塔河油田裸眼井測(cè)井作業(yè)井控工藝技術(shù)探討

蔣建平，羅榮，崔光，梁玉明，羅鳳鳴

（中石化西北油田分公司工程監(jiān)督中心，新疆 輪臺(tái)841600）

0 引 言

塔河油田奧陶系碳酸鹽巖油藏是在大型古隆起上經(jīng)過多期構(gòu)造巖溶作用形成風(fēng)化殼和斷裂的整裝塊狀油田，儲(chǔ)集空間多以裂縫、孔、洞及其組合為主。因此類儲(chǔ)層風(fēng)化殼發(fā)育、鉆井液密度窗口窄、油氣顯示活躍等原因造成每年都有近百口井出現(xiàn)易噴易漏情況。此類井在作業(yè)過程中給各個(gè)施工環(huán)節(jié)都帶來了較大的井控安全風(fēng)險(xiǎn)。鉆井工程無(wú)論是井控裝置，還是應(yīng)急處置技術(shù)等，針對(duì)此類井都建立了較完善的井控工藝措施。但測(cè)井工程受到許多條件的限制，未能系統(tǒng)形成相應(yīng)的井控配套工具及處置手段。

趙元良等［1］提出了利用液面監(jiān)測(cè)技術(shù)和測(cè)井電纜懸掛技術(shù)配套使用保證易噴易漏條件下的測(cè)井施工安全；趙平等［2］針對(duì)氣體鉆井、泡沫鉆井等特殊鉆井工藝過程中提出利用電纜防噴器保證井口安全。本文通過相關(guān)基礎(chǔ)試驗(yàn)，結(jié)合近年來塔河油田測(cè)井施工的實(shí)際情況，對(duì)常規(guī)裸眼井測(cè)井作業(yè)過程中的井控工藝技術(shù)進(jìn)行了探討與總結(jié)。

1 測(cè)井作業(yè)過程存在的井控風(fēng)險(xiǎn)及難點(diǎn)

在常規(guī)測(cè)井作業(yè)過程中，電纜是提供信號(hào)傳輸通道和儀器運(yùn)動(dòng)牽引力（電纜測(cè)井）的關(guān)鍵裝置。但在井控應(yīng)急處置過程中，由于電纜與鉆具結(jié)構(gòu)上存在本質(zhì)區(qū)別、電纜在應(yīng)急剪斷后帶來的次生風(fēng)險(xiǎn)、部分測(cè)井井控裝置設(shè)計(jì)上存在缺陷等原因，使測(cè)井作業(yè)過程中存在3個(gè)方面的井控風(fēng)險(xiǎn)及難點(diǎn)。

1．1 井口電纜密封困難

井控應(yīng)急處置時(shí)，保證井口密封是關(guān)鍵。鉆井井控裝置能夠進(jìn)行電纜密封的僅有環(huán)型防噴器，但未有文獻(xiàn)或試驗(yàn)結(jié)論對(duì)環(huán)型防噴器密封電纜的承壓能力及密封效果進(jìn)行闡述。在鉆具輸送測(cè)井過程中，電纜與鉆具同時(shí)存在，環(huán)型防噴器此時(shí)亦不能有效進(jìn)行密封。

1．2 電纜應(yīng)急剪斷后處理復(fù)雜

經(jīng)查閱中國(guó)部分油田公司的井控細(xì)則［3－4］，推薦做法是在發(fā)現(xiàn)溢流后，直接剪斷電纜，按照空井狀態(tài)進(jìn)行處理。電纜一旦剪斷，若井內(nèi)高含硫化氫、放空段存在較大溶洞或是砂泥巖裸眼井段過長(zhǎng)，后續(xù)處理將較為復(fù)雜；如果帶有放射性源，一旦無(wú)法打撈出井，將帶來巨大的環(huán)境保護(hù)壓力。同時(shí)，在鉆具輸送測(cè)井作業(yè)時(shí)，剪斷電纜后，如果旁通外電纜過長(zhǎng)，因受鉆具外環(huán)空間隙限制，后續(xù)處理手段也十分有限。

