控壓循環(huán)堵漏壓井技術(shù)在渤海噴漏同層井中的應(yīng)用

卓振州，武治強，邢希金，楊 喜，葉周明

1.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司 （天津300452）

2.中海油研究總院 （北京100028）

3.中海石油（中國）有限公司天津分公司 （天津300452）

渤海油田某區(qū)塊沙二段Ⅲ油組存在異常高壓層，鉆完井過程中存在“噴漏同存”的復(fù)雜工況，如果處理不當，將會引起各種復(fù)雜情況及安全事故的發(fā)生，所以處理“噴漏同存”的壓井技術(shù)是多年來中海油主攻的難題之一。井噴與井漏共存的危害性極大,實屬破壞性與災(zāi)難性的事故。井漏不僅會導(dǎo)致井噴,而且導(dǎo)致完井失敗[1-2]，耽誤更多生產(chǎn)時間,處理也極為困難,成本增加。

B11井是渤海油田某區(qū)塊一口大斜度定向注水井，該井在完井射孔作業(yè)后出現(xiàn)溢流，為了避免復(fù)雜工況的發(fā)生，現(xiàn)場隨即展開對該井的壓井作業(yè)。壓井作業(yè)采用控壓循環(huán)堵漏壓井技術(shù)，從壓井方式選擇、壓井數(shù)據(jù)計算、現(xiàn)場施工等方面進行了設(shè)計和優(yōu)選[3-9]，最終完成對B11井壓井作業(yè)的成功處置。

1 基本數(shù)據(jù)

1.1 單井數(shù)據(jù)

B11井為6井區(qū)沙河街一口注水井，采用三開井身結(jié)構(gòu)，二開244.5 mm（958″）套管下深至2 755 m，三開177.8 mm（7″）尾管下深至3 599.23 m，177.8 mm尾管射孔優(yōu)質(zhì)篩管簡易防砂的完井方式，根據(jù)油藏需求下入分層注水管柱，見表1。

表1 B11綜合數(shù)據(jù)表

B11井參照鄰井注水情況對注入能力進行了鉆后分析和配注，見表2。

1.2 實鉆定向井軌跡

B11井為一口大斜度定向井，油藏實施方案要穿越1#靶點和2#靶點，如圖1和圖2所示，鉆進至186 m初始造斜，鉆進至827 m井斜增至60°，方位由25°增至44°，后穩(wěn)斜鉆進至2 311 m，方位由44°先降至30°后又增至58°，鉆進至3 034 m井斜由60°增至74°，方位由58°降至357°，后穩(wěn)斜穩(wěn)方位鉆進至完鉆井深3 605 m。完鉆數(shù)據(jù)：斜深3 605.00 m，垂深1 859.69 m，井斜73.41°，方位355.52°，閉合位移2 642.90 m，閉合方位30.39°，水垂比1.42。

表2 B11井鉆后注入能力分析表

圖1 B11井實鉆定向井軌跡投影圖

1.3 油藏數(shù)據(jù)

根據(jù)FMT測壓和DST測試資料，該區(qū)塊原始地層壓力系數(shù)1.01～1.04，地溫梯度3.0～3.5℃/100 m，屬正常溫壓系統(tǒng)，見表3。

圖2 B11井實鉆軌跡三維投影圖

1.4 風險提示

該作業(yè)井附近有一口注水井B22井，見表4。通過油藏所提供地質(zhì)資料可知B11井與周邊注水井B22井的儲層不連通。

2 溢流復(fù)雜情況及處理過程

2.1 發(fā)現(xiàn)溢流

B11井射孔作業(yè)結(jié)束發(fā)現(xiàn)鉆桿內(nèi)和環(huán)空均有完井液溢出，立即關(guān)閉環(huán)形和上閘板防噴器，同時搶接頂驅(qū)。泥漿泵反循環(huán)1.03 g/cm3完井液排氣，觀察返出大量氣體、原油以及少量完井液，累計循環(huán)完井液120 m3。緩慢停泵，觀察環(huán)空有溢流，監(jiān)測溢流量6 m3/h，并伴有大量氣體、原油以及完井液。關(guān)井，觀察關(guān)井立壓2.2 MPa，關(guān)井套壓3.0 MPa。

表3 油田實際測壓數(shù)據(jù)表

表4 周邊注水井情況統(tǒng)計表

2.2 壓井參數(shù)計算

發(fā)現(xiàn)溢流后按照正確程序關(guān)井，根據(jù)關(guān)井后所記錄的關(guān)井立管壓力、套壓和循環(huán)池鉆井液增減量，計算所需壓井液的密度及相關(guān)壓井參數(shù)。

1）壓井液密度計算如式（1）所示：

式中：Wl為壓井液密度，g/cm3；W為鉆柱內(nèi)原鉆井液密度，g/cm3；Δw鉆井液密度增加值，g/cm3；Pd為關(guān)井立管壓力，MPa；H為垂直井深，m；We為安全附加密度，一般附加0.07～0.12 g/cm3。

2）初始循環(huán)壓力及最終循環(huán)壓力計算如下：

式中：PTi為初始循環(huán)壓力，MPa；Pci為壓井低泵速下的循環(huán)壓力，MPa；PTf為終了循環(huán)壓力，MPa。

3）壓井循環(huán)行程所需泵總沖數(shù)計算如下：

式中：VdT為井內(nèi)鉆具內(nèi)容積，L；Vabs為井筒與鉆具環(huán)空容積，L；Cp為泥漿泵每沖排量，L/沖。

4）壓井液整個循環(huán)周行程時間計算如下：

式中：Tab為壓井液充滿鉆桿內(nèi)容積的時間，min；Tbs為壓井液充滿井筒與鉆具環(huán)空容積的時間，min；Spm為泥漿泵泵效率，%。

3 壓井作業(yè)處置過程

3.1 第1階段反循環(huán)壓井

B11井射孔結(jié)束起鉆1柱至射孔段頂準備反循環(huán)壓井，卸頂驅(qū)期間發(fā)現(xiàn)鉆桿內(nèi)和環(huán)空均有完井液溢出，立即關(guān)閉防噴器，同時搶接頂驅(qū)。泥漿泵反循環(huán)完井液壓井，觀察返出大量氣體、原油以及完井液。

