控壓鉆井技術(shù)在HHW2013井應(yīng)用

劉永偉，李永剛，毛德森，黃學(xué)剛，李德華

（1.西部鉆探鉆井工程技術(shù)研究院，新疆克拉瑪依834000；2.新疆油田分公司開(kāi)發(fā)公司，新疆克拉瑪依834000）

火燒山油田目的層二疊系平地泉組以泥巖和粉砂巖為主，儲(chǔ)層直劈裂縫較發(fā)育，壓力窗口窄，鉆井液密度選取困難，常規(guī)鉆井漏失頻發(fā)，隨鉆堵漏易造成儲(chǔ)層污染，壓力激動(dòng)易導(dǎo)致井壁失穩(wěn)。且該地區(qū)長(zhǎng)期注水開(kāi)發(fā)，部分區(qū)域異常高壓，易發(fā)生溢流，井控風(fēng)險(xiǎn)高。

聚合物鉆井完井液體系（HRD）為無(wú)土相鉆井液，具有弱凝膠流變特性、雙重破膠、抗污染能力強(qiáng)等特點(diǎn)，能有效減少漏失，最大限度降低儲(chǔ)層傷害。

控壓鉆井技術(shù)（簡(jiǎn)稱MPD）是通過(guò)使用小于地層壓力系數(shù)的鉆井液密度，應(yīng)用自動(dòng)節(jié)流回壓控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)、停泵、接單根、起下鉆工況下井筒壓力控制在安全壓力窗口范圍內(nèi)，從而有效地解決窄密度窗口、壓力敏感地層難以克服的漏涌同層和井壁坍塌等復(fù)雜鉆井問(wèn)題[1]。

1 HHW2013井基本概況

準(zhǔn)噶爾盆地東部隆起帳北隆起帶火燒山油田，其主要目的層為平地泉組P2p，部署水平井目的層為P2p2H2油藏；H2油藏儲(chǔ)量未動(dòng)用區(qū)原始地層壓力14.26MPa，壓力系數(shù)0.97。

HHW2013井是新疆油田公司部署在火燒山油田的一口水平井采油井，設(shè)計(jì)井深1897.10m，垂深1355.57m，設(shè)計(jì)水平段長(zhǎng)400.50m，目的層位為二疊系平地泉組，三開(kāi)采用聚合物鉆井完井液體系（HRD），設(shè)計(jì)鉆井液密度1.10～1.50g/cm3，為實(shí)現(xiàn)鉆井安全和勘探開(kāi)發(fā)的目標(biāo)，HHW2013井采用控壓鉆井技術(shù)，其實(shí)鉆井身結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 HHW2013井實(shí)鉆井身結(jié)構(gòu)示意圖

2 HHW2013井難點(diǎn)分析

（1）火燒山油田目的儲(chǔ)層直劈裂縫較發(fā)育，壓力窗口窄，鉆井液密度選取困難，常規(guī)鉆井漏失頻發(fā)，隨鉆堵漏易造成儲(chǔ)層污染，壓力激動(dòng)易導(dǎo)致井壁失穩(wěn)。鄰井HHW2016、HHW2018和HHW2020井主要鉆井復(fù)雜為井漏。

（2）火燒山油田長(zhǎng)期注水開(kāi)采，部分區(qū)域異常高壓，原始?jí)毫ο禂?shù)0.97，實(shí)測(cè)0.75～1.23，易發(fā)鉆井溢流，井控風(fēng)險(xiǎn)高。鄰井HHW2006井儲(chǔ)層段共發(fā)生溢流3次，其中2次為油氣溢流，一次為水溢流；HHW2017井儲(chǔ)層段發(fā)生一次油氣水溢流；HHW2019井儲(chǔ)層段發(fā)生一次水侵。

