隨著
水平井鉆井技術(shù)的普遍應(yīng)用,鉆井作業(yè)對取芯技術(shù)也提出了更高的要求。水平井取芯是最直觀、最經(jīng)濟獲取地質(zhì)資料和了解油氣層情況的有效方法,是提高大位移井和水平井鉆遇率的有效保證,水平井取芯與直井取芯相比難度較大。吐哈紅南平6井,烏茲別克魯克鉆井項目G173井是吐哈鉆井公司承鉆的兩口水平井,在兩口井的取芯施工中,通過對工具的改進,制定合理的技術(shù)措施,取得了較好的成績。
技術(shù)難點
其一,水平井的井眼軌跡的特殊性使取芯工具的受力狀況改變,工具在自身重力的作用下,不能在井眼內(nèi)居中,由此影響工具的穩(wěn)定性。取芯鉆進時,外筒轉(zhuǎn)動不平穩(wěn)會造成取芯
鉆頭擺動,將嚴重影響巖芯成形和進筒;內(nèi)筒不居中,取芯鉆進時巖芯不易進入內(nèi)筒,巖芯易折斷和變形造成堵芯、磨芯,同時也易造成巖芯磨細,割芯時抽芯、漏芯和掉芯,因此常規(guī)的取芯工具不能滿足水平井取芯要求。
其二,取芯工具和鉆具與井壁的接觸面積大,作用在井壁上的正壓力大,易發(fā)生壓差卡鉆。
其三,取芯鉆進參數(shù)選擇問題。鉆壓太大,易壓彎取心筒,不利于巖心進入內(nèi)筒造成堵心、磨心;轉(zhuǎn)速太快,會使工具工作不平穩(wěn),對成巖性差的地層,易造成巖芯破碎。
應(yīng)對措施
工具的改進 由于常規(guī)取芯工具不能滿足水平井取芯要求,因此對川7-4型取芯工具進行了改進,使其滿足水平井取芯要求。
SPQ172×101型取芯工具是在川7-4型取芯工具的基礎(chǔ)上改進而成,其區(qū)別在于,為滿足安全取芯和工具穩(wěn)定性的需要,外筒上設(shè)計了兩個橄欖形穩(wěn)定器,這種設(shè)計減小了工具與井壁的接觸面積,降低了發(fā)生復(fù)雜的風(fēng)險,又使外巖芯筒具有較大的穩(wěn)定能力; 旋轉(zhuǎn)總成增加了兩幅扶正軸承組成,這種結(jié)構(gòu)能使工具處于傾斜狀態(tài)時,能更好的扶正內(nèi)筒;在巖芯爪座與鉆頭內(nèi)腔環(huán)空內(nèi)安放滾柱軸承形成內(nèi)筒的下支撐點,與上部特殊的旋轉(zhuǎn)總成配合,形成了上下兩個支點,使取心工具處于傾斜狀態(tài)時,內(nèi)筒居中,工具的改進使其達到了水平井取芯要求。
取芯鉆頭的選型 由于水平井取芯的特殊性,取心鉆頭應(yīng)選切屑效率高、能獲得較高機械鉆速的取芯鉆頭,以縮短巖芯進筒時間和減少
鉆井液對巖芯的沖蝕,提高取芯收獲率。在兩口井的鉆頭選型上,紅南平6井選用國產(chǎn)F5G5型取芯鉆頭,烏茲別克魯克項目G173井選用國產(chǎn)RC476型取芯鉆頭。
取芯鉆進參數(shù)選擇 取芯參數(shù)要充分考慮到取芯工具的穩(wěn)定性。鉆壓太大,易壓彎取心筒,不利于巖心進入內(nèi)筒造成堵心、磨心;轉(zhuǎn)速太快,會使工具工作不平穩(wěn),對成巖性差的地層,易造成巖芯破碎,排量的不合理會增加鉆井液對巖芯的沖蝕。因此在保證機械鉆速的前提下,考慮到工具的穩(wěn)定性,選用中等鉆壓。轉(zhuǎn)速選擇40rpm~50rpm;排量在滿足鉆頭不泥包和能充分清洗井底的情況下,控制排量減少
泥漿對巖芯的沖蝕,因此排量選擇在15l/s~20l/s為宜。
吐哈紅南平6井取芯參數(shù):鉆壓20-30KN、轉(zhuǎn)速40rpm、排量20l/s
魯克項目G173井取芯參數(shù): 鉆壓30-40KN、轉(zhuǎn)速50rpm、排量15-18L/S
取芯鉆具組合 水平井取芯鉆具組合在滿足鉆壓需要前提下,應(yīng)盡可能簡化:一是減少下部鉆具和井壁的接觸面積,增加環(huán)空過流面積,保證流道暢通;二是減小下部鉆具剛性,確保工具順利下入;三是利于發(fā)生復(fù)雜和事故的處理。
紅南平6井使用的鉆具組合:Ф216mmF5G5+SPQ172-101水平井取芯筒+Ф127mm加重
鉆桿×14根+Ф127mm斜坡鉆桿46根+Ф127mm加重鉆桿×16根+Ф127mm斜坡鉆桿+133mm方鉆桿。
魯克G173井使用的鉆具組合:216mmRC476取芯鉆頭+取芯筒+159mm
鉆鋌×3根+127mm加重鉆桿×33根+159mm隨鉆震擊器+127mm加重鉆桿×12根+127mm鉆桿。
取芯前的技術(shù)措施 取芯前對下部鉆具進行嚴格探傷,防止不合格鉆具入井,降低鉆具事故的發(fā)生率;下鉆遇阻不得超過50KN(不包括摩阻),不得長段劃眼,否則應(yīng)起鉆換牙輪鉆頭通井,嚴禁強下;取芯前充分循環(huán)鉆井液,保證井底干凈和井眼暢通。并且準確記錄鉆具摩阻。投球后,泵送球入座,旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下校正指重表,開始取芯,取芯鉆進,要保證送鉆均勻。
割芯 取芯結(jié)束,待鉆壓恢復(fù),進行割芯。割芯時上提鉆具,要保證勻速、緩慢提升,上提最大拉力不得大于200KN+摩阻。如果割芯困難,時間較長,應(yīng)及時開泵,防止發(fā)生沉砂卡鉆。
現(xiàn)場應(yīng)用
紅南平6井:取芯井段井斜86度,取芯井段1415.02-1418.02米,取芯進尺3.00米,芯長3.00米,收獲率100%。
魯克G173井:取芯井段井斜45度,取芯井段2671.85-2771.46米,取芯7筒,累計進尺40.05米,芯長39米,收獲率97.40%。
SPQ172×101型取芯工具完全滿足水平井取芯要求,同時驗證了技術(shù)對策的正確性;進一步完善了吐哈取芯工藝技術(shù),填補了吐哈取芯技術(shù)的一項空白。
G173井取芯收獲率達到97.40%,比所處油田的平均收獲率提高了67.4%,比考核指標高出37.4%,圓滿完成了取芯任務(wù),得到了甲方的肯定。
水平井取芯,鉆井參數(shù)選擇和取芯工具的選擇是取芯成功與否的關(guān)鍵。水平井取芯使用的鉆具組合,下部鉆具剛性較小,在加壓鉆進時易彎曲,影響工具的穩(wěn)定性,建議在工具上部加入液力加壓器,以進一步提高工具的穩(wěn)定性。
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