3.2 第2階段正循環(huán)排氣壓井

根據(jù)關(guān)井求壓數(shù)據(jù)，導(dǎo)通正循環(huán)流程經(jīng)油氣分離器泥漿泵循環(huán)加重完井液正循環(huán)1.17 g/cm3完井液循環(huán)排氣，觀察返出為大量氣體、原油以及完井液。繼續(xù)正循環(huán)1.17 g/cm3完井液壓井，通過阻流管匯液動節(jié)流閥控制環(huán)空壓力和環(huán)空返出（保持泵入液體體積微大于返出液體體積）使井底壓力保持恒定，監(jiān)測返出液密度1.06～1.11 g/cm3波動，觀察返出液體為大量完井液、氣體及少量原油。緩慢停泵觀察立壓2.5 MPa，套壓1.2 MPa。

3.3 第3階段替入堵漏壓井液

泥漿泵正替配置完成的1.30 g/cm3簡易PRD壓井液，控制泵壓小排量將PRD壓井液頂替至全井筒，通過阻流管匯液動節(jié)流閥控制環(huán)空壓力和環(huán)空返出（保持泵入液體體積微大于返出液體體積），使井底壓力保持恒定，監(jiān)測循環(huán)漏失在逐漸減小。

3.4 第4階段正循環(huán)壓井成功

正循環(huán)1.30 g/cm3簡易PRD壓井液壓井，觀察泥漿池液面穩(wěn)定，循環(huán)期間氣全量逐漸下降至2%以下且呈下降趨勢。緩慢停泵，關(guān)井，觀察立壓0 MPa，套壓0 MPa，打開防噴器，觀察井筒液面緩慢下降且無氣泡，測井筒靜態(tài)漏失1.6 m3/h。

采用反循環(huán)堵漏壓井同時作業(yè)法替入常規(guī)PRD暫堵液堵漏使地層有一定的承壓能力，有效建立環(huán)空液柱壓力逐步平衡地層壓力控制井下溢流和漏失，最終成功處理井漏溢流及壓井作業(yè)。

4 原因分析及對策

1）由于油田的不斷開發(fā)調(diào)整，注采井網(wǎng)不均衡，且儲層局部斷層發(fā)育，儲層連通性差，局部形成高壓圈閉，可能導(dǎo)致臨近的小油組形成不同的壓力系統(tǒng)，經(jīng)過多次開發(fā)調(diào)整的油田完井時宜選用具有屏蔽暫堵性能的完井液，避免儲層漏失過大導(dǎo)致井下復(fù)雜情況的出現(xiàn)[4-5]。

2）由于完井液密度原因造成其他層位井漏，如果井筒液柱壓力高于儲氣層安全控制壓力[6]，宜適當降低完井液密度，如果井筒液柱壓力與儲氣層安全控制壓力平衡，宜在完井液中添加可循環(huán)的堵漏材料。

3）由于井筒環(huán)空循環(huán)壓力過高造成井漏，宜適當降低泥漿泵的循環(huán)排量和泵壓，并在完井液中添加可循環(huán)的堵漏材料。

4）當漏層在儲層下部發(fā)生上噴下漏或地下井噴現(xiàn)象時，宜先堵漏后壓井或壓井堵漏同時進行；如果漏層與儲層垂直井段之間可以利用高密度鉆井液達到整體井筒液柱壓力平衡于儲層壓力狀態(tài)，則先壓井后堵漏[7-9]。如果漏層與儲層垂直井段之間借助于高密度鉆井液不能使整體井筒液柱壓力平衡儲層壓力，采用可降解凝固封堵液分段或一次完成封堵儲層和堵漏。

5 結(jié)論與建議

1）加重材料和堵漏的儲備應(yīng)根據(jù)儲氣層壓力系數(shù)和鉆完井液密度配比情況選擇加重材料；要充分評估儲氣層地層壓力和可能存在的漏噴情況并考慮鉆完井液密度安全附加值，在平臺儲存堵漏材料和滿足壓井循環(huán)要求的加重鉆井液備用。加重材料儲備不足，會延長壓井作業(yè)準備時間，而產(chǎn)生相應(yīng)的不利因素，影響井控方案的決策和實施。

2）溢流或井噴發(fā)生后，選取的壓井方法要根據(jù)溢流或井噴勢態(tài)、井況和現(xiàn)場條件來決定。選取的原則是能使井底壓力保持恒定，通過控壓循環(huán)迅速平衡地層孔隙壓力；同時還要考慮井口裝置、套管及地層的承壓能力。

3）出現(xiàn)“噴漏同存”復(fù)雜井況時，應(yīng)優(yōu)先采用成功率高的反循環(huán)堵漏壓井同時作業(yè)法，提高地層的封堵和承壓能力降低地層漏失，再通過控壓循環(huán)迅速建立環(huán)空液柱壓力平衡地層壓力。

4）建議完善壓力預(yù)測和監(jiān)測系統(tǒng)，研究合理的井身結(jié)構(gòu)，引進發(fā)展新型的堵漏壓井技術(shù)，開展綜合堵漏壓井工藝技術(shù)研發(fā)，努力將處理噴漏共存的復(fù)雜井完井作業(yè)提高到一個新水平，為治理噴漏共存的堵漏壓井提供可靠的技術(shù)保障。