喇嘛甸油田钻井中井径扩大原因分析及对策研究

张乃亮，王永强，柴凤忠

中国石油大庆油田有限责任公司第六采油厂(黑龙江大庆163114)

喇嘛甸油田钻井中井径扩大原因分析及对策研究

张乃亮，王永强，柴凤忠

中国石油大庆油田有限责任公司第六采油厂(黑龙江大庆163114)

喇嘛甸油田储层埋藏浅、岩性疏松，胶结强度低，在钻井过程中易出现井径扩大问题，给测井曲线解释及油层参数解释带来很大困难，同时影响固井质量。针对此问题，结合地质储层保护和钻井工程等方面的特点及要求，对井径扩大的原因进行分析研究。综合考虑储层地质特征、钻井参数对井径问题的影响，从水力参数和钻井措施等方面，提出了防止井径扩大的井斜预防钻具优选、钻井液参数优选等技术措施。措施实施后井径扩大率由14.8%下降至10.2%。

喇嘛甸油田;井径扩大;固井质量

1 油田储层概况及钻井情况

喇嘛甸油田储层以石英、长石和碎屑颗粒所组成的砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩为主，储层以泥质胶结为主，胶结类型为接触式胶结。由于储层埋藏浅、岩性疏松，胶结强度低等因素，在钻井过程中出现了井径扩大问题，给测井曲线解释及油层参数解释带来很大困难，同时影响固井质量。

通过对已完成钻井施工的358口井进行统计分析，其中有53口井存在井径扩大的问题，占总井数的14.8%，共168个层段，累计厚度1 159.5m，最大井径320mm，异常段平均井径247.9mm，给厚油层层内结构界面解释、小层划分工作带来很大困难。

2 井径异常扩大原因分析

井径扩大问题不仅是工程问题，而且是与地质特点密切相关的综合性问题，因此对井径扩大问题要做全面、综合的研究和分析。

2.1 地层地质特性［1-2］

通过对53口井径扩大井段的统计，共有168个层段发生井径扩大，其中泥岩层段有34个，占整个井径扩大厚度的24.9%;砂、泥岩层段有57个，占整个井径扩大厚度的37.1%;砂岩层段77个，占整个井径扩大厚度的38%。

泥岩层段井径扩大主要是因为泥岩水敏性强。泥岩中蒙脱石、绿泥石易吸水膨胀、分散导致缩径，以至于在应力作用下发生坍塌、掉块，造成井径扩大。

砂岩和泥、砂岩层段发生井径扩大在大庆油田尚属首例。砂岩层段井径扩大，从油层层位上看主要集中在SⅡ、SⅢ、PⅠ3个发育较好的主力油层。分析认为，喇嘛甸油田油层物性较好，单层砂体厚度大，水洗程度高，长期注水开发可能造成砂岩底层长期水浸，在钻进过程中井壁容易剥落，导致井径异常偏大(表1)。

表1 井径异常扩大井段的层位分布

2.2 钻井工程

2.2.1 钻井液因素［3］

钻井液体系及其性能控制是否得当，将直接影响钻井液滤失量和泥饼质量。滤失量大，将增加进入地层裂缝的滤液量，导致膨胀与坍塌;而泥饼质量差，将不能有效防止滤液进入地层，尤其是抑制性较差时，无法起到稳定井壁的作用。

为核实施工钻井液性能是否符合设计要求，对井径扩大的12口井进行钻井液记录抽查，以及施工现场抽查，经调查显示钻井液性能符合设计要求(表2)。

在8支钻井队开展通过提高钻井液密度来提高井壁稳定性试验，油层钻井液密度1.45～1.50g/cm3，钻开油层前加至设计上限，提高静液柱压力，保证油层段井壁的稳定。2012年3月对14口井进行提高钻井液密度施工，只有7-PS1422井在1 023～1 025m存在2m的扩径井段，其余井井径规则度均良好，无井径异常扩径情况发生，取得了较好的效果。根据试验效果，初步判断认为长期注水开发，储层砂岩可能是被长期冲刷井壁稳定性下降，致使施工过程中增大了井径扩大的几率(表3)。

表2 井径扩井钻井液性能统计

表3 提高钻井液密度施工井数据表

2.2.2 减压钻进因素

油气储层段岩性疏松，胶结强度低，在此层段进行减压钻进纠斜势必增加油层的浸泡时间和钻井液对井壁的冲刷时间，增大井径扩大的几率。统计井径扩大的53口井，共有168个扩径井段，其中14口井的41个扩径井段，存在油气储层段进行减压钻进纠斜问题。

统计喇9-141井区减压钻井的11口井，均出现了井径扩大问题，其中有7口井集中在两支井队中，经统计这两支井队由于井斜控制不当致使在油层段进行纠斜，增大了井径扩大出现的几率。

通过以上分析认为，井径扩大与减压钻进以及施工队伍的技术水平都有着一定的关系(表4)。

2.2.3 中途停钻因素

中途停钻将增大钻井液对井壁的浸泡和冲刷时间，易造成井壁坍塌等问题。经统计表明，10口井的14个井段，由于设备维修和中途测试出现井径扩大，占井径扩大总段数的8.4%。例如喇9-PS1111井在井深1 000m时因修理泥浆泵停钻6h，后期测试表明该井出现了井径扩大(表5)。

