蘇丹3/7區(qū)Ruman區(qū)塊淺層氣的預(yù)防與控制

摘要:淺層氣的防控一直是世界性的難題，鉆遇后若措施采取不當(dāng)，極易釀成嚴(yán)重事故。蘇丹3/7區(qū)Ruman區(qū)塊在400 -500m的Jimidi Sand地層有活躍的淺層氣，ZPEB施工的Ruman N-3井發(fā)生了井噴事故，但是得到成功控制，未造成嚴(yán)重后果，并在淺層氣預(yù)防及處理上探索出一套適合的方法，積累寶貴經(jīng)驗(yàn)財(cái)富。然而淺層氣井噴的危險(xiǎn)依然不容小視，本文根據(jù)Ruman區(qū)塊發(fā)生的淺層氣井噴實(shí)例，分析發(fā)生井噴的原因，及該地區(qū)控制并消除井噴危害的方法，為該區(qū)塊淺層氣的安全鉆進(jìn)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，并為其它地區(qū)安全鉆進(jìn)淺層氣提供借鑒。

關(guān)鍵詞:淺層氣，井噴，后效，防控技術(shù)

淺層氣的控防一直制約Ruman區(qū)塊的勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)程。Ruman區(qū)塊上部地層裂縫發(fā)育，壓實(shí)程度低，成巖性差，膠結(jié)疏松。儲(chǔ)層呈透鏡狀，多為細(xì)砂巖、粉細(xì)砂巖，地層砂粒度中值0.05-0.2mm之間，分選性中。該區(qū)塊淺層氣具有埋藏淺、壓力低、易發(fā)生、速度快、允許波動(dòng)壓力低、處理困難的特點(diǎn)。

本井井噴及處理過(guò)程如下:5月18日7:00，在12-1/4”表層井眼鉆進(jìn)至400米時(shí)(鉆進(jìn)密度9.4ppg)，發(fā)現(xiàn)溢流0.5方，關(guān)井，關(guān)井壓力370psi，從壓井管線泵入10.1ppg泥漿壓井，泥漿返出后，經(jīng)循環(huán)排氣后沒(méi)有溢流，恢復(fù)鉆進(jìn)，在鉆進(jìn)過(guò)程中逐漸提高泥漿密度到9.7ppg。

19日8:15鉆進(jìn)到497米，鉆進(jìn)期間正常，準(zhǔn)備起鉆換鉆頭。8:15開(kāi)始循環(huán)，座崗人員監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)泥漿進(jìn)出口泥漿密度不均勻，入口9.7ppg，出口9.4ppg，提泥漿密度到10.0ppg循環(huán)均勻后11:30開(kāi)始起鉆。起鉆過(guò)程中連續(xù)灌漿，且有拔活塞現(xiàn)象，13:00起鉆到182米時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)環(huán)空溢流，關(guān)井套壓250psi，配加重泥漿10.1ppg。向井內(nèi)打入120bbls加重泥漿后，失返，改打9.7ppg的泥漿100bbls，仍然失返，但炮彈除氣器排氣管線有大量氣體排出，停泵觀察，只有氣體噴出。從鉆桿內(nèi)打入10.1ppg的泥漿，不返，從環(huán)空灌入10.1ppg的泥漿8bbls后開(kāi)井?；顒?dòng)鉆具，鉆具只能往上提，無(wú)法下放，關(guān)井立壓220psi，環(huán)空坍塌。

20日5:00打入10.1ppg的堵漏泥漿100bbls，泵壓250psi，無(wú)返漿。停泵觀察環(huán)空，無(wú)溢流，立壓緩慢升至560psi。從壓井管線向環(huán)空內(nèi)泵入35bbls密度為10.4ppg的重漿，在關(guān)井的狀態(tài)下，從鉆桿內(nèi)泵入170bbls密度為10.1ppg的泥漿。通過(guò)節(jié)流管匯放壓后，開(kāi)始劃眼，至17:00劃眼到150米，井涌。

