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滨348区块火成岩地层钻井技术

发表时间：2021/4/16 来源：《中国科技信息》2021年5月作者：赵建红

[导读] 滨348-平3、滨348-平5、滨348-平4井组是滨南采油厂在滨348区块火成岩储集层布置的第一个水平井丛式井组，之前在本区块施工的滨348井，因三开后井喷失控弃井，滨348-平2井、滨348-平3井均发生了井喷事故

胜利石油工程公司黄河钻井总公司   赵建红

摘要：滨348-平3、滨348-平5、滨348-平4井组是滨南采油厂在滨348区块火成岩储集层布置的第一个水平井丛式井组，之前在本区块施工的滨348井，因三开后井喷失控弃井，滨348-平2井、滨348-平3井均发生了井喷事故因此在总结分析前几口井的井喷因素后，采取了一些针对性的措施，在后来施工的滨348-平5井、滨348-平4井均顺利完井，取得了很好的效果，为同类型井的施工积累了宝贵的经验和案例。
关键词：滨348区块火成岩井漏井喷卡界面堵漏井控风险不间断大排量灌浆防卡完井
        一．滨348区块地层概况
        滨348区块储层主要是火成岩（玄武岩），它是由火山喷发出的岩浆侵入地壳上部未喷出地表，冷却凝固而成的一种致密状或有流纹、气孔、泡沫状结构的岩石。火成岩的特点是孔洞、裂隙发育或不完全发育或不发育三种情况。滨348区块沙三段的火成岩即为火山喷发侵入岩，在沙三段分布大致为透镜体状，厚薄不均，边缘处尖灭，均厚约40米左右。其储集空间主要为构造裂缝和溶蚀孔洞，储层的发育程度不均一，随深度增加而变差。火成岩油藏主要受储层发育和构造控制，属常温、常压、中孔、中渗、普通稠油、岩性-构造油藏。顶部有气层，气油界面在-1295m左右，边部有边水，水体较大，油藏天然能量较充足，油水界面在-1350m左右。
        二．滨348区块钻井施工难点
        （一）二开难点
        1.主要难点在于：二开卡不准火成岩界面发生钻井液漏失或失返性漏失，井筒内液柱压力不足以平衡地层流体压力，火成岩储层顶部气侵入井筒内而造成井控风险。
        2.二开完钻要卡准沙三段火成岩界面，确保技术套管鞋坐进火成岩2米。
        3.若火成岩界面未卡准进入，则发生井漏，井口失返。
        4.井口钻井液失返若堵漏无效则下技术套管及固井有风险。
        5.强行起钻因井筒内钻井液面低造成液柱压力低无法有效平衡地层压力导致井塌，有坍塌卡钻的风险。
         （二）针对滨348区块二开难点采取的措施
        1.二开钻进距设计火成岩界面10米，起出动力钻具换常规钻具大水眼下钻卡层，同时提高钻井液粘度、切力并准备好土粉、桥塞堵漏剂、随钻堵漏剂、石棉纤维堵漏剂等备用。
        2.若卡层时进火成岩地层多而发生漏失，则及时停钻并起钻五柱同时配堵漏钻井液接方钻杆泵入后，连续灌浆直至灌满环空，然后试开泵能否建立循环，否则继续堵漏，不能为了钻具安全盲目起钻而至井控风险不顾。
        3.建立起循环后调整钻井液性能，继续加入定量的堵漏剂并做井筒承压试验，起钻下技套固井。
         （三）三开施工难点
        1.三开清水钻进井口失返，水平段岩屑在井筒内堆积，易造成沉沙卡钻。
        2．滨348井在沙三段火成岩地层发生井喷失控，弃井，滨348-平2火成岩地层发生井涌后多次压井点火不成功、滨348-平3井在火成岩地层发生井喷。
        3.152.4mm井眼起钻抽吸压力大，易抽吸诱喷，是滨348、滨348-平2、滨348-平3井发生井喷的主要原因。
        4.三开钻进时井口失返，无法观察液面，起下钻时只能不间断大排量灌浆。
        5.三开裸眼段不能长时间钻进，必须每钻进0.5～1米上提活动钻具，观察卡、阻情况。

