鉆井井控技術(shù)措施優(yōu)化探討

文/張慶軍，中石油渤海鉆探第二鉆井工程分公司

1 引言

為了鉆探出優(yōu)質(zhì)的井筒，滿足油田勘探開發(fā)的需要。優(yōu)化設(shè)計石油工程鉆井工程技術(shù)措施，隨著油田勘探開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，鉆井工程技術(shù)措施也在不斷發(fā)展變化中，從地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)措施的應(yīng)用，自動化鉆井技術(shù)措施的實施，提高鉆井施工的效率，達到預(yù)期的鉆探施工的目標。

2 石油鉆井施工程序

鉆井設(shè)備搬遷進入到新井場后，安裝井架及設(shè)備，達到鉆井設(shè)備的安裝質(zhì)量標準后，才允許開鉆施工。開鉆前進行必要的準備，土方等工程的準備，工具的準備，包括井口工具、手工工具、專用工具以及處理井下事故的常用工具等。井口的準備，對鉆井平臺上的設(shè)備進行檢查驗收，達到開鉆的條件，才能實施一次開鉆，下表層套管，表層固井施工。

3 鉆井施工過程中的井控技術(shù)要點

3.1 立壓控制法

立壓控制法是以壓井過程中的立壓變化規(guī)律為基準，通過調(diào)節(jié)井口節(jié)流閥開度，在井口形成合適的套壓，確保井底壓力足以平衡地層壓力的條件下，排出溢流和重建井筒壓力平衡。W.C.Goins首次在《BlowoutPrevention》一書中正式提出立壓控制方法，NealAdams[10]對壓井作業(yè)中的立壓控制方法進行了詳細闡述。在此基礎(chǔ)上，國外學(xué)者對不同井型的立壓控制方法進行了相關(guān)研究及詳細闡述，為立壓控制方法提供了堅實的理論基礎(chǔ)與實踐經(jīng)驗，立壓控制法是目前國內(nèi)外最為常用的控制方法，在常規(guī)滲透性儲層簡單工況條件下，由于地層壓力安全窗口較寬，采用立壓控制法進行壓井成功率較高；但是，在壓力敏感性儲層等復(fù)雜工況條件下，由于壓力安全窗口較窄，采用立壓控制法進行壓井，存在壓井成功率低、井控安全風(fēng)險大的工程難題。出現(xiàn)上述情況的主要原因是：由于在壓井過程中，井口套壓是否合適需要通過觀察比較立壓來確定，因此立壓控制法是一種間接壓力控制法，是在無法獲取井筒壓力時的一種簡易替代方法，是一種粗放型的壓力控制方法。在實際壓井過程中，由于井口套壓表和立壓表分別位于井筒的兩端，距離為二倍的井深；調(diào)節(jié)節(jié)流閥首先出現(xiàn)的是套壓值，但這個井口套壓值合適與否要根據(jù)對應(yīng)的立壓值來判定；而壓力波傳遞需要時間，導(dǎo)致對應(yīng)的立壓值顯示存在滯后，因此就難以實施連續(xù)的井口套壓調(diào)整，壓力控制精度就難以保證

3.2 欠平衡鉆井工程技術(shù)措施

欠平衡鉆井技術(shù)措施是我國的一項新的鉆井技術(shù)措施。選擇最佳的鉆井液體系，保持井筒的欠平衡條件，減少鉆井施工中對儲層的污染，提高鉆井施工的綠色環(huán)保效應(yīng)。在實際應(yīng)用過程中，結(jié)合井控技術(shù)措施，有效地解決鉆井施工的安全問題。經(jīng)過鉆探施工現(xiàn)場的實踐研究，不斷開發(fā)空氣鉆井技術(shù)措施、泡沫鉆井技術(shù)措施，節(jié)約鉆井施工的成本，提高機械鉆速，獲得最佳的鉆探施工的效果。優(yōu)化設(shè)計產(chǎn)生和保持欠平衡條件的井控技術(shù)措施，研究和開發(fā)產(chǎn)出流體的地面處理技術(shù)措施，應(yīng)用電磁隨鉆測井技術(shù)措施，及時獲得井筒的數(shù)據(jù)資料，達到石油鉆探施工的技術(shù)要求。欠平衡鉆井技術(shù)的發(fā)展趨勢，研究和開發(fā)更有效的欠平衡鉆井液體系，井底導(dǎo)向系統(tǒng)的研制和馬達的優(yōu)化，試驗新型的鉆井液的井控技術(shù)與地面分離系統(tǒng)，集成欠平衡鉆探施工的程序，提高欠平衡鉆井的安全性，提高機械鉆速，達到高效鉆探施工的標準。

3.3 簡化套壓控制法

壓井作業(yè)中，通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥開度的方式，使井口套壓按照設(shè)計的井口套壓值進行變化，以達到維持井底壓力恒定的目的，這就是套壓控制法。套壓控制法是一種直接的壓力控制方法，雖然國內(nèi)外很多學(xué)者對壓井過程中套壓變化規(guī)律進行了研究，但是，套壓控制法卻未能有效的替代立壓控制法，工程實踐的應(yīng)用案例很少。出現(xiàn)上述情況的主要原因是 ：套壓控制法的核心技術(shù)在于井筒壓力（無論是測量或計算）的準確獲取。由于井筒壓力實時測量工具的缺失和多相流動計算的復(fù)雜性，研究中多采用了井底溢流物為氣柱的簡化假設(shè)，與實際情況差異較大，是一種簡化套壓控制法，其井筒壓力控制精度很難超越立壓控制法。因此，簡化套壓控制法無法全面提高井筒壓力控制精度，就需對井筒壓力計算進行精細化處理，力求準確掌握壓井過程中的井筒壓力變化規(guī)律，提高井筒壓力的控制精度。

4 結(jié)語

壓井技術(shù)對于壓力安全窗口較大的滲透性儲層（如砂巖儲層）應(yīng)用效果良好。但是，近年來壓井技術(shù)對于壓力安全窗口較小的壓力敏感性儲層（如裂縫性儲層高壓氣井）多有壓井失敗的案例，成為嚴重影響井控安全的重大難題。調(diào)研分析表明，必須提高壓井過程中的井筒壓力控制精度，才能滿足壓力敏感性儲層的要求，提高壓井成功率。因此，精準控制井筒壓力是壓井技術(shù)的發(fā)展趨勢。保證機械鉆速，按照鉆井施工設(shè)計的要求，鉆探出優(yōu)質(zhì)的井眼軌跡，滿足鉆井施工的技術(shù)要求。