（3）采用隨鉆+停鉆堵漏，造成儲(chǔ)層污染，不利于后期采油作業(yè)，影響單井產(chǎn)量；單純使用儲(chǔ)層保護(hù)鉆井液，或者加強(qiáng)封堵功能不能解決溢流后壓井漏失的問(wèn)題，導(dǎo)致大量的非生產(chǎn)作業(yè)時(shí)間；單純堵漏，鉆開(kāi)新地層重復(fù)漏失的問(wèn)題。

3 HHW2013井控壓鉆井技術(shù)應(yīng)用情況

3.1 控壓鉆井技術(shù)優(yōu)勢(shì)

控壓鉆井系統(tǒng)，采用閉環(huán)控制原理，可自動(dòng)精確控制井筒環(huán)空壓力，有效解決窄密度窗口鉆井過(guò)程中出現(xiàn)的噴、漏、塌、卡等復(fù)雜的發(fā)生。

（1）通過(guò)微流量監(jiān)測(cè)與節(jié)流控制調(diào)節(jié)聯(lián)動(dòng)，進(jìn)行井筒微溢流和微漏失測(cè)試。測(cè)試結(jié)合環(huán)空壓力采集，可實(shí)現(xiàn)對(duì)地層漏—涌壓力邊界的實(shí)時(shí)測(cè)試，準(zhǔn)確刻畫出所鉆目標(biāo)井段的壓力窗口。

（2）通過(guò)各分系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)配合，可實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)、接單根、起下鉆過(guò)程中的井底壓力平穩(wěn)銜接，精確控制井底壓力處于安全壓力窗口以內(nèi)。

3.2 HRD鉆井液體系優(yōu)勢(shì)

（1）儲(chǔ)層保護(hù)性能：無(wú)土相避免了高分散的粘土顆粒對(duì)儲(chǔ)層的損害，最大限度降低固相對(duì)儲(chǔ)層的傷害；雙重破膠有效解決了屏蔽暫堵、大分子聚合物吸附引起的儲(chǔ)層損害。

（2）獨(dú)特的流變性：弱凝膠流變特性解決了水平井鉆完井液的懸浮、攜巖問(wèn)題。

（3）強(qiáng)抑制性：聚胺抑制劑與KCl等協(xié)同作用抑制了地層粘土水化分散，且體系抗污染能力強(qiáng)，在地層流體進(jìn)入后鉆井液后仍能保持良好的鉆井液性能，有利于實(shí)施控壓帶壓作業(yè)。

（4）隨鉆擬合封堵：其弱凝膠特點(diǎn)還能使鉆井液在裂縫內(nèi)快速形成封堵，有效減少地層漏失，是控壓防漏工作的有效屏障。

3.3 安全壓力窗口建立

通過(guò)對(duì)HHW2013井已鉆鄰井復(fù)雜情況分析，該井儲(chǔ)層地層孔隙壓力范圍0.97～1.15g/cm3，地層漏失壓力為1.26g/cm3，屬于窄安全密度窗口，鉆進(jìn)易發(fā)生“先漏后涌”，甚至反復(fù)堵漏，反復(fù)漏失的鉆井復(fù)雜問(wèn)題。

3.4 水力參數(shù)模擬

應(yīng)用控壓鉆井水力模擬軟件進(jìn)行循環(huán)和靜止?fàn)顟B(tài)的模擬，確定起始控壓鉆井密度為1.12g/cm3，循環(huán)時(shí)井口加回壓0MPa，停泵時(shí)井口加回壓0.7MPa，保證井底壓力ECD值一直維持在1.19左右，以規(guī)避壓力波動(dòng)。

3.5 應(yīng)用情況

（1）為最大限度地保護(hù)油氣層，本井自1178m開(kāi)始使用鉆井液密度設(shè)計(jì)低限1.12g/cm3起步，鉆進(jìn)時(shí)井口回壓0MPa，接單根時(shí)井口回壓0.6～0.8MPa（如圖2所示），維持井底壓力當(dāng)量鉆井液密度1.19g/cm3，減少井底壓力波動(dòng)，預(yù)防可能的井涌與井漏的發(fā)生。

