充氮鉆井液欠平衡技術(shù)應(yīng)用簡介

張海潮

【摘 要】本文重點(diǎn)介紹Raudhatain油田第一口欠平衡井在設(shè)計(jì)和施工階段的各項(xiàng)技術(shù)措施關(guān)鍵指標(biāo)，作為欠平衡設(shè)計(jì)和施工的參考。

【關(guān)鍵詞】全過程欠平衡；充氮鉆井液；Raudhatain油田；裂縫低壓儲(chǔ)層

一、Raudhatain油田基本情況

Raudhatain油氣田位于科威特北部，是科威特國家石油公司新開發(fā)的主要油藏，埋深3000m左右，通常采用三級(jí)井身結(jié)構(gòu)，其中三開Burgan和Wara是主要產(chǎn)層，在產(chǎn)層之下SHUAI

BA層屬重油層，地層孔隙度0.025%～0.5%，滲透率1～3達(dá)西，地層壓力23.75Mpa，地層壓力系數(shù)0.86，儲(chǔ)層溫度91℃，地層CO2含量8%，屬碳酸鹽儲(chǔ)層，驅(qū)采機(jī)理是氣舉，該層為裂隙發(fā)育的白云石灰?guī)r地層。所鉆井9口過平衡井中，在SHUAIBA地層時(shí)發(fā)生鉆井液失返性漏失，漏失時(shí)鉆井液密度1.02g/cm3，漏失鉆井液約570m3/井，并且在SHUAIBA測井無明顯油氣發(fā)現(xiàn)。為避免在SHUAIBA（重油層）發(fā)生鉆井液失返性漏失同時(shí)驗(yàn)證SHUAIBA重油層油氣顯示，科威特國家石油公司在RA406井選用充氮鉆井液全過程欠平衡技術(shù)（欠平衡鉆進(jìn)段2717.29m～2796.01m），并選用MWD+PWD隨鉆測量地質(zhì)參數(shù)，加深對(duì)Raudhatain油田SHUAIBA地層高度裂隙發(fā)育石灰?guī)r油藏的地質(zhì)認(rèn)識(shí)，探索利用欠平衡鉆井技術(shù)開發(fā)微裂縫的低壓儲(chǔ)層和裂縫型儲(chǔ)層，以達(dá)到Raudhatain油田增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)效果。

二、全過程欠平衡設(shè)計(jì)

（1）全過程欠平衡鉆井存在難點(diǎn)分析。在鉆進(jìn)、起下鉆和測試多環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)全過程欠平衡；隨鉆地層壓力監(jiān)測對(duì)充氮鉆井液全過程欠平衡鉆井方式優(yōu)選有挑戰(zhàn)。（2）鉆井液設(shè)計(jì)?；杭俺錃饬吭O(shè)計(jì)設(shè)計(jì)。配方：清水+0.2-0.3NaOH+0.2%石灰+0.1-0.3%聚合物+0.05-0.1%緩蝕劑EMEC-Coat-B+1-2%油層保護(hù)劑；基液性能：漏斗粘度：30S～32S，密度：1.01-1.03g/cm3，pH10～11。鉆柱內(nèi)氣體的體積分?jǐn)?shù)（GVF）必須控制在20%以內(nèi)。（3）欠壓值控制設(shè)計(jì)。欠壓值通常設(shè)定為預(yù)測地層壓力值遞減10%～20%范圍內(nèi)，綜合考慮RA406井儲(chǔ)層的類型和巖性特點(diǎn)、儲(chǔ)層的壓力和產(chǎn)量大小、欠平衡設(shè)備的可靠性等條件后，設(shè)定的欠平衡鉆進(jìn)井底循環(huán)壓力BHCP目標(biāo)值為20.47Mpa，欠壓差：2.28Mpa，欠壓幅度10%。為了充分誘引地層流體，預(yù)定的最大鉆井液循環(huán)欠壓值為6.84Mpa，欠壓幅度30%。在欠平衡作業(yè)窗口以內(nèi)，基液注入量和氮?dú)庾⑷肓糠謩e選定為1136L/min和35Nm3/min，即能達(dá)到設(shè)定的10%欠壓差。通過選用合適的水眼，調(diào)節(jié)液控節(jié)流閥，控制立壓來實(shí)現(xiàn)欠平衡及回壓控制。（4）欠平衡設(shè)備。空壓機(jī)（900SCFM，350Psi）4臺(tái)，空氣冷卻裝置1套，膜制氮機(jī)（2000SCFM 200Psi）1臺(tái)，低增壓機(jī)（1500Psi）1臺(tái)，高壓增壓機(jī)（5000Psi）1臺(tái)，旋轉(zhuǎn)控制頭（美國Wiilamas的7100型旋轉(zhuǎn)控制頭，靜壓35MPa，動(dòng)壓17.5Mpa）1套，緊急關(guān)停裝置1套，井下套管閥（DDV）1套（抗內(nèi)壓強(qiáng)度35MPa），欠平衡節(jié)流管匯1套，取樣裝置1套，液器分離器1套，排氣管線1套80米，自動(dòng)點(diǎn)火裝置1套。