1．3 部分測(cè)井井控裝置設(shè)計(jì)上存在的缺陷

2009年以前，塔河油田曾在試油防噴器上安裝測(cè)井電纜防噴閘板作為井口電纜密封裝置。在現(xiàn)場(chǎng)使用過程中，該裝置由于設(shè)計(jì)上的缺陷，存在2個(gè)方面問題：①現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法進(jìn)行井口試壓；②該裝置設(shè)計(jì)之初是考慮應(yīng)用于手動(dòng)防噴器上不具有在關(guān)井過程中使電纜自動(dòng)居中的功能。對(duì)于目前使用的液壓防噴器，由于關(guān)井速度非常快，在電纜還未達(dá)到居中位置時(shí)就已經(jīng)關(guān)閉，致使電纜剪斷。該裝置在2008年TKA井使用時(shí)在關(guān)井過程中將電纜剪斷。

2 測(cè)井作業(yè)過程中井控工藝技術(shù)

2．1 井筒條件需滿足的要求

常規(guī)電纜測(cè)井和鉆桿輸送測(cè)井作業(yè)時(shí)，由于井口密封對(duì)象不同，一旦出現(xiàn)溢流，處置手段也存在較大差異。在塔河油田，存在井控風(fēng)險(xiǎn)的井在測(cè)井施工前，井內(nèi)往往表現(xiàn)為持續(xù)井漏或有較活躍的油氣顯示。因此，如需進(jìn)行測(cè)井作業(yè)，必須滿足2個(gè)要求。①持續(xù)井漏的井，應(yīng)利用液面監(jiān)測(cè)技術(shù)或其他手段確定漏失速度，為測(cè)井作業(yè)過程中灌漿量提供依據(jù)，以保證井筒內(nèi)鉆井液柱高度足以平衡地層壓力。②如果井內(nèi)有較活躍的油氣顯示，應(yīng)根據(jù)油氣上竄速度，計(jì)算出安全穩(wěn)定時(shí)間。塔河油田要求安全穩(wěn)定時(shí)間滿足測(cè)井作業(yè)時(shí)效的1．5倍以上，才能進(jìn)行測(cè)井施工。

在計(jì)算油氣上竄速度時(shí)，傳統(tǒng)的計(jì)算方法包括遲到時(shí)間法和容積法。這2種計(jì)算方法在理論上都是正確的，但其涉及到的關(guān)鍵參數(shù)如遲到時(shí)間、鉆井泵排量等的精確程度，對(duì)計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性有很大影響［5］。因此，需要對(duì)計(jì)算方法修正，以計(jì)算出精確的安全穩(wěn)定時(shí)間。文獻(xiàn)［5－7］已經(jīng)對(duì)修正方法進(jìn)行了闡述。

2．2 電纜測(cè)井井控工藝

2．2．1 井口電纜的密封

從井口控制的角度分析，電纜測(cè)井井控的關(guān)鍵在于對(duì)電纜的密封和剪斷電纜后對(duì)電纜頭的固定。

塔河油田井口防噴器組合一般為環(huán)形防噴器＋單閘板防噴器＋雙閘板防噴器或是環(huán)形防噴器＋雙閘板防噴器＋雙閘板防噴器。在出現(xiàn)溢流情況后，必須使用環(huán)形防噴器對(duì)測(cè)井電纜進(jìn)行密封。為了確定出環(huán)型防噴器在有測(cè)井電纜存在情況下的承壓能力等相關(guān)參數(shù)，工區(qū)在井控車間進(jìn)行了環(huán)型防噴器的承壓試驗(yàn)。

