低滲高壓區(qū)塊鉆完井井控技術(shù)研究與應(yīng)用

孫 超

（大慶鉆探工程公司鉆井二公司，黑龍江大慶163413）

D 油田G 區(qū)塊具有典型的壓力高、降壓緩慢的特征，同時(shí)，儲(chǔ)層裂縫發(fā)育，鉆井液密度設(shè)計(jì)窗口較窄，甚至為負(fù)窗口。這些因素將對調(diào)整井鉆井安全和質(zhì)量造成較大影響。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近年該區(qū)塊平均使用鉆井液密度在1.70g/cm3以上，油氣侵發(fā)生率25.86%，固井質(zhì)量優(yōu)質(zhì)率僅為50%左右，管外冒發(fā)生率超過7%，鉆完井施工過程中井控風(fēng)險(xiǎn)極大。因此，針對該區(qū)塊進(jìn)行鉆完井井控技術(shù)研究，對指導(dǎo)該區(qū)塊鉆完井的施工具有重要意義。

1 低滲高壓區(qū)塊鉆完井施工難點(diǎn)

（1）目的層壓力高。該區(qū)鉆探目的層葡萄花油層已注水開發(fā)，滲透率低，連通性較差，注水井自然降壓速度慢，截止到鉆井前，最高注水井井口剩余壓力達(dá)到17.1MPa，鉆井中易發(fā)生油氣侵，井控風(fēng)險(xiǎn)極大；

（2）H 和P 油層氣層發(fā)育。該區(qū)H 油層埋深505～810m，P 油層頂平均埋深為1260m，特別是P 油層位于斷層頂部位置，氣體發(fā)育且壓力較高，鉆井中易發(fā)生氣侵和井噴復(fù)雜；

（3）鉆井液密度窗口為負(fù)。根據(jù)采壓力預(yù)測結(jié)果和實(shí)鉆情況，該井區(qū)需要使用的鉆井液密度范圍為1.65～1.75g/cm3，而該區(qū)破裂壓力梯度實(shí)測最低為1.35，無鉆井液密度設(shè)計(jì)窗口，井漏的風(fēng)險(xiǎn)大，井漏誘發(fā)井控復(fù)雜風(fēng)險(xiǎn)高；

（4）設(shè)計(jì)井組井斜大、位移大，易發(fā)生工程復(fù)雜事故。該區(qū)塊設(shè)計(jì)井組為大平臺(tái)井組設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)最大井底位移超過1500m，最大井斜68.62°，水垂比1.32，防卡難度大，一旦發(fā)生井下復(fù)雜處理難度較大，井控風(fēng)險(xiǎn)也隨之升高。

（5）井控復(fù)雜發(fā)生率高。2018 年在該區(qū)塊共鉆井24 口，其中12 口井發(fā)生不同程度的油氣侵、井涌和井漏復(fù)雜，復(fù)雜發(fā)生率極高，且一口井多種復(fù)雜并存。

2 低滲高壓區(qū)塊井控技術(shù)研究

為了降低低滲高壓區(qū)塊井控風(fēng)險(xiǎn)，通過鉆井液密度設(shè)計(jì)、密度監(jiān)控技術(shù)、安全鉆井液技術(shù)、井控安全措施等方面的研究，實(shí)現(xiàn)了低滲高壓區(qū)塊安全鉆井，達(dá)到提高鉆完井施工時(shí)效的目的，

2.1 鉆井液密度設(shè)計(jì)方法研究

根據(jù)該鉆井區(qū)塊的歷史鉆井資料和采油廠提供的壓裂數(shù)據(jù)，確定本區(qū)塊地層破裂壓力系數(shù)為1.72，即鉆井液密度超過1.72g/cm3時(shí)，鉆井井漏的風(fēng)險(xiǎn)較大。因此該區(qū)塊鉆井液密度設(shè)計(jì)的原則是在不發(fā)生嚴(yán)重油氣侵的前提下，優(yōu)化壓差，降低鉆井液密度，最大程度地減少井漏復(fù)雜的發(fā)生。由相關(guān)資料可以看出，區(qū)塊內(nèi)壓力系數(shù)超過1.72的井共計(jì)14口，按常規(guī)鉆井液密度設(shè)計(jì)方法，鉆井液密度大于地層破裂壓力，面臨較大的井漏風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致無法鉆井。

鉆井液密度設(shè)計(jì)時(shí)要統(tǒng)籌地層壓力系數(shù)與安全負(fù)壓差，同時(shí)兼顧地層破裂壓力，該鉆井區(qū)塊密度設(shè)計(jì)公式為：

