淺氣區(qū)長井段取芯井鉆井井控技術(shù)研究與應(yīng)用

勾廣洲

（大慶鉆探工程公司鉆井二公司，黑龍江大慶 163413）

為了有效評價待鉆區(qū)主力油層剩余油情況，摸清淺部地層淺氣層的分布情況，為該區(qū)塊布井做出有力指導(dǎo)，設(shè)計L5-P201井進(jìn)行淺部地層和油層兩段取芯施工，設(shè)計取芯800m，待鉆井地理位置位于采油六廠北外環(huán)路北側(cè)410m，作業(yè)大隊西側(cè)500m,設(shè)計井600m范圍內(nèi)共有注水井套損16口，套損類型主要為變形（6口）、錯斷（7口）、外漏（1口）、破裂（2口），且淺氣層充分發(fā)育，鉆完井施工中井控風(fēng)險較大，因此，開展淺氣層長井段取芯井鉆完井井控技術(shù)研究，對在該區(qū)塊鉆完井的施工具有重要指導(dǎo)意義。

1 L區(qū)塊淺氣區(qū)地層難點提示

（1）井控風(fēng)險級別：設(shè)計井位于淺氣外擴(kuò)區(qū)域，為二級井控風(fēng)險井。

（2）防 碰 提 示：設(shè) 計 井 距 老 井L5-2701（X：68437.00,Y：14422.00）井39m，L5-PS2708（X：68383.00,Y：14485.00）井54m，注意防碰。

（3）設(shè)計井位于淺氣區(qū)、氣頂氣區(qū)，施工時注意防噴；L油田歷年來多次發(fā)生井噴復(fù)雜，特別是固后井噴，井噴防控工作尤為重要。

（4）S爾圖、P花、G臺子油層受注水開發(fā)影響，存在異常高壓，鉆井過程中存在油氣水侵、井涌、井噴風(fēng)險。

（5）S一組、P一組破裂壓力較低，施工時注意防漏。

（6）L油田由于長期注水開發(fā)，高滲主力油層水洗嚴(yán)重，長期沖刷，造成膠結(jié)物逐漸減少膠結(jié)強(qiáng)度下降，地層穩(wěn)定性降低，易出現(xiàn)井徑擴(kuò)大，影響測井和固井質(zhì)量。

（7）該井位于淺氣層區(qū)，需要多次起下鉆取芯作業(yè)，要求每次起鉆密度加至設(shè)計上限，觀察好井口，嚴(yán)防起鉆抽噴。

2 淺氣層長井段取芯井井控技術(shù)難點研究及對策

為了有效控制淺氣層長井段取芯井井控風(fēng)險，提高鉆完井施工時效，通過地層壓力預(yù)測、鉆關(guān)方案及鉆井液密度設(shè)計、精細(xì)地層壓力預(yù)測、井控措施保障、工程技術(shù)方案制定、鉆井液技術(shù)保障等方面的研究，降低了淺氣區(qū)長井段取芯井鉆完井施工井控風(fēng)險，現(xiàn)場應(yīng)用后達(dá)到了安全高效施工的目的。

2.1 精細(xì)氣層壓力預(yù)測

準(zhǔn)確預(yù)測氣層、儲層的壓力，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果準(zhǔn)確確定鉆完井施工中鉆井液的密度，可以有效保證鉆完井施工井控安全，預(yù)防井下復(fù)雜的發(fā)生。

氣庫內(nèi)氣層處于相對密封的環(huán)境，氣層壓力與氣井的生產(chǎn)狀態(tài)密切相關(guān)。為了確保氣庫密封，氣層的壓力略低于氣庫外部的地層壓力，在正常生產(chǎn)條件下，控制氣層壓力波動范圍在1MPa以內(nèi)。鉆井期間，注氣井停住7d后的穩(wěn)定井口壓力可以作為推算氣層壓力的主要依據(jù)。在氣井內(nèi)無液柱的情況下，井口壓力直接反映氣層壓力，如果氣井內(nèi)有液柱，則氣層壓力為液柱壓力加井口壓力，根據(jù)氣層壓力預(yù)測結(jié)果確定鉆井液密度設(shè)計方法，保證鉆井安全。根據(jù)氣體特點，待鉆井氣層壓力系數(shù)可以用公式進(jìn)行計算：

