巖穩定,保持井眼標準尺寸,尤其適用於高速旋轉帶沖蝕的井眼;適用於巖心評價,不會因巖心汙染而丟失有價值的信息

5、防外缸脫落和破鉆、卡鉆

井眼環空間隙小,泵排量不足,不利於攜砂,造成活動鉆具耐高媒質
因此,我們鉆井壹線應培養新的打撈技術,配備齊全的小井眼打撈工具,以提高打撈成功率,降低鉆井成本。小井眼鉆進對鉆井液的攜巖能力要求很高,特別是在鉆進中遇到巖屑量大、不規則、比重大時必須調整泥漿性能,控制粘度,保證攜巖效果、同時對工作人員的崗位技能也提出了不小的挑戰,接單根速度壹定要快,不要長時間靜止鉆具,

6、分段鉆進

小井眼水平鉆進是很有吸引力的鉆進方法,無論是在占用場地、使用小馬力鉆機,還是鉆井液藥劑和套管都大大節約了成本。小井眼水平鉆探是壹種極具吸引力的鉆探方法,無論是在占用場地、使用小馬力鉆機,還是鉆井液藥劑和套管方面都大大節約了成本。

盡可能使軌跡向前。二開正常開漿後,井隊要認真落實好重泥漿的儲備,以防鉆遇復雜地層,以備不時之需,小井眼鉆進遇特殊情況要求更多。換小循環後要加大藥物的投入,及時調整泥漿流態,保證足夠的粘度,保證停泵後有壹定的懸浮能力,盡量不要長時間停泵測斜才不至於形成泥漿。在穿透油層前,壹定要到附近註水站了解水井停註情況,加強與甲方的協調。快速完井穿越復雜地層或油層時壹定要註意鉆井時間的變化,壹旦鉆井時間突然變快,應加強值守,觀察返漿和振動篩出砂情況,測試鉆井液參數。

結語

小井眼水平鉆進是壹種很有吸引力的鉆進方法,無論在占用場地、使用小馬力鉆機,還是鉆井液藥劑和套管等方面都大大節約了成本。

相信經過以上介紹,大家對小井眼水平井的施工難點及相應措施有了壹定的了解。歡迎訪問中大咨詢了解更多相關信息。

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