試驗(yàn)所用工具為已使用半年的CAMESA 11．8 mm電纜和FH35－35／70上海神開生產(chǎn)的環(huán)型防噴器。試驗(yàn)過程中，通過使用不同的關(guān)井油壓進(jìn)行高、低壓密封試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出3點(diǎn)結(jié)論。①環(huán)型防噴器不論是在井口高壓、還是低壓情況下都可以對(duì)電纜進(jìn)行密封承壓。②通過試驗(yàn)可以看出，環(huán)型防噴器關(guān)井油壓在10MPa左右時(shí)，不能完全對(duì)電纜進(jìn)行密封承壓；而15MPa左右時(shí)能完全對(duì)電纜進(jìn)行密封承壓。因此，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置情況下，應(yīng)通過手動(dòng)調(diào)壓閥將遠(yuǎn)控房環(huán)型防噴器關(guān)井油壓調(diào)至15MPa（現(xiàn)場(chǎng)一般要求關(guān)井油壓為10．5MPa）。③環(huán)型防噴器經(jīng)過多次開、關(guān)后，仍能保證承壓能力及密封效果。因此，在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置時(shí)，應(yīng)使用可以多次開、關(guān)環(huán)型防噴器。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)論，在電纜測(cè)井過程中出現(xiàn)溢流情況后，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉環(huán)型防噴器，通過平推壓井將井內(nèi)處理穩(wěn)定后再打開環(huán)型防噴器起出電纜和儀器。

表1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2．2．2 剪斷電纜后電纜頭的固定

如在使用環(huán)型防噴器封井后仍不能控制井口，應(yīng)該立即用電纜懸掛器（見圖1）卡住電纜，用液壓斷纜鉗剪斷電纜后下放天滑輪，鉆井隊(duì)搶下防噴鉆具后通過關(guān)閉半封閘板進(jìn)行應(yīng)急處置。電纜（包括測(cè)井儀器）與鉆具一同下井時(shí)，下鉆深度以與電纜重合長(zhǎng)度不超15m為宜，否則可能因電纜堆積引起卡鉆或電纜破損［1］。

圖1 電纜懸掛器設(shè)計(jì)圖

為了縮短應(yīng)急處置的時(shí)間，測(cè)井隊(duì)?wèi)?yīng)在施工前準(zhǔn)備分體式液壓斷纜鉗、T型卡，并將電纜懸掛器及其楔塊分開后放置鉆臺(tái)上備用；鉆井隊(duì)將雙母接頭及旁通閥與防噴單根連接好，置于井架上備用［1］。

2．3 鉆具輸送測(cè)井井控工藝

2．3．1 井口僅有鉆具存在

在鉆具輸送起下儀器過程中，井口僅有鉆具存在，此時(shí)，一旦出現(xiàn)溢流險(xiǎn)情，可按照鉆井井控操作流程，關(guān)半封閘板后實(shí)施關(guān)井壓井作業(yè)。但需要注意的是，對(duì)于可能存在井控風(fēng)險(xiǎn)的井進(jìn)行鉆具作業(yè)時(shí)，在起下儀器過程中，應(yīng)分段頂通循環(huán)，保證公頭外殼水眼暢通，防止水眼堵塞給后續(xù)壓井作業(yè)帶來困難。

2．3．2 井口有鉆具與電纜同時(shí)存在

當(dāng)對(duì)接完成后進(jìn)入測(cè)井階段時(shí)，井口鉆具與電纜是同時(shí)存在的，通過井控車間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，環(huán)型防噴器此時(shí)不能有效對(duì)其進(jìn)行密封。當(dāng)出現(xiàn)溢流情況后，只能剪斷電纜后關(guān)閉半封閘板實(shí)施壓井作業(yè)。但如果貿(mào)然剪斷電纜不使之固定，電纜落入鉆具和套管間的環(huán)空后，后續(xù)處理將異常復(fù)雜。目前鉆具輸送時(shí)使用的橡膠電纜固定夾不僅安裝時(shí)間長(zhǎng)，而且擠壓力較小。因此設(shè)計(jì)了一種快速固定電纜裝置（見圖2）。該裝置利用快速自鎖結(jié)構(gòu)和頂絲將其本體固定在鉆具外，使用楔形壓板固定電纜。

圖2 快速固定電纜裝置示意圖

在測(cè)量過程中發(fā)生溢流情況后，及時(shí)剪斷電纜通過該裝置將其快速固定在鉆具上后，搶接防噴單根后實(shí)施關(guān)井壓井作業(yè)。

