控壓鉆井技術在元壩16井的應用

李敬松

摘要：在元壩16井采用控壓鉆井技術發(fā)現(xiàn)了三層氣層，提高了機械鉆速，縮短了建井周期，降低了鉆井成本。

關鍵詞：控壓鉆井 ； 元壩16井 ； 機械鉆速

【分類號】TE933.1

1 工程概況

元壩16井是四川盆地川中低緩構造帶北斜坡元壩區(qū)塊的一口預探井，主要目的層為上二疊統(tǒng)長興組、下三疊統(tǒng)飛仙關組，兼探雷口坡組及陸相須家河組、自流井組。沙溪廟--須家河組地層巖性以砂巖與頁巖互層為主，地層軟硬交錯，預測須家河組為異常高壓，且須家河組地層存在可鉆性差的特點。為提高沙溪廟--須家河地層的機械鉆速，在該層位實施控壓鉆井。

2 控壓鉆井現(xiàn)場施工工藝

2.1 開鉆前準備

2.1.1 φ339.7mm表層套管下至上沙溪廟組3027.71m，固井質(zhì)量綜合評價合格；套管頭試壓70MPa、φ339.7mm套管以1.41g/cm3井漿為試壓介質(zhì)試壓16MPa、井控裝置試壓105MPa，均試壓合格；儲備加重材料：1150t。鉆井液儲備：密度1.20g/cm3輕鉆井液400方，密度1.40g/cm3輕鉆井液890方，密度1.75g/cm3重鉆井液420方，密度2.2g/cm3重鉆井液290方；鉆進至井深3035米做地層壓力破裂試驗，計算地層當量承壓密度為2.18g/cm3，均滿足下步控壓鉆井施工要求。

2.1.2 川慶鉆探工藝研究院技術人員編制了《元壩16井控壓鉆井施工設計》，就控壓鉆井技術措施、異常情況的應急處理、防噴防硫化氫井控安全應急預案等對現(xiàn)場監(jiān)督、鉆井、錄井、鉆井液服務人員進行了全面、詳細的技術措施交底。

2.1.3 開鉆前，進行了井隊生產(chǎn)班組、控壓鉆井操作人員、錄井、鉆井液等全員參與的防噴、防硫化氫演練，達到了熟練操作的程度。

2.1.4 成立了元壩16井控壓鉆井現(xiàn)場施工領導小組。

2.2 控壓鉆井主要設備

井口控制裝置：XFD35/21旋轉(zhuǎn)控制頭、旋轉(zhuǎn)控制頭動力站、控壓鉆井節(jié)流管匯、自動節(jié)流控制系統(tǒng)、回壓泵、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作間、旋轉(zhuǎn)控制頭安裝操作輔助設備；地面處理設備：4.0MPa液氣分離器（處理量：液300m3/h、氣25000m3/h）、 自動點火裝置、防回火裝置、火炬；氣防器具：正壓式呼吸器、多功能氣體檢測儀、防爆對講機等。

2.3 工藝流程

2.3.1 正常控壓鉆進時流程（井口壓力在5MPa內(nèi)時）

2.3.2 當井口壓力超過或預計將超過5MPa時，控壓現(xiàn)場值班人員與井隊坐崗人員應及時通知司鉆停止轉(zhuǎn)動鉆具、停泵，上提鉆具，按“四.七”動作關井。關井后，鉆井液通過井隊標準節(jié)流管匯進行循環(huán)排氣、調(diào)整鉆井液或壓井，流程如下：

2.4 鉆具組合與鉆井參數(shù)

2.4.1 鉆具組合：

φ311.2mmHJT537GK+630×730+731×730浮閥+SJ-229減震器+φ228.6mmDC×6根+731×630+φ203.2mmDC×6根+631×630旁通閥+631×410+φ177.8mmDC×6根+411×520+φ139.7mmDP

