遼河油田全過(guò)程欠平衡鉆井技術(shù)應(yīng)用

【摘要】本文介紹了遼河油田在古潛山油氣資源開(kāi)發(fā)過(guò)程中，為解決鉆井過(guò)程引起的油氣層污染問(wèn)題，應(yīng)用井下隔離技術(shù)在4口井中開(kāi)展全過(guò)程欠平衡鉆井技術(shù)試驗(yàn)的情況。試驗(yàn)結(jié)果表明，該技術(shù)在鉆井過(guò)程對(duì)古潛山儲(chǔ)層保護(hù)作用顯著，井底處于平衡或者欠平衡狀態(tài)下，減少了長(zhǎng)水平段鉆進(jìn)過(guò)程的儲(chǔ)層污染。

【關(guān)鍵詞】全過(guò)程欠平衡；保護(hù)儲(chǔ)層；井下套管閥；凍膠閥

早期進(jìn)行的欠平衡鉆井作業(yè)只是在鉆進(jìn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了井底的欠平衡狀態(tài)，而在起下鉆過(guò)程通常采用重泥漿壓井的方式平衡地層壓力，以滿足鉆井安全要求。壓井作業(yè)破壞了井底原有的欠平衡狀態(tài)。通過(guò)實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)、起下鉆、電測(cè)、完井等過(guò)程的欠平衡或平衡狀態(tài)，達(dá)到鉆井全過(guò)程對(duì)油氣儲(chǔ)層的保護(hù)，防止儲(chǔ)層污染，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和保護(hù)油氣藏、提高單井產(chǎn)量的目的。

1、潛山油氣藏開(kāi)發(fā)難點(diǎn)

遼河油田潛山的開(kāi)發(fā)主要集中在遼河斷陷西部凹陷和大民屯凹陷。潛山油藏主要特點(diǎn)屬于較為典型的“埋藏深、面積小、低壓低滲、動(dòng)用難度大”油藏。其特點(diǎn)對(duì)開(kāi)發(fā)進(jìn)程的影響為：地層壓力低，采用過(guò)平衡鉆井技術(shù)，40%的井鉆進(jìn)過(guò)程油氣層污染嚴(yán)重；部分區(qū)塊潛山油層埋藏深，巖石硬度大，可鉆性差，機(jī)械鉆速低，鉆井周期長(zhǎng)。

針對(duì)以上難點(diǎn)，遼河油區(qū)多年以來(lái)一直推廣應(yīng)用液相、充（氮）氣欠平衡鉆井技術(shù)，在儲(chǔ)層保護(hù)和提高單井產(chǎn)量方面見(jiàn)到了顯著成效。自2009年開(kāi)始試驗(yàn)全過(guò)程欠平衡鉆井，進(jìn)一步解決了低壓低滲潛山油氣藏鉆井污染問(wèn)題。

2、井下套管閥技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

2.1井下套管閥工作原理

該裝置安裝深度大于管柱在井內(nèi)剛好發(fā)生管輕現(xiàn)象的深度。起鉆時(shí)，不需要進(jìn)行壓井作業(yè)，在井口旋轉(zhuǎn)防噴器密封作用下保持井底欠壓的狀態(tài)，帶壓將鉆具提至井下套管閥以上位置，此時(shí)，通過(guò)地面控制系統(tǒng)向副管關(guān)閉端打壓，驅(qū)動(dòng)閥板關(guān)閉，關(guān)閉井下套管閥以隔離下部流體，然后打開(kāi)旋轉(zhuǎn)防噴器常規(guī)起鉆，實(shí)現(xiàn)起鉆過(guò)程井底的欠平衡狀態(tài)。下鉆時(shí)，當(dāng)鉆具常規(guī)下鉆至井下套管閥以上位置時(shí)，停止下鉆，關(guān)閉旋轉(zhuǎn)防噴器，通過(guò)液壓副管向開(kāi)啟端打壓，驅(qū)動(dòng)閥板打開(kāi)，帶壓下鉆至井底后鉆進(jìn)[1]。

2.2安1-H8井實(shí)施簡(jiǎn)況

安1-H8井位于大民屯凹陷靜安堡構(gòu)造帶安1-安97潛山，該井為國(guó)內(nèi)第一口欠平衡多層次分支井。

2.2.1欠平衡設(shè)計(jì)。參考鄰井地層壓力系數(shù)1.08，采用密度1.02g/cm3的無(wú)固相鉆井液體系，鉆井泵的排量為28L/s計(jì)算，井深2943m（垂深2890m）處井底循環(huán)壓力為30.31MPa，環(huán)空循環(huán)壓耗1.43MPa，靜止時(shí)井底壓差-1.7MPa，循環(huán)時(shí)井底壓差-0.27MPa。

2.2.2施工進(jìn)度。該井三開(kāi)自2010年8月28日開(kāi)始進(jìn)行全過(guò)程欠平衡鉆井配套設(shè)備安裝，Φ245mm井下套管閥實(shí)際下深497.5m，到11月30日順利完井，歷時(shí)95天，平均機(jī)械鉆速4.96m/h，同比鄰井提高42%。

2.2.3井下套管閥工作情況。起下鉆過(guò)程中，共開(kāi)關(guān)套管閥6次，每次開(kāi)關(guān)返出油量符合設(shè)計(jì)要求，套管閥以下沒(méi)有憋壓，正常開(kāi)關(guān)。

