逄超
中石化胜利石油工程有限公司渤海钻井总公司
【摘要】
布尔干油田是世界第二大油田，位于波斯湾沿岸的科威特境内，东距阿拉伯湾海岸20km。布尔干油田的储集层总厚度达400m且具有极好的物理特性，砂岩平均孔隙度超过25%，渗透率为1～4μm2,油田储量丰富，单井产能极高。其地层以石灰石和白云岩居多，天然裂缝性漏失严重，尤其在定向井的钻井生产中，频繁起钻更换常规钻具堵漏耗时耗力，大大增加了生产周期。PBL的引入，实现了动力钻具定向时随钻堵漏的方便性，在BG1139井的现场应用过程中效果显著，口井施工周期缩短了近20% 。
关键词：随钻堵漏；PBL；裂缝性漏失；旁通；剪切压力
一、前言
BG1139井为一口三开定向井，二开398m开始定向，整个二开井段自DAMMAN至MUTRIBA地层为一长段的石灰石、白云岩裂缝性地层，而且漏失量大，漏失速度快[1]，甚至钻井液只进不出。这就需要起钻更换大水眼的常规钻具组合进行堵漏，堵漏成功后再起钻更换动力钻具定向，如此反复，耽误时效，给施工带来了极大麻烦。
二、PBL的结构及技术参数
PBL源自威德福国际油服公司，可提供尺寸范围是203.2mm-304.8mm，下面以BG1139井使用的209.6mm尺寸为例，参数构成如下：
PBL旁通孔关闭状态允许的最大排量为95L/S，打开状态允许的排量范围是12.6-126L/S[2]。PBL旁通孔下面是一个带水眼的弹簧结构，一方面保证钻井液或堵漏材料的顺畅通过，另一方面在投入聚酯球后，开泵作用于该结构从而使旁通孔切换成打开状态。弹簧结构的下面是一个带底的具有一定强度的不锈钢接收笼，其长度能容纳10个钢球和5个聚酯球，可以实现5个循环的堵漏与钻进模式切换。给现场施带来了很大的方便。PBL全长2.44-3.05m，重量为6.78KN，能承受的温度极限为220 ℃，本体抗拉强度为16460KN，抗扭强度为454 KN.m；接头抗拉强度为4551KN，抗扭强度为115 KN.m。上扣扭矩为63KN.m[2]。
三、PBL的工作原理
PBL工具的初始状态为钻进模式，即旁通孔是关闭的。当没有漏失或漏失很小不影响钻进时，在其自身允许的排量范围内可以保持正常的钻进施工。当漏失严重需要泵入堵漏材料时，投入一个63.5mm的聚酯球并使其到达球座位置，此时PBL的水眼被堵塞。开泵泵入堵漏材料，弹簧在泵压作用下压缩带动球座下行，旁通孔打开，建立循环从而实现堵漏。当堵漏施工完成后，投入两个44.5mm的钢球，钢球到达旁通孔位置，并将其堵塞。缓慢开泵，泵压持续上升，当泵压达到一定数值后将聚酯球挤压变形后下行，两个钢球也会顺势一起落入接收笼中。弹簧回位，旁通孔关闭，钻进模式恢复。若后续钻进施工中再次发生漏失，重复上述步骤，接收笼的容积决定了PBL可以实现这样5个循环。
四、PBL的使用程序
在熟悉PBL工作原理的基础上，需要严格遵循其使用程序，才能确保在现场钻遇漏层时起到事半功倍的作用。
4.1表观检查和功能测试
PBL送达现场后首先要进行表观检查，确定旁通孔处于关闭状态。如需现场对主体接头和接收接头进行连接时，必须确认接收笼处于下行锁紧状态，从而保证由堵漏模式切换成钻进模式时，聚酯球和钢球坠入时的冲击力不会导致脱落。
按照上扣标准将PBL配接到定向钻具组合中，下放钻具使旁通孔处于钻台面以下，钻柱水眼内灌满钻井液后投入一个63.5mm的聚酯球，接顶驱或方钻杆缓慢开泵，观察钻井液能否从旁通孔正常循环。旁通孔的正常开启泵压在0.69-1.38MPa范围内，停泵后，旁通孔关闭。