三、現(xiàn)場施工

（1）充氣欠平衡鉆井。第一趟鉆具組合下入到底以后，注入基液1136L/min，注入低溫氮?dú)?9m3/min。保持兩相流循環(huán)6小時(shí)，確保充氣鉆井液循環(huán)均勻。此時(shí)，井底壓力測量工具記錄BHCP達(dá)到20.96Mpa，多相流模擬軟件計(jì)算泥漿當(dāng)量循環(huán)密度0.88g/cm3，與實(shí)測數(shù)據(jù)相符。欠平衡鉆進(jìn)的最初階段，鉆速控制在5m/h以內(nèi)，鉆進(jìn)至井深2724.01m，進(jìn)尺6.72m。循環(huán)鉆井液2h，井底循環(huán)壓力無變化，井口回壓0.68Mpa。提高氮?dú)庾⑷肓孔罡咧?5m3/min，繼續(xù)循環(huán)2h，井底循環(huán)壓力最低達(dá)到19.33Mpa，欠壓幅度最大達(dá)到15%，繼續(xù)循環(huán)2h后起鉆。期間注入和返出液相平衡且穩(wěn)定，氣測全烴有顯示。起鉆完畢后，更換鉆具組合，按照鉆進(jìn)設(shè)計(jì)，繼續(xù)開展取芯鉆進(jìn)、鉆進(jìn)等作業(yè)。（2）充氣接單根。接單根期間，供氮?dú)庠O(shè)備始終正常運(yùn)行。接單根時(shí)，控制轉(zhuǎn)速，旋轉(zhuǎn)和上下活動(dòng)鉆具，循環(huán)10min，關(guān)泵停止注入基液，繼續(xù)注入氮?dú)庵钡綄⒊錃忏@井液頂至第一個(gè)回壓凡爾以下，旁通氮?dú)猓褂脤Ｓ眯箟汗ぞ哌M(jìn)行泄壓，確認(rèn)鉆桿內(nèi)氣體已經(jīng)被泄壓至零，接單根。（3）起下鉆。起鉆之前，至少循環(huán)兩個(gè)周期，充分清潔井眼，使井下固相小于1%。注入液相鉆井液直至鉆柱內(nèi)只有單相流體，立管壓力泄壓到零，緩慢進(jìn)行起鉆作業(yè)直到鉆頭到達(dá)DDV以下2個(gè)立柱深度。觀察指重表和控制管線壓力表以確定井底鉆具組合沒有掛拉DDV。如果出現(xiàn)掛拉現(xiàn)象或者出現(xiàn)壓力顯示，停止起鉆。繼續(xù)緩慢進(jìn)行起鉆作業(yè)，直至鉆頭在DDV以上2個(gè)立柱位置，關(guān)閉DDV閥，將環(huán)空壓力泄壓至50psi，確認(rèn)DDV關(guān)閉良好，然后正常起鉆。（4）欠平衡測試。在欠平衡鉆進(jìn)至2738.38m、2747.77m、2796.01m井段，分別進(jìn)行了鉆井液循環(huán)誘引測試。在2738.38m、2747.77m井段欠壓幅度最大15%，循環(huán)時(shí)間2h，沒有明顯油氣顯示，較少地層鹽水，未對(duì)井底循環(huán)壓力和井口回壓造成影響。在2796.01m井段，基液和氮?dú)庾⑷肓髁恐鸩秸{(diào)整為230gpm和42.37m3/min，記錄井底循環(huán)壓力值穩(wěn)定在16.84Mpa，欠壓穩(wěn)定在5.91Mpa，欠壓幅度26%，井口回壓2.41Mpa。循環(huán)一周后，氣測全烴值逐漸升高，坐崗觀察發(fā)現(xiàn)溢流。保持基液和氮?dú)庾⑷胨俣壤^續(xù)循環(huán)，井口回壓逐漸增大至3.69Mpa，四相分離器記錄液相溢流速度32.5m3/h，火炬塔自動(dòng)點(diǎn)火燃燒。溢流速度和井口回壓在可控范圍以內(nèi)，保持基液和氮?dú)庾⑷胨俣妊h(huán)8小時(shí)，井口回壓逐漸降低，穩(wěn)定在3.26Mpa，液相溢流速度不變。

總之，（1）整個(gè)施工過程中，井底ECD都控制在0.86g/cm3以下，成功實(shí)現(xiàn)了全過程欠平衡施工作業(yè)；同時(shí)又有效控制了井底負(fù)壓值，保證了井壁穩(wěn)定和井下安全。（2）在鉆進(jìn)過程中，通過控制注氣量在20%以內(nèi)，較好滿足MWD+PWD收集儲(chǔ)層數(shù)據(jù)，為儲(chǔ)層油氣評(píng)估提供了依據(jù)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]趙小祥.沙特MTLH-1井全過程欠平衡鉆井技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù).2010（9）

[2]陳勛.前34井充氮?dú)馇菲胶忏@井設(shè)計(jì)與施[J].石油鉆探技術(shù).2010（7）