22日11:00，打入300bbls壓井泥漿10.4ppg，環(huán)空無(wú)壓力，立壓220psi。從泥漿泵回水泄壓3小時(shí)，立壓未變。從環(huán)空擠入40bbls，鉆具內(nèi)打入180bbls密度為10.4ppg的泥漿，套壓、立壓為0，開(kāi)井，繼續(xù)小排量劃眼至165米，因排量很小，大量返沙堵塞架空槽無(wú)法繼續(xù)劃眼，關(guān)井清淤。到21:00時(shí)因管匯有氣體排出，從壓井管線打10.4ppg壓井泥漿40bbls以及鉆具內(nèi)打入60bbls密度為10.4ppg的泥漿后開(kāi)井繼續(xù)劃眼到175米，172-174米劃眼很慢，在175米時(shí)突然放空，大量泥沙上返堵架空槽，關(guān)旋塞關(guān)井，清淤。

23日3:00，因關(guān)井后一直從除氣器有氣體排出，環(huán)空泵入10.5ppg壓井泥漿40bbls，鉆具內(nèi)打入130bbls密度為10.5ppg的泥漿，7:45發(fā)現(xiàn)圓井內(nèi)有氣泡，考慮13-3/8”表層套管下深只有74米，判斷為套管旁地層發(fā)生氣竄，從鉆具內(nèi)憋入水泥漿100bbls打水泥塞封堵，起鉆至73米導(dǎo)管鞋內(nèi)，循環(huán)正常，開(kāi)井候凝。

24日6:00，起鉆換鉆頭，下鉆探水泥面為103米，劃至171米預(yù)定井深，下套管。25日3:00，下9-5/8”套管到148米發(fā)生井涌，關(guān)封井器接循環(huán)頭小排量循環(huán)消除。小排量循環(huán)有少量氣體，監(jiān)測(cè)泥漿比重進(jìn)出口平衡之后逐步加大排量。9:30開(kāi)始固井，泵入15.8ppg水泥漿60bbl，返出地面，關(guān)井候凝8小時(shí)。

26日檢修安裝封井器后組合鉆具下鉆，鉆具組合為鉆頭+裝浮閥+ 6-1/2”DC14根+DJ+ HWDP，探水泥塞位置152米，鉆開(kāi)水泥塞。

27日，鉆至171米套管鞋之后出現(xiàn)放空現(xiàn)象，小排量循環(huán)觀察，正常之后逐步下探井底至178米，其中放空井段為172米—175米，發(fā)生溢流。小排量循環(huán)2分鐘之后，泥漿沖出喇叭口，停泵，上提鉆具進(jìn)入套管內(nèi)，關(guān)半封求套壓為350psi，小排量節(jié)流循環(huán)，有大量氣體和泥漿排出，注入泥漿不能滿足，小排量注入10.8ppg泥漿并注滿環(huán)空，進(jìn)出口平衡之后開(kāi)井下探至178米，循環(huán)正常。5月28日凌晨關(guān)井等待井底氣體滑脫聚集，同時(shí)將泥漿密度從10.8ppg提至11.5ppg，5:00開(kāi)節(jié)流閥放壓(套壓為250psi)，放壓時(shí)套壓降至100psi穩(wěn)定放壓直至為零，但是仍有氣體間斷排出，泵入11.5ppg泥漿，節(jié)流循環(huán)無(wú)套壓。8:00開(kāi)始打水泥塞，擠入50bbls15.8ppgG級(jí)水泥。17:45下鉆探水泥面為159米，轉(zhuǎn)盤70轉(zhuǎn)，泵排量280gal/min，正常劃眼至180米(原劃眼井深)，從181米開(kāi)始劃眼就有氣體從環(huán)空上串，將泵排量降至180 gal/min，加壓3-4噸劃眼，無(wú)放空現(xiàn)象。21:30劃至185米時(shí)發(fā)生井涌，停泵觀察后無(wú)溢流，繼續(xù)劃眼至190米，發(fā)現(xiàn)井涌，立即關(guān)半封閘板節(jié)流循環(huán)。