圖2 HHW2013井控壓接單根壓力曲線圖

（2）鉆進(jìn)過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)出入口流量變化，快速判斷井漏、溢流，通過(guò)回壓調(diào)整快速控制；調(diào)整回壓進(jìn)行微漏失測(cè)試，進(jìn)一步準(zhǔn)確確定所鉆井段地層壓力窗口，從而確定合理的控壓值與鉆井液密度。

（3）控壓提下鉆+高粘度氣滯塞+重泥漿帽的方式壓穩(wěn)地層，維持井底壓力平穩(wěn)。

本井在實(shí)鉆過(guò)程中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況，對(duì)控壓起鉆中的重漿帽工藝進(jìn)行了優(yōu)化，當(dāng)鉆頭在井底時(shí)將稠塞及重漿提前打入鉆具內(nèi)，再進(jìn)行控壓起鉆，整個(gè)過(guò)程中，稠塞及重漿一直在鉆具內(nèi)（如圖3所示）。由于鉆具內(nèi)外形成了壓差，整個(gè)控壓起鉆過(guò)程中，保持了鉆臺(tái)面清潔，提高了工作效率。控壓起鉆至預(yù)定井深，頂入控壓鉆井液將重漿頂至環(huán)空預(yù)定位置，井口壓力逐漸降至0，替漿完成，常規(guī)起鉆。

4HHW2013井控壓鉆井效果分析

（1）HHW2013井通過(guò)使用控壓鉆井技術(shù)有效解決了目的儲(chǔ)層鉆進(jìn)過(guò)程中又漏又溢的鉆井難題，鉆井過(guò)程中井壁穩(wěn)定無(wú)掉塊，電測(cè)通井（帶扶正器）一次性到底，實(shí)現(xiàn)了零復(fù)雜、零漏失，減少非生產(chǎn)作業(yè)時(shí)間，提高了鉆井效率。

（2）HHW2013井通過(guò)實(shí)施控壓鉆井技術(shù)和優(yōu)化鉆頭，機(jī)械鉆速顯著提高，平均機(jī)械鉆速達(dá)6.44m/h，相比同區(qū)塊的平均2.71m/h提升了116%，鉆井周期由原來(lái)平均19d縮短為9.17d（如圖4所示）。

（3）HHW2013井通過(guò)應(yīng)用控壓鉆井技術(shù)進(jìn)一步摸清了該區(qū)塊地層壓力情況，將鉆井液密度降至1.12g/cm3，較鄰井當(dāng)量密度低0.26g/cm3以上，鉆井過(guò)程中油氣顯示活躍，有效保護(hù)了儲(chǔ)層，隨鉆氣測(cè)明顯，最高13.1×104ppm（如圖5所示）。

5 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

圖3 HHW2013井重漿帽工藝示意圖

圖4 HHW2013井鉆井周期對(duì)比圖

（1）控壓鉆井技術(shù)+HRD鉆井液體系能夠有效解決該油田溢漏頻發(fā)的鉆井難題，減少非生產(chǎn)作業(yè)時(shí)間，縮短鉆井周期，節(jié)約鉆井成本，值得大力推廣應(yīng)用。

（2）通過(guò)控壓鉆井技術(shù)的應(yīng)用，有效降低了該區(qū)塊使用鉆井液密度，取得了顯著的儲(chǔ)層保護(hù)效果。

圖5 HHW2013井儲(chǔ)層段氣測(cè)顯示圖

（3）建議火燒山油田水平井優(yōu)選水平段鉆頭，盡量減少儲(chǔ)層井段鉆進(jìn)趟鉆數(shù)，縮短鉆井周期，提高儲(chǔ)層保護(hù)。

[1] 陳若銘，伊明，楊剛.精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)[C]//石油科技論壇，2013：55-61.