式中：ρm——鉆井液密度；

ρr——可忍受地層壓力系數(shù)；

Δρa(bǔ)——環(huán)空壓耗系數(shù)；

ρλ——啟動(dòng)壓力系數(shù)。

設(shè)計(jì)鉆井液密度時(shí)，如果預(yù)測地層壓力小于地層破裂壓力，則鉆井液密度低于預(yù)測密度0.02～0.05為合適的鉆井液密度。如果預(yù)測地層壓力高于地層破裂壓力，要精確計(jì)算啟動(dòng)壓力梯度，環(huán)空壓耗系數(shù)，確定可以忍受的最大侵入量來綜合確定鉆井液密度。

2.2 密度監(jiān)控技術(shù)及快速加重裝置

由于采用負(fù)窗口鉆井液密度，在鉆井過程中面臨較高的復(fù)雜發(fā)生危險(xiǎn)，對鉆井液密度的監(jiān)控和及時(shí)快速反應(yīng)是保證鉆井安全的必要措施。

（1）為此安裝了鉆井液密度監(jiān)控儀，實(shí)現(xiàn)了對鉆井液密度的全過程監(jiān)控。發(fā)現(xiàn)密度異常，自動(dòng)報(bào)警，能夠及時(shí)采取相關(guān)的措施，避免出現(xiàn)后續(xù)復(fù)雜。

（2）為了應(yīng)對突發(fā)情況配備了重晶石粉罐，在鉆進(jìn)過程中，井場備40t以上的重晶石粉。該設(shè)備以壓縮空氣為動(dòng)力加重鉆井液，具有快速加重的能力，可以在40min 內(nèi) 將 60m3鉆 井 液 密 度 由1.30g/cm3提 高 到1.70g/cm3，效率是人工加重的三倍以上。在發(fā)生嚴(yán)重油氣水侵時(shí)，能夠快速提高鉆井液密度，實(shí)現(xiàn)井口有效控制。

通過密度監(jiān)控技術(shù)，保持了較低的鉆井液密度，即沒有發(fā)生嚴(yán)重油氣侵，也有效降低了井漏發(fā)生率，收到了良好的效果。

2.3 區(qū)塊井控安全保障措施

（1）本區(qū)塊原設(shè)計(jì)安裝7MPa 防噴器，因本井井斜較大、地理位置特殊原因按水平井升級(jí)管理，本井安裝21MPa防噴器，并安裝壓井管匯、節(jié)流管匯及回收管線。

（2）防噴器中心與井口中心對齊，減少鉆進(jìn)中井架擺動(dòng)。井口兩側(cè)預(yù)留放噴通道，主放噴管線接出井口30m。遠(yuǎn)控臺(tái)距井口不小于15m。

（3）做好一次井控工作，防止因井內(nèi)壓力失衡誘發(fā)井噴。備用旋塞閥，防噴單根靈活好用。本井儲(chǔ)備重晶石粉不少于30t。

（4）從鉆開油氣層前100m 開始坐崗，坐崗至完井固井候凝結(jié)束為止。非油層每小時(shí)填寫一次坐崗記錄。進(jìn)入油層前50m開始，每30min記錄一次，起下鉆桿每3 柱或1 柱鉆鋌（最長不超過30min）記錄一次，異常情況加密測量。

（5）鉆井班組應(yīng)按鉆進(jìn)、起下鉆桿、起下鉆鋌和空井四種工況進(jìn)行防噴演習(xí)。每個(gè)班組必須熟練掌握，確保關(guān)井“黃金三分鐘”。

（6）鉆井施工期間，鉆井隊(duì)干部24h井場值班，檢查崗位井控職責(zé)履行和制度落實(shí)情況，發(fā)現(xiàn)井控問題隱患督促立即整改。井控裝備試壓、防噴演習(xí)、處理溢流及井漏等井下復(fù)雜情況時(shí)，值班干部在現(xiàn)場進(jìn)行組織指導(dǎo)。

（7）班組每班檢查各部位螺栓是否緊固，工程技術(shù)員對井控設(shè)備負(fù)全面責(zé)任。

（8）起鉆前短起15柱鉆具測后效，計(jì)算油氣上竄速度。起鉆前充分循環(huán)井內(nèi)鉆井液，使其性能均勻，符合設(shè)計(jì)要求。起鉆桿時(shí)每3柱、起鉆鋌時(shí)每1柱向環(huán)空灌滿鉆井液，若鉆具水眼堵塞，起鉆中應(yīng)每柱灌滿鉆井液一次或連續(xù)灌注，做好校核、記錄，發(fā)現(xiàn)異常，立即報(bào)告。

（9）若靜止或下鉆時(shí)間過長，應(yīng)分段循環(huán)鉆井液。鉆井隊(duì)落實(shí)好起下鉆“雙盯”工作。

（10）測井前井內(nèi)情況應(yīng)正常、穩(wěn)定，若電測時(shí)間將要大于安全作業(yè)時(shí)間時(shí)，應(yīng)中途通井循環(huán)。

2.4 安全鉆井液技術(shù)

