欠平衡鉆井工藝及裝備在漏失井鉆井中的應(yīng)用

余漣

摘要：漏失井的主要因素為地層中間存在溶洞、孔隙或者縫隙，地層的壓力比較鉆井液的液柱壓力較小就會(huì)引起井漏。采用欠平衡鉆井工藝能夠有效解決鉆井液滲入地層或者出現(xiàn)漏失的情況，能夠有效避免工程出現(xiàn)復(fù)雜的情況，也能夠?qū)τ蜌鈱舆M(jìn)行保護(hù)。本文對(duì)漏失井的類型進(jìn)行了分析，對(duì)欠平衡鉆井的概念和技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了闡述，研究分析了欠平衡鉆井工藝和設(shè)備在漏失井鉆井中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：欠平衡鉆井;漏失井鉆井;工藝應(yīng)用

欠平衡井鉆井工藝能夠在控制井口的情況下通過采用低密度的鉆井液或者降低鉆井液的密度來降低井底的壓力，有效防治鉆井液滲入地層或者漏失的情況。欠平衡鉆井工藝和設(shè)備被廣泛應(yīng)用在世界各地的鉆井工程中，通過使用低密度鉆井液來獲得最大的效益，其主要優(yōu)勢(shì)在于能夠避免鉆井液的漏失和地層滲入。

1、漏失井的類型

1.1 裂縫型

這種類型的漏失井主要分為天然型和誘導(dǎo)型良好總，實(shí)際工作過程中能夠發(fā)現(xiàn)其裂縫具有較大的差異，長(zhǎng)度的跨度最小幾厘米最大數(shù)千米，具有不同的表現(xiàn)形態(tài)，發(fā)育不是均勻狀態(tài)，受靜液柱壓力的影響會(huì)出現(xiàn)閉合或者張開的狀態(tài)。如果井壁和地層裂縫處于連接的狀態(tài)，一旦液柱壓力大于地層壓力，裂縫就會(huì)張開，導(dǎo)致鉆井液的漏失。對(duì)以往的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)能夠發(fā)現(xiàn)鉆井液漏失的速率受到裂縫長(zhǎng)度、寬度、發(fā)育程度、地層聯(lián)通效率以及井底壓力差的影響，分析時(shí)需要對(duì)全面情況進(jìn)行綜合分析。

1.2 滲透型

這類漏失井主要出現(xiàn)在滲透性良好和膠結(jié)性較差的地層環(huán)境當(dāng)中，漏失速率需要根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行分析，通常處于1-5m3/h不等的狀態(tài)。一旦壓差增加，漏失速率就會(huì)加大。

1.3 縫洞型

這類漏失井主要分為孔洞型和裂縫+孔洞型兩種，具有較高的復(fù)雜聯(lián)通性，分布具有隨機(jī)性且不均勻發(fā)育，應(yīng)力敏感特性對(duì)比其他類型更強(qiáng)。通常出現(xiàn)這類漏失井時(shí)，應(yīng)力狀態(tài)就會(huì)被破壞，巖石的應(yīng)力被釋放后會(huì)出現(xiàn)新的裂縫。對(duì)比其他類型，這種類型的漏失量更大漏失速率更快。

2、欠平衡鉆井工藝和技術(shù)分析

2.1 工藝

欠平衡鉆井工藝可以概括為利用自然或者人工的方法來降低鉆井液的液柱壓力，讓鉆井過程中的井筒處于內(nèi)負(fù)壓的狀態(tài)。這項(xiàng)工藝的基本流程是將旋轉(zhuǎn)控制頭安裝在常規(guī)的環(huán)形防噴器上，采用泡沫鉆井液、低密度鉆井液或者在鉆井液中注入天然氣、氮?dú)獾?，確保環(huán)空液柱的壓力能夠小于地層的壓力。旋轉(zhuǎn)防噴器的節(jié)流管和控制頭能夠有效控制井口的壓力，對(duì)井底的負(fù)壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保井內(nèi)的油氣能夠有序地進(jìn)入，通過循環(huán)系統(tǒng)達(dá)到分離的狀態(tài)。對(duì)于地層壓力較高的區(qū)域可以充分利用自然條件來達(dá)到負(fù)壓效果，降低鉆井的投入成本。地層壓力較低的狀態(tài)可以采用人工方法來達(dá)到負(fù)壓效果，但這種方法需要配備成套的制劑和設(shè)備，成本較高。