在起下對(duì)接槍的過程中，如果出現(xiàn)溢流情況，可根據(jù)對(duì)接槍深度和溢流量大小，采取起出對(duì)接槍或直接剪斷電纜后搶接防噴單根后實(shí)施關(guān)井壓井作業(yè)。此時(shí)，如果采取剪斷電纜的方式進(jìn)行處理，由于剪斷后的電纜處在鉆具水眼內(nèi)，考慮到使用正循環(huán)壓井方式會(huì)使電纜在水眼中堆積而造成后續(xù)處理的復(fù)雜，一般推薦使用平推壓井法進(jìn)行處置。

3 特殊作業(yè)過程中井控工藝技術(shù)

在易噴易漏地層中進(jìn)行穿心打撈、電纜或儀器打撈作業(yè)時(shí)，也存在井控風(fēng)險(xiǎn)。在進(jìn)行電纜或儀器打撈作業(yè)時(shí)，井口鉆具和正常鉆井過程是一致的。在出現(xiàn)溢流情況后，按照鉆井井控操作流程處理。但在穿心打撈過程中，受到測(cè)井電纜的限制，相關(guān)處置措施會(huì)有略有差異。

在穿心打撈下鉆過程中，如果出現(xiàn)溢流，應(yīng)將電纜、加重桿和快速接頭母頭從鉆具水眼起出，將快速接頭公頭通過C形循環(huán)擋板卡在鉆桿頂端后搶接防噴單根后實(shí)施關(guān)井壓井作業(yè)。此時(shí)需要特別注意的是，由于打撈筒尚未到達(dá)儀器頂部，在關(guān)井前搶接防噴單根后不能活動(dòng)鉆具，防止電纜斷裂。

在儀器進(jìn)入打撈筒后起電纜過程中，如果出現(xiàn)溢流，應(yīng)及時(shí)將電纜從井口剪斷，搶接防噴單根后實(shí)施關(guān)井壓井作業(yè)。如果在儀器進(jìn)入打撈筒后起鉆過程中發(fā)生溢流，由于目前使用的卡瓦或三球打撈筒在撈獲儀器后均不能循環(huán)，只能在搶接防噴單根后采取平推壓井進(jìn)行處理。

4 結(jié)論與建議

（1）通過系統(tǒng)完善測(cè)井井控工藝，塔河油田先后完成了近30井次漏失、油氣活躍等存在井控風(fēng)險(xiǎn)井的測(cè)井施工任務(wù)，在確保井口安全的前提下為后續(xù)儲(chǔ)量計(jì)算、地層評(píng)價(jià)提供了可靠測(cè)井資料。

（2）通過井控車間基礎(chǔ)試驗(yàn)，得出環(huán)型防噴器在密封電纜時(shí)的關(guān)井承壓能力、穩(wěn)壓時(shí)間、壓降等各項(xiàng)參數(shù)，為電纜測(cè)井過程中溢流情況的處理提供了理論依據(jù)。電纜懸掛器和快速固定電纜裝置能夠達(dá)到剪斷電纜后安全、高效固定電纜的目的。

（3）對(duì)于油氣上竄速度過快、安全穩(wěn)定時(shí)間不能滿足測(cè)井要求的井，或是鉆井地質(zhì)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)為高壓油氣井需要進(jìn)行測(cè)井施工時(shí)，考慮到環(huán)型防噴器井口承壓能力和相關(guān)測(cè)井井控應(yīng)急操作需要一定時(shí)間，因此，不建議使用常規(guī)測(cè)井工藝，而應(yīng)該改用無(wú)電纜儲(chǔ)存式測(cè)井工藝或隨鉆測(cè)井工藝。

（4）通過與鉆井工程井控工藝進(jìn)行比較，由于測(cè)井電纜的存在，使井口密封受到諸多限制。因此，可以考慮設(shè)計(jì)安裝在鉆井防噴器上的測(cè)井電纜防噴閘板，使其同時(shí)具有在快速關(guān)井過程中使電纜自動(dòng)居中和密封電纜的功能。

（5）測(cè)井施工過程中的井控工作是一套涉及現(xiàn)場(chǎng)鉆井、測(cè)井、錄井以及工程監(jiān)督等多個(gè)方面的系統(tǒng)工程，需要多方提前制定好應(yīng)急預(yù)案，對(duì)作業(yè)過程進(jìn)行密切監(jiān)控，并在復(fù)雜情況出現(xiàn)后緊密配合，才能確保井控安全。

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