良好的鉆井液不僅能實(shí)現(xiàn)快速優(yōu)質(zhì)鉆井施工，還能有效預(yù)防各種井下復(fù)雜事故，尤其是對井控風(fēng)險(xiǎn)的控制起到了至關(guān)重要的作用。G 區(qū)塊地層復(fù)雜，井型施工難度大，易誘發(fā)井控復(fù)雜事故。

應(yīng)用鉆井液逐級(jí)防漏技術(shù)，有效預(yù)防了井漏復(fù)雜的發(fā)生，杜絕了井漏誘發(fā)井控事故的發(fā)生。

該區(qū)塊Y 二三段地層微裂縫發(fā)育，高密度條件下裂縫張開易形成漏失通道，導(dǎo)致井漏。葡萄花油層由于注水開采，孔隙有不斷擴(kuò)大的趨勢，鉆進(jìn)時(shí)在高密度條件下易發(fā)生滲漏。針對該區(qū)塊漏失的不同情況，優(yōu)選不同粒徑和尺寸的封堵材料，應(yīng)用逐級(jí)封堵技術(shù)，從上到下逐級(jí)封堵不同的漏失層位，通過提高各漏層的井壁承壓能力，堵塞漏失通道達(dá)到預(yù)防井漏的目的。

（1）Y 二三段地層微裂縫優(yōu)選多功能高效復(fù)合封堵材料進(jìn)行封堵。優(yōu)選多功能復(fù)合封堵材料對Y二三段地層微裂縫進(jìn)行封堵，封堵材料包括改進(jìn)的封堵劑和改性瀝青。改進(jìn)的封堵劑粒徑尺寸范圍更廣，封堵性更強(qiáng)，對孔隙和裂縫均有高效封堵作用。改性瀝青可以在巖石表面形成一層“致密瀝青質(zhì)膜”，有效封堵微小裂縫。

（2）P油層應(yīng)用封孔成膜封堵技術(shù)。該技術(shù)主要是利用成膜聚合物在地層孔隙吸水分散成膠束，依靠聚合物膠束吸附力及其可變形性，協(xié)同惰性固體顆粒填充作用及纖維架橋作用，在井壁巖石孔隙處形成致韌的膜，達(dá)到了封孔的效果。此外鉆進(jìn)時(shí)加入0.5%的多功能石墨顆粒，既可以封堵小的地層孔隙，又可以起到潤滑效果。

3 典型井井控風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防

3.1 施工井概況及復(fù)雜情況

該區(qū)塊內(nèi)X28-56井，井斜65.8°，井底位移1460m，施工中隨鉆存儲(chǔ)式測井下測到底，上測2柱（3根每柱）后循環(huán)（排凈后效，鉆井液最低密度1.35g/cm3）；繼續(xù)上測，起3柱鉆桿后副司鉆匯報(bào)井口未能灌入鉆井液，決定接方鉆桿循環(huán)，接好方鉆桿后，上提鉆具遇卡，循環(huán)正常（鉆井液密度1.71g/cm3，粘度56s）。

3.2 復(fù)雜處理及井控風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防

7月8日經(jīng)過多次處理后未能解卡，決定采取泡油解卡。由于該井多次發(fā)生油氣侵，井控風(fēng)險(xiǎn)大，考慮到井控安全的需要，20:00～21:05 分段注入混合油，浸泡井段：1534～1434m和900～700m；21:00～7月9日8:00浸泡、活動(dòng)鉆具未解卡。7 月9 日14:00～15:15 注入混合油35t，卡點(diǎn)以下全段泡油（浸泡井段：700～1534m）；15:15～17:00浸泡、活動(dòng)鉆具，17:00解卡。二次泡油過程中，由于全段泡油，井筒內(nèi)平均密度僅為1.14g/cm3，替完油浸泡30min 后，出水口開始少量返漿并持續(xù)不斷，30min后返漿量增大，關(guān)井觀察套壓，30min后套壓升至5MPa，為保證井控安全，決定提前循環(huán)將井筒內(nèi)剩余油替掉，打開封井器后活動(dòng)鉆具嘗試解卡，17：00成功解卡，循環(huán)替油過程中，鉆井液密度最低0.8g/cm3，泥漿分配器有明顯氣侵顯示。鉆井液密度循環(huán)正常后，繼續(xù)上測，后續(xù)測井正常。

4 結(jié)論

（1）低滲高壓區(qū)塊井控技術(shù)可以有效降低鉆完井施工過程中的井控風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)安全鉆井的目的。

（2）鉆井液密度設(shè)計(jì)方法及密度監(jiān)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鉆井液密度精確設(shè)計(jì)和監(jiān)控，能夠及時(shí)有效預(yù)防井控復(fù)雜的發(fā)生。

（3）安全鉆井液技術(shù)有效預(yù)防了油層井漏復(fù)雜的發(fā)生，避免了井漏誘導(dǎo)井控事故的風(fēng)險(xiǎn)。