卸开顶驱或方钻杆，投入两个44.5mm的钢球，开泵将聚酯球挤压至接收笼，记录剪切压力，正常的剪切压力在11-31MPa范围内。保持开泵状态上提钻具确定旁通孔处于关闭状态。将主体接头与接收接头卸开，取出所有测试球，重新将接收笼装入，连接紧扣，功能测试结束。
4.2钻进模式切换为堵漏模式
钻遇漏层后，在进行模式切换前需要记录泵压和泵冲作为参考，并且需要提前计算好开泵顶替聚酯球到达球座的时间和钻井液的排代量。一切准备就绪，卸扣投入聚酯球，顶替时先已正常排量泵入50%的排代量，然后降低排量，确保泵压至少低于剪切压力7MPa，直到聚酯球到达球座位置。达到预算时间和排代量后，同等排量下，泵压变化明显说明旁通孔眼已打开，堵漏模式切换成功。如果泵压没有明显的变化，说明排量或泵压偏高可能把聚酯球直接挤落到接收笼中，此时要继续投入两个钢球后开泵加以确认。
钻遇全漏失地层时，如果井斜较小，无需开泵顶替，可以仅依靠聚酯球自身重力到达球座；如果井斜较大或者是水平井时，为确保树脂球顺利到达球座位置，必须开泵顶替但要用尽量小的排量。这是由于全漏失地层钻具水眼内无钻井液，附加的抽吸作用更容易将聚酯球直接挤落至接收笼。如果井况复杂，无法建立循环顶替聚酯球，这就需要投入一个加重球，重量是普通聚酯球的6-7倍，依靠自身重力完全可以到达球座位置。加重球使用时必须正确投入投入，球面向上，且井斜不能超过55°。
4.3堵漏模式切换回钻进模式
堵漏施工完成后，首先要用正常泥浆将钻具内堵漏材料替换到环空，然后卸扣投入两个钢球，间隔5-10S。缓慢开泵，当钢球到达旁通孔处，泵压会立即升高，达到某一峰值后下降，此时聚酯球被剪切到接收笼内，弹簧回位，旁通孔关闭。剪切压力因为井况的原因相比浅层功能测试值会有10%的浮动。以之前钻进模式记录的泵冲循环，如过泵压也与记录值相同，说明钻进模式切换成功。无论切换堵漏模式用的是普通球还是加重球，此切回模式操作程序相同。但是由于加重球体积相对普通球偏大，每用一次加重球，模式切换的额定循环次数就会减少一次。
五、现场应用
在BG1139井现场施工时，结合以往本区块二开段漏失严重的特点，直接将PBL配接到定向钻具组合中。
二开定向钻进至819m(井斜37.14°)时，漏失量由16m3 /h上升为全漏失，投入聚酯球建立旁通循环，分两次共泵入25 m3堵漏材料，静止堵漏后开泵替出钻具水眼内堵漏材料，同时测得漏失量为20m3 /h，投入钢球关闭旁通孔恢复定向钻进。继续定向钻进至921m（井斜39. 43°）时，漏失量由20m3 /h升至72m3 /h，再次投入聚酯球后建立旁通循环，泵入15 m3堵漏材料，静止堵漏后开泵替出钻具水眼内堵漏材料，同时测得漏失量为18m3 /h，投入钢球关闭旁通孔恢复定向钻进。本井PBL共进行了2个循环的使用，均取得了良好的效果。
六、结论与认识
PBL在BG1139井现场施工中达到了带动力钻具随钻随堵，堵完再钻的使用效果，无需频繁起钻更换钻具结构，操作简单，为该油区漏层的钻井施工积累了宝贵的经验。结合该井现场施工的实际情况，就PBL的合理使用总结了几点认识：
1.PBL的浅层功能测试至关重要，为后续钻遇漏层施工提供了必要的参考数据，对PBL井下状态的判断起了决定性作用；
2.使用的63.5mm聚酯球，挤压落入接收笼后即为废品，不可重复入井；
3.63.5mm聚酯球的比重是1.35g/cm3，实际顶替至球座的时间一般比计算值要早；
4.需要提前沟通、落实所配置堵漏材料的最大直径，原则上不要超过旁通孔的1/3；
参考文献
[1] 蒋希文. 钻井事故与复杂问题的处理方法.2013.
[2] Suraj Varma DV，Gernot Bauer .Operating Instructions For PBL.2001.