5月29日將地面泥漿密度從11.5ppg提至12.1ppg。29日5:00開(kāi)節(jié)流閥放壓(套壓為220psi)，放壓時(shí)套壓降至零，6:30開(kāi)泵從方鉆桿泵入11.5ppg泥漿，節(jié)流循環(huán)無(wú)套壓。再次擠15.8ppg水泥。鉆頭位置186米。7:30固井隊(duì)開(kāi)始打水泥塞，擠入70bbls15.8ppgG級(jí)水泥，無(wú)井口壓力開(kāi)井，起鉆3柱，在6-1/2”鉆鋌上接上一根加重鉆桿，接方鉆桿循環(huán)，鉆頭位置112米，11:30開(kāi)始候凝，候凝時(shí)無(wú)套壓。17:30開(kāi)井，下鉆探水泥面為179米，轉(zhuǎn)盤70轉(zhuǎn)，泵排量280gal/min，正常劃眼至189.43米(原劃眼井深)，劃眼期間無(wú)溢流，正準(zhǔn)備接單根卸扣時(shí)，座崗人員在振動(dòng)篩處發(fā)現(xiàn)大量溢流，關(guān)半封閘板，求套壓為260psi。

5月30日凌晨開(kāi)始打水泥塞，先打入27bbls泥漿，擠入100 bbls 15.8 ppg G級(jí)水泥，再?gòu)膲壕芫€擠入15bbls泥漿，無(wú)井口壓力開(kāi)井，起鉆3柱，起鉆灌漿正常。然后接方鉆桿循環(huán)，排量200gal/min，井內(nèi)泥漿可見(jiàn)液面臨近出漿口并不下沉，但是不從架空槽返出，上下活動(dòng)鉆具井內(nèi)泥漿液面正常，泥漿罐總體積下降，判斷為鉆頭下開(kāi)泵時(shí)擠入地層，于是停止循環(huán)，關(guān)井關(guān)旋塞候凝，鉆頭位置94米，12:30開(kāi)始候凝，候凝時(shí)無(wú)套壓。

本井在12.5ppg的高密度下仍然發(fā)生井涌，而且證實(shí)已經(jīng)在190米左右的淺層形成了氣道，壓住了490米的氣層卻壓不住190米左右的形成的串氣，無(wú)法依靠擠水泥塞就能夠封堵氣層通道，每次劃開(kāi)新井眼幾米就發(fā)生劇烈井涌，該井已無(wú)處理價(jià)值，劃開(kāi)的裸眼段越長(zhǎng)，每次長(zhǎng)時(shí)間靜止鉆具關(guān)井給井隊(duì)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)越來(lái)越大，溢流越來(lái)越大越來(lái)越快，還有井塌埋鉆具的危險(xiǎn)，目前190米的井眼無(wú)法提供足夠的泥漿液柱壓力壓井，再繼續(xù)處理下去，風(fēng)險(xiǎn)愈增，故本井打水泥塞棄井。

本井淺層氣無(wú)法控制直至棄井原因分析:

(1)起鉆前沒(méi)有作后效測(cè)試;

(2)在起鉆過(guò)程中，由于循環(huán)壓耗喪失和拔活塞產(chǎn)生的抽吸作用，致使侵入井筒的氣體壓力釋放并迅速上竄;

(3)在井噴關(guān)井后，氣體繼續(xù)滑脫上升，沒(méi)有及時(shí)開(kāi)節(jié)流閥放壓，造成井底壓力過(guò)高，壓漏地層，進(jìn)而造成井踏。

(4)表層套管設(shè)計(jì)不合理，在490米氣層下還要打200多米才下套管，增加了井噴的可能性。

(5)在打開(kāi)氣層后沒(méi)有及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)，下套管封隔淺層氣層。