2.2技術(shù)分析

2.2.1負(fù)壓值確定和控制的過程

負(fù)壓值代表隨鉆產(chǎn)油氣量和單位負(fù)壓產(chǎn)油氣量，隨鉆產(chǎn)油氣量代表著地層壓力最低的部分處于負(fù)壓狀態(tài)的時(shí)候各個(gè)產(chǎn)層的隨轉(zhuǎn)產(chǎn)油氣量綜合，確定負(fù)壓值能夠在多套地層壓力體系中采用地層壓力最低的部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保整體壓力體系能夠始終處于負(fù)壓的狀態(tài)。平衡壓力指的是水平段長(zhǎng)度超過一定值的情況下鉆頭的狀態(tài)，因此在設(shè)計(jì)水平井的負(fù)壓值是應(yīng)當(dāng)對(duì)水平段的長(zhǎng)度進(jìn)行充分的考慮。井口的設(shè)備需要考慮到其除液和除氣的能力是否對(duì)負(fù)壓值的設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響，井口的防噴設(shè)備也需要考慮到其工作壓力是否對(duì)負(fù)壓值設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響。隨鉆產(chǎn)油氣量上升時(shí)井口的回壓會(huì)受到鉆井液液柱壓力的影響出現(xiàn)波動(dòng)，因此可以根據(jù)負(fù)壓值來選擇除油氣設(shè)備以及分離設(shè)備的外旋轉(zhuǎn)防噴器。欠平衡鉆井的穩(wěn)定運(yùn)行大前提是井眼的穩(wěn)定，負(fù)壓差的大小會(huì)對(duì)井底負(fù)壓值產(chǎn)生直接的影響，嚴(yán)重會(huì)出現(xiàn)出砂、井眼坍塌等情況，需要從綜合的角度來對(duì)負(fù)壓值進(jìn)行選擇。欠平衡壓差的設(shè)計(jì)合理與否也需要對(duì)井壁、井底壓力的波動(dòng)對(duì)地層是否造成影響進(jìn)行深入考慮?？梢愿鶕?jù)欠平衡鉆井的地面控制系統(tǒng)結(jié)合套管、立管通過軟件來調(diào)節(jié)井口的回壓和鉆井液的密度，對(duì)井底負(fù)壓差進(jìn)行有效的控制。

2.2.2欠平衡鉆井液的選擇

鉆井是否能夠處于負(fù)壓狀態(tài)，欠平衡鉆井液的選擇非常關(guān)鍵。在自然條件允許的情況下不需要對(duì)鉆井液進(jìn)行外加制劑的添加，也無需采用相關(guān)的設(shè)備，應(yīng)用成本較低。如果自然條件不允許則需要進(jìn)行人工調(diào)節(jié)鉆井液或者采用低密度的鉆井液來確保鉆井處于負(fù)壓狀態(tài)。人工調(diào)節(jié)需要通過專業(yè)設(shè)備和輔助設(shè)備，運(yùn)行成本較高。在選擇鉆井液時(shí)需要對(duì)地質(zhì)條件、井的類型以及井的結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分的考慮，對(duì)儲(chǔ)層的孔隙壓力、物性、負(fù)壓值的設(shè)計(jì)等相關(guān)參數(shù)也需要全面考慮。另外還需要考慮鉆井液的物理性能和對(duì)井壁穩(wěn)定性是否存在影響，也要對(duì)鉆井液的攜屑能力進(jìn)行考慮，確保能夠安全施工。

2.2.3井底壓力控制技術(shù)

欠平衡鉆井工藝的關(guān)鍵在于對(duì)井底壓力的控制，井底壓力值的設(shè)計(jì)和操控失誤都會(huì)導(dǎo)致鉆井安全事故的發(fā)生，輕者油氣污染、產(chǎn)能降低，重者引發(fā)井漏。能夠影響井底壓力值的因素包括：地層的參數(shù)、泵排量、井筒尺寸、氣體注入的速度、注氣的方式、控制閥和節(jié)流閥的開度、下鉆起鉆的操控以及修理等。

3、欠平衡鉆井工藝及裝備在漏失井鉆井中的應(yīng)用

3.1 常規(guī)復(fù)雜地層處理

鉆進(jìn)先漏后涌或者既漏又涌的復(fù)雜漏失地層中時(shí)，不應(yīng)只考慮如何堵漏，而是應(yīng)當(dāng)考慮最大限度降低鉆井液的密度，這樣能夠有效減輕和解決鉆井液的漏失問題。采用欠平衡鉆井工藝和設(shè)備能夠確保鉆井能夠安全施工，能夠有效避免儲(chǔ)層被污染，具有其他常規(guī)鉆井無法代替的優(yōu)勢(shì)。

3.2 潛山復(fù)雜地層處理

鉆進(jìn)既漏又涌的潛山復(fù)雜地層時(shí)，在調(diào)整ECD并且確保沒有大量漏失的大前提下采用欠平衡鉆井工藝和裝備能夠通過節(jié)流閥向井口試壓來限制溢流，有效控制漏失等情況。

3.3地層壓力低的處理

地層壓力系數(shù)低于0.8的地層可以采用充氣鉆井液來降低液柱壓力，氣液比可以在25或者以上，通過大充氣量來降低液柱壓力。目前發(fā)達(dá)國(guó)家在進(jìn)行超低壓地層鉆井工作時(shí)會(huì)采用霧流體或者充氣泡沫作為循環(huán)的介質(zhì)。通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和應(yīng)用能夠有效滿足特殊地層的漏失井欠平衡鉆井需求。

結(jié)束語：

油氣鉆井的過程中因地層原因經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)漏失的情況，漏失類型的不同表征也各不相同，為提升開采的效率和質(zhì)量，避免生態(tài)污染，采用欠平衡鉆井工藝和設(shè)備能夠有效防治漏失的問題，有效提升鉆井作業(yè)的效率和質(zhì)量。

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