2.2.4 钻井施工周期

钻井施工周期和油层的浸泡时间对井径扩大有着很大影响。统计53口井径扩大井的施工周期和油层浸泡时间，平均钻进周期为3.52d，油层浸泡时间为62.3h;而正常井的平均钻进周期为3.23d，平均油层浸泡时间为55.4h，井径扩大井的钻进周期和油层浸泡时间明显高于正常井。如15110井队施工的16口井都没发生井径扩大现象，平均油层浸泡时间为51.6h，低于井径扩大井。

通过分析认为，井径扩大的地质因素是由于长期注水开发，储层受到长期冲刷、水浸，岩性疏松，胶结强度下降，造成地层稳定性降低;同时因施工过程中维修设备、中途测斜、减压钻进等工程因素增加了钻井液对井壁的冲刷和浸泡时间，进一步降低了井壁的稳定性，最终致使部分井出现井径扩大问题。

表4 减压钻进井径异常扩大井段工况

表5 不同工况下井径异常扩大层段分类统计表

3 技术措施

1)加强井身质量的管理，做好井斜预防和控制。首先是打开油层前井斜控制在1.5°以内;其次是在区块地层倾角5°以上的井，全部使用防斜、纠斜效果较好的双稳定器钟摆钻具组合，保证井身质量达到标准;三是在油层内禁止减压纠斜，井斜角达到2.5°后，更换螺杆钻具纠斜，同时要尽量避开在SⅡ、SⅢ、PⅠ层位进行测斜和纠斜施工。

2)加强钻井队生产组织，在钻至SⅠ、SⅡ、SⅢ、PⅠ层位时，采取措施减小钻头的摆动幅度保护井壁。

3)油层井段钻进要采用上提下放方式清理岩屑，控制起下钻速度，禁止转动划眼。

4)钻开油层前要求钻井队认真检修好设备，避免在油层内修理设备，减少油层浸泡时间。如果因设备原因停钻时，要视其情况采取保护措施，必要时将钻具起出油层。

5)在地层倾角大区域，对钻头、稳定器的尺寸进行实际测量，确保符合标准要求，钻头尽量采用等直径的喷嘴，避免纠斜所造成的井径扩大。

6)钻井液排量控制适当，尽量减小水力对松软地层井壁的冲刷强度。

7)钻井液密度要求，在钻开油层前加至设计上限，提高静液柱压力，保证油层段井壁的稳定，但是钻井液密度的增加不利于油层保护［4-5］。

8)尝试Φ203mm钻头，代替目前Φ215mm的钻头，减小径眼尺寸。

4 措施后实施效果

通过应用预防井径扩大的8项技术措施，井径扩大问题得到了明显的好转。井径扩大率由采取措施前的14.8%，下降至10.2%。因工程措施造成的井径扩大问题基本解决，但受地层因素影响造成的井径扩大问题尚未彻底解决。特别是二三结合区块，地层倾角较大(7°～18°)，油层内纠斜问题无法杜绝，存在发生井径扩大的隐患。

5 结论及认识

1)区块开钻前了解地质情况，做好预防措施，可有效预防井径扩大问题。

2)合理的钻具优选可有效降低井斜程度，从而降低井径扩大比例。

3)合理优选钻井液参数，特别是钻井液密度上限的合理控制，对避免井径扩大具有较好的效果。

4)做好钻井过程控制，特别是油层段缩短钻井液浸泡时间，可有效解决井径扩大问题。

［1］黄汉仁.泥浆工艺原理［M］.北京:石油工业出版社，2008.

［2］鄢捷年.钻井液工艺学［M］.北京:中国石油大学出版社，2001.

［3］顾军.裂缝—孔隙型储层保护机理与钻井工作液研究［D］.成都:成都理工大学，2004.

［4］张克勤，刘庆来，杨子超，等.无侵害钻井液技术研究现状及展望［J］.石油钻探技术，2006，34(1):1-5.

［5］王福印，王海涛，武少英，等.煤层防塌钻井液技术［J］.断块油气田，2002，9(5):66-69.

In Lamadian Oilfield，the reservoir is shallow，the reservoir lithology is loose，and the reservoir cementation strength is low，and therefore the hole diameter easily enlarges in the drilling process，which makes the interpretation of logging curves and reservoir parameters very difficult，and also affects cementing quality.The reasons for the enlargement of hole diameter are analyzed according to the characteristics and requirements of geological reservoir protection and drilling engineering.Some technical measures for preventing borehole diameter enlargement，such as optimizing drill string for preventing deviation，optimizing drilling fluid parameters，etc.，are put forward by comprehensively considering the effects of the reservoir geologic characteristics and the drilling parameters on borehole diameter enlargement.After the implementation of the measures，the borehole diameter enlargement rate is decreased from 14.8%to 10.2%.

Lamadian Oilfield;well diameter enlargement;cementing quality

学敏

2015-05-14

张乃亮(1976-)，男，工程师，主要从事油气田开发监督管理工作。