2.2.4試驗(yàn)效果。本井欠平衡鉆進(jìn)過(guò)程中，未發(fā)生漏失，鉆進(jìn)過(guò)程中全烴值為0.01846～22.8415%，鉆進(jìn)全烴值最高值為39.15%，倒換欠平衡流程，未能點(diǎn)火。該井第一分支完鉆后，裸眼測(cè)試日產(chǎn)油60t，后進(jìn)行篩管完井。后期第二分支下完井管柱遇阻，通井未果，采取裸眼完井，完井后，初期日產(chǎn)液38m3，后期日產(chǎn)油2t。分析認(rèn)為第二分支井眼軌跡過(guò)于復(fù)雜，下篩管過(guò)程影響了第一分支，導(dǎo)致后期產(chǎn)量低。

3、凍膠閥技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

3.1凍膠閥技術(shù)原理

利用在鉆井自產(chǎn)原油不會(huì)對(duì)本井儲(chǔ)層造成污染的特點(diǎn)，采用該井自產(chǎn)原油平衡井底壓力后，注入一段凍膠封隔段，在沒(méi)有不壓井起下鉆裝置和套管閥的條件下進(jìn)行起下鉆、下篩管和下油管等鉆井完井作業(yè)，達(dá)到全過(guò)程欠平衡鉆井目的。如果儲(chǔ)層壓力系數(shù)較高的時(shí)候，僅靠自產(chǎn)的原油不足以平衡地層壓力，要實(shí)現(xiàn)井筒內(nèi)液柱壓力與地層壓力相平衡，可在原油的頂部注人一定高度的重漿，同時(shí)，為使重漿與原油不發(fā)生混竄，在原油與重漿之間采用高切力、高粘度的凍膠進(jìn)行封隔[2]。

3.2陳古1C井實(shí)施情況

3.2.1欠平衡設(shè)計(jì)。陳古1C井位于遼河坳陷西部凹陷興隆臺(tái)潛山帶陳古潛山陳古1塊。凍膠閥設(shè)計(jì)配方：30%智能凝膠+32%偶聯(lián)劑+1%膠聯(lián)劑+37%稀釋劑水。3.2.2施工進(jìn)度。2009年9月17日，四開(kāi)自井深3977.49m采用無(wú)固相鉆井液體系鉆進(jìn)，截止12月6日，鉆進(jìn)至4347.59m，平均機(jī)械鉆速2.09m/h，同比鄰井提高34%。

3.2.3凍膠閥試驗(yàn)情況。（1）為試驗(yàn)凍膠閥封隔效果，11月13日鉆進(jìn)至4093.0m時(shí)，起鉆前短起下測(cè)后效，起鉆至3933m，第1次打入凍膠閥，密度1.02g/cm3，共計(jì)1.6m3，高度約88m，位于井段3845～3933m。下鉆到底后，測(cè)后效，全烴值升高1.7562%，油氣上竄高度144m，位于凍膠閥位置之下，封隔效果良好。（2）11月16日鉆進(jìn)至4153m時(shí)，第2次打入凍膠閥，密度1.02g/cm3，共計(jì)3.2m3，高度約176m，位于井段3587～3763m。起出14柱，然后下入7柱，循環(huán)85min后，全烴值上升至100%，點(diǎn)火成功。計(jì)算油氣上竄高度2500m，凍膠閥未能有效封隔，直接打入71m3鹵水壓井起鉆。（3）11月19日、11月23日、11月27日分別第3次、第4次、第5次打入凍膠閥，封隔效果都良好。

3.2.4試驗(yàn)效果。本次試驗(yàn)在實(shí)現(xiàn)欠平衡鉆進(jìn)的狀態(tài)下，在井底打入化學(xué)凍膠5次，實(shí)現(xiàn)了不壓井起下鉆，多次實(shí)現(xiàn)了鉆進(jìn)和后效點(diǎn)火，有效的保護(hù)了油氣層。但由于該油藏屬于伴生氣藏，凍膠注入后，導(dǎo)致其中1次凍膠閥封隔失敗，采用了壓井起鉆。該井完井后投產(chǎn)，平均日產(chǎn)量29.6t。

4、結(jié)論與建議

（1）應(yīng)用井下隔離技術(shù)實(shí)施全過(guò)程欠平衡鉆井，替代了傳統(tǒng)欠平衡作業(yè)過(guò)程中起下鉆實(shí)施重泥漿壓井過(guò)程，有效減少了起下鉆過(guò)程的油氣層污染，達(dá)到了保護(hù)油氣層的目的。

（3）安1-H8等3口井井下套管閥技術(shù)試驗(yàn)表明，該技術(shù)通過(guò)機(jī)械操作的方式對(duì)井筒進(jìn)行隔離，其操作穩(wěn)定性高，但由于都沒(méi)能實(shí)現(xiàn)真正意義的欠平衡，未能驗(yàn)證套管閥井下承壓功能，建議在開(kāi)發(fā)井中進(jìn)一步試驗(yàn)并推廣應(yīng)用。

（4）對(duì)于采用凍膠閥技術(shù)隔井筒內(nèi)的油氣，在低壓油藏已經(jīng)廣泛應(yīng)用。