(6)在發(fā)生井噴壓井下表層套管過(guò)程中，發(fā)生井涌，沒(méi)有作壓井作業(yè)而是在只下了171米的情況下固井，造成表套沒(méi)有封住氣層，損失一層套管，為下步施工帶來(lái)隱患。

(7)由于上部地層裂縫發(fā)育，壓實(shí)程度低，成巖性差，膠結(jié)疏松，在400米淺層氣層與190米形成氣道，串氣嚴(yán)重，190米泥漿液柱壓力不能滿足壓井需要，過(guò)高泥漿比重又會(huì)在下不造成井漏，形成上吐下瀉。

通過(guò)本井可以看出":

1、氣層特別是淺氣層，本性活躍，一旦發(fā)生溢流，發(fā)展為井噴的速度快、來(lái)勢(shì)猛、反應(yīng)時(shí)間短、控制難度大。2、淺氣層對(duì)井筒壓力特別敏感，起鉆是淺氣層井噴概率最大的工況(鉆進(jìn)安全、起鉆井噴)，在氣層或淺氣層井段附近拔活塞或上提下放活動(dòng)鉆具(停泵)易于激活誘噴氣層。 3、井口溢流是最直接的淺氣層井噴顯示。4、現(xiàn)場(chǎng)淺氣層井控工作的要點(diǎn)是及時(shí)發(fā)現(xiàn)溢流和正確快速關(guān)井。5、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要根據(jù)目的層含氣情況和淺氣層及其潛在風(fēng)險(xiǎn)。6、對(duì)淺氣層的密度設(shè)計(jì)要綜合采用當(dāng)量密度附加法、井底壓差附加法和經(jīng)驗(yàn)法三種方法，根據(jù)實(shí)際情況確定合理值。7、要配置鉆頭浮閥，鉆臺(tái)上要配有處于開(kāi)位和快裝手柄的旋塞，高度重視淺氣層的內(nèi)防噴工作。8、起下鉆的坐崗方式要觀察井口泥漿返出情況和泥漿體積計(jì)量并舉，要充分利用實(shí)鉆的錄井和氣測(cè)資料，及時(shí)分析螢光、氣測(cè)異常鉆時(shí)和槽面顯示等資料，及早發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)層和淺氣層，采取相應(yīng)的防噴措施。9、堅(jiān)持“發(fā)現(xiàn)溢流立即關(guān)井，疑似溢流關(guān)井檢查”的現(xiàn)場(chǎng)井控關(guān)井原則，及時(shí)、果斷、快速地關(guān)井，及時(shí)控制井控險(xiǎn)情。10、進(jìn)入油氣層要控制起下鉆速度，不要在油氣層或淺氣層井段長(zhǎng)時(shí)間上提下放活動(dòng)鉆具，防止抽汲誘噴;起下鉆采用專用計(jì)量罐準(zhǔn)確計(jì)量灌入量，要加密計(jì)量泥漿體積。為了直接觀察井口溢流，嚴(yán)禁連續(xù)灌泥漿，可以加密灌泥漿的頻次，每起一個(gè)立柱鉆桿灌一次泥漿。11、進(jìn)入目的層和鉆開(kāi)淺氣層后，在起鉆前、下鉆中途、下鉆到底、短起下鉆以及發(fā)現(xiàn)氣測(cè)異常時(shí)要采取關(guān)封井器、利用節(jié)流管匯和泥漿回收管線進(jìn)行循環(huán)，一旦發(fā)生井噴，立即采取相應(yīng)措施。

參 考 文 獻(xiàn)

1、楊鴻波.齊恒之 渤海油田淺層氣井噴預(yù)防及控制技術(shù) 中國(guó)海上油氣2004(01)

2、靳三江.鄭小平.王進(jìn)忠 國(guó)外陸上淺層氣鉆井技術(shù)簡(jiǎn)介鉆采工藝2001(05)

3、范兆祥.袁新平 勝利油田淺層氣井噴原因分析及預(yù)防技術(shù)-石油鉆采工藝2002(02)