2.4.2 鉆進參數(shù)：

鉆壓：280kN轉(zhuǎn)速：65rpm泵壓：20MPa排量：45L/s

2.5 控壓鉆井實施情況

沙溪廟--千佛崖組地層巖性主要組成是泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、細砂巖互層，夾灰色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖，砂泥巖軟硬交錯變化大，泥頁巖或砂泥巖易水化剝蝕掉塊、易塌。按照設計采用BPS黑色正電膠聚合醇鉆井液體系，實際控制鉆井液密度為1.15-1.40g/cm3。在控壓鉆進中共發(fā)現(xiàn)3個氣層顯示段，鉆進過程中根據(jù)出口火焰高度、全烴顯示、泥漿罐液面、鉆井液密度、鉆時等參數(shù)變化，控壓1.5-4MPa鉆進，出口火焰高2-3m，終止控壓鉆井后，逐步將鉆井液密度提高到1.60g/cm3，經(jīng)短程起下鉆檢驗油氣上竄速度達到起鉆要求，結(jié)束控壓鉆井。

3 現(xiàn)場取得的主要成果

3.1 機械鉆速有了顯著的提高

元壩16井與同地區(qū)鄰井對應井段常規(guī)鉆井相比，機械鉆速有了顯著的提高。元壩16井控壓井段平均機械鉆速達1.57m/h，是元壩區(qū)塊同類常規(guī)井2-3倍，達到了本井采用控壓鉆井提速的目的，縮短了鉆井周期，有效地節(jié)約了鉆井成本。

3.2 整個控壓鉆井過程中安全快速，有效的避免了井漏和壓差卡鉆等復雜情況。

4 結(jié)論與建議

4.1 通過對元壩16井上部沙溪廟和千佛崖地層實施控壓鉆井，我們有了以下認識：

1）元壩區(qū)塊上部井段井壁穩(wěn)定性好，完全能夠采用控壓方式鉆進。川渝地區(qū)上部地層容易出現(xiàn)垮塌，但大多都屬于水敏性垮塌及掉快，只要調(diào)整好鉆井液性能，強化抑制，就能減輕甚至避免此現(xiàn)象。元壩區(qū)塊沙溪廟--須家河井段井壁穩(wěn)定性好，在上層套管封固上部井段后，完全具有開展控壓鉆井提速的先決條件，可以在元壩區(qū)塊推廣應用控壓技術進行鉆井提速。

2）控壓鉆井能有效地控制、減少或避免壓差卡鉆與井漏等井下復雜情況的發(fā)生。常規(guī)過平衡鉆井不可避免地會引起鉆井液的漏失，尤其在易漏層段更為嚴重，會造成進一步的事故和復雜，延長鉆井周期，增加鉆井成本。而控壓由于井筒內(nèi)鉆井液液柱壓力低于地層壓力，從而可以大大降低井漏發(fā)生的幾率、消除壓差卡鉆的問題。

4.2 通過元壩16井的控壓提速鉆進，我們針對元壩區(qū)塊提速提出以下建議：

1）千佛崖以上地層基本無顯示，所以應該嚴格控制鉆井液密度值，減小井底的壓持效應，在上部鉆遇顯示前盡可能提高機械鉆速，為全井提速贏得先機。

2）控壓鉆井期間搞好泥漿的脫氣、消泡工作，有利于維持泥漿入口密度，保證井筒內(nèi)液柱壓力的穩(wěn)定，進而保證井底欠壓值的相對穩(wěn)定，也有利于泥漿泵、離心機等設備的正常上水，確?？貕喊踩焖巽@進。

3）合理的鉆頭選型，延長單只鉆頭使用時間，減少起下鉆時效，也是提速的重點。二開Φ311.2mm井眼上部井段應用控壓鉆井技術，有效加快了機械鉆速，但由于鉆遇氣層而終止控壓鉆進，如能進一步加強地質(zhì)預測，盡量延長二開控壓鉆井段，將會顯著縮短二開施工時間。

參考文獻：

[1]《元壩16井鉆井工程設計》