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F井型高低压地层同层井段压差卡钻分析与预防

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[摘 要]介绍了压差卡钻的形成机理,资料调研及原因分析,探讨了雅达区块F井型主力油气层的地层压力特点等问题,并有针对性地提出了处理压差卡钻的相应技术措施。

[关键词]钻井;雅达区块;F井型;压差卡钻;钻井液

中图分类号:TM73 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)36-0031-01

一、压差卡钻的形成机理

从国内压差卡钻井及雅达区块压差卡钻井实钻资料显示,压差卡钻多发生孔隙度发育,多套压力系统同层分布的油气储层段。伊朗雅达区块Fahliyan地层―Upper.Fahliyan(f1、f2)压力系数为1.60,Lower.Fahliyan(f3、f4)压力系数为1.30-1.40,同层压力系统多套,卡钻井段纯灰岩,空隙度发育,油气开采层,主要卡点位置:扶正器、钻铤)。主要原因为,当一段钻具与渗透性地层的井壁接触,在井内压力与地层压力的压差作用下,钻具被挤压并黏附在井壁上。如钻具驱动力不足以克服钻具与井壁之间的摩擦力,钻具不能活动,发生压差卡钻后,钻井液能正常循环,立压正常,但钻具不能旋转或上下活动。

造成压差卡钻的因素主要有以下方面因素:

1、钻井液静液柱压力与地层压力之间的差值大小,使用钻井液密度越高,卡点、越深,形成粘附力越大。

2、钻具与井壁之间的接触面积越大,粘附力越大

3、钻具与井壁之间的摩擦力越大,粘附系数越大。

4、压差卡钻与钻具跟井壁接触的时间长短有关,静止时间越长,钻具与井壁在压差的作用下,接触越紧密,接触面积越大,卡得越死。

二、压差卡钻井资料调研及原因分析

雅达区块F井型主力油气层为Sarvak地层和Fahliyan地层,其中Sarvak地层压力系数较低且不存在同层多套压力系统,加上使用钻井液密度较低(钻井液密度在1.30~1.39g/cm3之间),由已钻邻井资料和前期井施工情况调研得知此层段钻进较为顺利,发生压差卡钻和漏失机率较小。而Fahliyan地层,由于Upper.Fahliyan(f1、f2)层段压力系数为1.60,Lower.Fahliyan(f3、f4)层段压力系数为1.30-1.40,同层段存在的多套压力系统大大的增加了井内压差卡钻的风险性。

Fahliyan地层为油气储层,岩性主要以灰岩为主,孔隙度发育,渗透性好,Fahliyan上部压力系数较高,而下部地层压力系数较低,在钻施工过程中要求钻开上部地层使用高密度钻井液(1.60~1.78g/cm3)以保证井控安全,从而加大下部地层恶性漏失与压差卡钻风险性,已钻邻井资料显示,F18井钻完五开后,由于密度过高引起压差卡钻2次,F2井钻完五开压差卡钻1次,F7井在五开施工过程中发生又喷又漏、卡钻的复杂情况。综合分析原因如下:

1、地层岩性为纯灰岩且较软,可钻性强,上部地层为高压高渗,下部地层为低压高渗,揭开上部地层钻井液密度与下部地层漏失与压差卡钻风险矛盾突出。

2、高渗透灰岩储层,往往难以控制良好的泥饼质量,加上钻井液施工方不明确地层空隙度大小,难以把握封堵材料种类与粒径大小,不能及时做到细封堵,尽管按照钻井设计要求控制了较低失水,但封堵性并不好,泥饼质量没有得到充分改善,加上井壁受钻井液滤液浸泡时间较长,造成井壁松软,在钻具静止时较高的静液柱压力促使了压差卡钻发生的可能性。

3、灰岩地层岩性松软,可钻性强,进尺快,钻井过程中难以做到防斜打直,加上小井眼施工中,钻具柔性大,一旦钻铤、扶正器与井壁接触时间过长,就可能出现压差卡钻。

三、压差卡钻的预防措施

1、工程防卡措施

1)控制好钻井参数,均匀送钻,以确保经验规则,严格按照钻井操作规程,打完一根单根或立柱后,多划多拉,修整好井壁,破坏掉虚厚泥饼后在接单根或立柱正常钻进。

2)严格按照要求做好短起下作业,及时破坏点新钻井眼及老井眼上的虚厚泥饼,起下钻作业时,一定好控制好速度,遇见显示,不要猛提猛压,应接顶驱正划或倒划,待正常后在继续作业,以达到修正井壁的作用。

3)若遇见快钻时,应控制好钻井参数,防斜打直,定期测斜,控制好井眼轨迹。起下钻作业或接单根(立柱)时,动作要快,避免钻具在井内的停留时间。

4)钻井施工过程中,维护保养好钻井设备良好运行,避免在施工过程中因为设备问题,而造成钻具在井内停止,若遇见此情况,应尽可能的上下活动钻具。

2、固相控制防卡措施

1)施工时,建议震动筛使用120―140目筛布,除砂、除泥器使用200目筛布,

震动筛和除砂、除泥器使用率达100%,保证固控设备正常运行,降低钻井液总固相含量和有害固相含量,保持钻井液中低的钻屑含量,减少泥饼中的钻屑含量和低的渗透率。

2)接单根或立柱时,及时清理泥浆槽和分浆箱里面的钻屑并定期排放三角漏斗中的沉砂,尽最大可能减少劣质固相进入钻井液中。

3、钻井液要求

1)使用衡钻井,严格控制钻井液密度,减小井内正压差,保证钻井液体系中K+含量和防塌剂含量,利于井壁稳定和防塌。

2)严格控制钻井液MBT值(钻井液设计MBT值为20,实验室抗高温KCL聚磺防塌钻井液配伍性试验及F18井实钻数据表明:10g/l《MBT《15g/l时,钻井液流变性十分良好且易维护和处理〕,保证钻井液良好的流变性能,良好的剪切稀释能力有利于破坏井壁上粘附的虚泥饼,有利于放卡。

3)要求钻井液具有良好的能力和携砂能力,最大限度降低井内摩阻、提高泥饼质量和保证井眼清洁,防止起下钻遇阻。

4)要求钻井液具有良好的抗高温能力,防止钻井液在高温条件下变稀或增稠造。

2、可尝试此方法解决Fahliyan地层压差卡钻问题

待钻穿Fahliyan低压地层后,彻底循环干净,立即起钻至低压层上部,向低压层裸眼段注入与地层压力梯度相符的低密度-低粘切-高封堵浆(配方:低密度低粘切浆+3%RH220+0.5%HDL-3-1+0.5%QS-2+0.1~0.2%SP-80+0.5%SDL+1%(降失水剂)NBGS-2/XNJS.各处理剂功效:RH220、SP-80减阻;QS-2、HDL-3、SDL增强封堵地层空隙,减少钻井滤液进入地层量,提高泥饼质量;NBGS-2/XNJS降低失水保证泥饼质量。

关井挤压(挤堵压力折算出的当量密度不能大于段塞浆密度0.02~0.03g/cm3,以避免压漏地层),挤压完成后用井浆提出段塞浆,再继续下部作业。