式中：ρ——氣層壓力系數(shù)；

P——氣層壓力，MPa；

H——氣層埋深，m。

L6-PS1508井2017年1月薩一組氣層的預(yù)測壓力系數(shù)：

2.2 地層壓力預(yù)測

2.2.1 地層壓力情況

淺氣層取得1口井原始地層壓力資料，相關(guān)數(shù)據(jù)如

由表1可以看出，該區(qū)塊產(chǎn)層中部深度599.5m，地表1 所示。層壓力6.14MPa,壓力系數(shù)1.04。

表1 鄰區(qū)產(chǎn)層實測壓力表

設(shè)計井600m范圍內(nèi)注入井測壓5口，壓力系數(shù)1.42～1.95；采出井測壓6口，壓力系數(shù)1.03～1.24。

根據(jù)對鉆井區(qū)塊地層壓力測試資料分析，結(jié)合淺氣層發(fā)育情況、注水井動靜態(tài)資料、斷層發(fā)育情況及以往已鉆井的資料綜合分析，設(shè)計井壓力系數(shù)預(yù)計1.50左右。

2.2.2 地層破裂壓力情況

設(shè)計井區(qū)塊實測地層破裂壓力情況：S二組最低破裂壓力梯度為1.77MPa/100m；S三組最低破裂壓力梯度為1.78MPa/100m；P一組最低破裂壓力梯度為1.36MPa/100m；P二組最低破裂壓力梯度為1.67MPa/100m；G一組最低破裂壓力梯度為1.66MPa/100m；G二組最低破裂壓力梯度為1.53MPa/100m。

2.3 鉆關(guān)方案及鉆井液密度設(shè)計

（1）設(shè)計鉆關(guān)方案。為有效降低鉆井期間的地層壓力，確保鉆井安全，對距設(shè)計井450m以內(nèi)的注水井實施鉆關(guān)降壓，300m以內(nèi)范圍的注水井建議提前7～15d，井口剩余壓力不高于2.0MPa；300～450m范圍的注水井井口剩余壓力不高于3.0MPa

注：采油廠要求鉆關(guān)范圍300m，15d，共計關(guān)井15口。

（2）鉆井液密度設(shè)計。

一次開鉆：設(shè)計井要求混漿開鉆，鉆井液密度控制在1.40～1.45g/cm3。

二次開鉆：設(shè)計井位于淺氣區(qū)及氣頂氣區(qū)，要求泥漿開鉆，鉆井液密度控制在1.40～1.45g/cm3。

油層鉆井液密度：預(yù)計鉆井液密度在1.55～1.60g/cm3，實鉆時可根據(jù)注入井鉆關(guān)降壓、油氣水顯示等情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

2.4 淺氣區(qū)長井段取芯井井控技術(shù)保障措施

（1）本井升級管理，按一級井控風(fēng)險井管理。

（2）井控專職人員24h駐井監(jiān)管。

（3）安裝21MPa單閘板防噴器，節(jié)流管匯及鉆井液回收管線。主放噴管線接出井口50m，放噴口前挖4m（寬）×10m（長）×2.5m（深）排污池，并在遠(yuǎn)端設(shè)置擋墻。預(yù)留副放噴通道，并備用鉆桿及基墩。

（4）現(xiàn) 場儲 備 加重 材 料30t、1.80g/cm3鉆 井液40m3，儲備鉆井液罐有攪拌和處理裝置，并有外輸設(shè)備。

（5）各次開鉆過程中，鉆井液密度不低于下限，起鉆密度達(dá)到設(shè)計上限。

（6）從一開開始坐崗，坐崗至完井固井候凝結(jié)束為止。起鉆鉆井隊值班干部全程參與坐崗，與駐井專家共同負(fù)責(zé)。

（7）起鉆速度不大于0.5m/s（淺氣層起鉆速度不大于0.2m/s），每起3柱鉆桿或1柱鉆鋌向井內(nèi)灌注一次鉆井液，并核對灌入體積。灌入量小于鉆具體積時，接方鉆桿循環(huán)。