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根据每次活动钻具的情况，每钻进20～50米进行裸眼段全程短起下钻验证井眼沉沙情况。
        三．现场应用效果
         （一）滨348-平3井溢流、井喷分析
        1．过程
        2019年5月31日7：00三开无固相钻井液完钻，井口失返不见液面，井深1701m，层位沙三段火成岩。完钻后至7:50短起下6柱，循环至8：20开始起钻，9:15钻杆水眼内开始倒返钻井液（清水），至12:54分井内余最后一柱钻具下部结构时，倒返的情况时愈加严重，直到井喷，关井后通过液气分离器回收点火。
        2.原因分析
         （1）对于177.8mm套管152.4mm钻头, 使用101.6mm钻杆，环空间隙小对于环空压耗十分敏感，起钻速度快引起的抽吸作用也十分的明显。滨348-平3井在井口钻井液失返的情况下，起钻时钻杆内倒返钻井液，此种现象不正常（有技套非井塌）没有引起重视,实际是火成岩储层的流体（气）已侵入井筒。
         （2）关井后应直接大排量平推压井，把井筒内的地层流体（气）重新挤回地层，在火成岩地层不会坍塌不存在卡钻的可能，不应回收分离点火。
        （二）滨348-平5井、滨348-平4井现场施工
         1.滨348-平5井施工过程：
         2019年5月21日20：43卡层钻至井深1560m 沙三段火成岩时发生失返性井漏,起钻换常规钻具于5月23日15:00多次配堵漏浆至原井深1560m堵漏成功，进行下技套中间作业，期间坐岗观察井控安全。
2019年6月20日23：30三开钻进，6月21日03:00钻至井深1494米发生失返性井漏，6月22日2:45钻进至井深1549米（每钻进2米上提活动钻具），上提遇卡，悬重由420KN提至920KN，下放悬重由420KN降至80KN，转盘扭矩由正常4000N.m增加至12000N.m。此时判断火成岩裂缝、空隙不发育，钻井液能进入地层裂隙而岩屑颗粒不能或不完全进入地层，井眼环空存留较多的岩屑造成上提钻具遇卡，因此采用不停泵倒划眼的措施，至4:15慢慢上提倒划了6米，钻头位置1543米时，悬重恢复正常，转盘扭矩4500N.m。此后采用每钻进0.5～1m活动钻具，活动距离不少于一个单根，上提遇卡时不停泵倒划眼的措施钻进。分别于井深1559、1569、1573米活动钻具时遇卡，均采用上述措施解卡，6月23日7:00钻至井深1638m，联系甲方完钻。6月24日9：00下筛管及管内封隔器顺利完井。在三开施工期间，短起下、起钻、下钻、下筛管过程中不间断大排量向井眼内灌浆，并把机房转速降至800转/分钟，控制起钻速度。
         2. 滨348-平4井施工过程
         2019年6月28日22：00用241.3mm4FPDC钻头二开钻进，至1256.00米起钻换241.3mmHAT127钻头大水眼卡层钻进至井深1435米，钻时逐渐变慢，捞砂取样为泥岩、油页岩、砾岩，钻头进尺179米，起钻HAT127牙轮牙齿磨秃，换HAT127牙轮钻进至井深1473米，进尺38米，纯钻时间33h，捞砂取样为砾岩见少量玄武岩，甲方要求见漏失技套完钻，起钻HAT127钻头磨秃。换4FPDC钻井至井深1493米捞砂取样为纯玄武岩，液面发生渗漏，经甲方同意技套完钻，加入随钻堵漏剂、石棉纤维提高地层承压能力后起钻下技术套管，中完。
        四．认识及结论
        1.分析滨348井、滨348-平2井、滨348-平3井在二开卡火成岩界面时发生漏失后，起钻堵漏等一系列施工作业，均未发生溢流及井喷事故，井喷均发生在三开起钻之后。
        2. 环空压耗和环空间隙的关系是，环空间隙越小环空压耗越大，它们是反比关系。如前表所示，发生溢流、井喷的三口井起钻速度过快，忽视了抽吸诱发井喷的因素。因此，在此类型井施工时，小尺寸井眼控制起钻速度是关键，避免抽吸诱导。
        3. 在有技套封闭上部地层，不存在井塌风险的情况下，要连续大排量向井眼内灌浆，把地层流体远远的推离井筒周围，不给地层流体进入井筒的机会。
        4. 在失返性漏失的情况下，起钻过程中钻杆内倒返钻井液及井口开始返浆，往往预示着地层流体已侵入井筒，这时应果决的接方钻杆关井，把地层流体重新挤回地层。
        5. 火成岩胶结有致密、孔隙裂缝微发育、孔隙裂缝发育或此三种状态杂合的情况，钻井施工时应根据当时的施工情况制定相应的措施，避免一次性进尺多造成沙桥卡钻。在火成岩地层钻进，一定要本着进一步退两步的思想，及时的活动钻具，只要钻具能自由活动，就进可钻、退可起，如果钻具卡死只有泡酸及倒扣填井侧钻。
        6. 如果像滨348-平3井发生井喷之后关井，在气液比很大的情况下，不能节流分离点火，（不同于正常的钻井液）应立即关井开泵，把地层流体挤回地层。