（8）鉆具泥包、井眼不暢起鉆，接方鉆桿循環(huán)處理，懸重、泵壓正常后，用方鉆桿以甩單根的形式甩2柱，正常后方可恢復(fù)正常起鉆。

（9）二開前，四個鉆井班組熟練掌握鉆進(jìn)、起下鉆桿、起下鉆鋌和空井四種工況下的防噴演習(xí)。

（10）鉆井施工期間，鉆井隊干部24h井場值班，檢查崗位井控職責(zé)履行和制度落實情況，發(fā)現(xiàn)井控問題隱患，督促立即整改。

（11）班組每班檢查防噴器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。

（12）每起鉆前活動備用旋塞閥、防噴器閘板及液動放噴閥，充分循環(huán)井內(nèi)鉆井液，使其密度均勻，進(jìn)出口密度差不超過0.02g/cm3。

（13）井內(nèi)有鉆鋌或泥包鉆具時，每次起鉆至500m、140m循環(huán)鉆井液一周，并測量返出鉆井液密度，直至與進(jìn)液密度相符。

（14）起鉆完及時下鉆，檢修設(shè)備時應(yīng)保持井內(nèi)至少有200m鉆具，嚴(yán)禁在空井情況下檢修設(shè)備。

（15）各次取芯筒出井后，防噴立柱入井，并關(guān)閉旋塞閥，安排專人觀察井口，發(fā)現(xiàn)溢流立即關(guān)閉防噴器。下入取芯筒前，打開旋塞閥，防噴立柱起出井口，置于待命位置。

（16）發(fā)生井涌、井噴險情時，打開液動放噴閥，關(guān)閉閘板導(dǎo)流放噴，配制原鉆井液密度附加0.2g/cm3、體積為井眼容積2倍的壓井液循環(huán)壓井。

（17）本井為淺氣區(qū)高危井，驗收不合格，嚴(yán)禁開鉆。

2.5 淺氣區(qū)長井段取芯井工程技術(shù)方案

2.5.1 取芯過程技術(shù)要求

（1）取芯鉆頭接近井底時，要緩慢地轉(zhuǎn)動鉆具，鉆壓（5～10kN）由小到大地鉆進(jìn)，待鉆完0.2～0.3m后，方可逐漸加至設(shè)計鉆壓鉆進(jìn)，送鉆力求均勻，嚴(yán)防溜鉆。取芯鉆進(jìn)中，無特殊情況，鉆頭不得提離井底，盡量避免中途停鉆。

（2）取芯鉆進(jìn)最后0.3～0.5m，要比原鉆壓增壓1/4～1/3鉆進(jìn)，使巖芯變粗，利于巖芯爪抓牢巖芯。割芯時上提拉力，不超過原懸重150kN。如上提鉆具超過鉆具壓縮距，而不增加懸重，應(yīng)起鉆。

（3）取芯筒管徑較粗，鉆進(jìn)過程中井眼擴(kuò)大率小，井內(nèi)環(huán)空通道窄，取芯過程中要求低泵壓，泥漿返速低，造成巖屑清理不干凈，因此要求切實維護(hù)好泥漿性能，按要求加入潤滑劑，割芯顯示明顯的情況下，割芯結(jié)束后循環(huán)一周，充分返出井底巖屑，避免發(fā)生卡鉆事故和下鉆不到底的現(xiàn)象。

（4）起鉆做到操作平穩(wěn)、輕提輕放、慢卸，防止鉆具猛烈擺動。

（5）起鉆到巖芯筒時，在卸取芯鉆頭之前，應(yīng)先把密閉絲堵卸掉，防止出現(xiàn)意外。

2.5.2 工程事故預(yù)防

（1）加強(qiáng)鉆井液管理，要求鉆井液密度達(dá)到設(shè)計上限值，確保井控安全；維護(hù)好鉆井液性能符合設(shè)計要求，提高鉆井液潤滑性和抑制性，嚴(yán)格控制鉆井液失水，使用好固控設(shè)備，清除鉆井液中的無用固相含量，保持井筒清潔暢通，防止鉆鋌、鉆頭與穩(wěn)定器泥包；

（2）鉆臺工具鉗頭、鉗牙、榔頭、扳手、螺栓及其他小工具要加強(qiáng)管理，明確數(shù)量，使用過程中必須有系尾繩、保險鏈等措施，在鉆進(jìn)過程中井口不允許有任何無關(guān)工具，起完鉆后井口要及時蓋好，保護(hù)好井口防止井下落物；

（3）鉆進(jìn)期間副司鉆要密切注視泵壓的變化，如有異?；蛟O(shè)備出現(xiàn)問題時應(yīng)停鉆檢查。因故中途停鉆時，有條件要循環(huán)鉆井液一周后停泵或想辦法活動鉆具，或?qū)@具起到安全井段，如打開油層，能起鉆的，必須要起到油頂以上，鉆具在井內(nèi)靜止時間不超過3min，上提下放不少于5m；因故不能活動時，及時用拖拉機(jī)活動鉆具；

（4）起下鉆施工中要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，確保安全；由于本井存在淺氣層發(fā)育，要求起鉆速度控制在0.1m/s以內(nèi)（即起出一柱鉆具時間在3min以上），增加副司鉆和泥漿大班雙坐崗，確保杜絕井控險情發(fā)生；如起鉆遇卡或下鉆遇阻上提或下放不得超過或低于原懸重100kN，否則要盡快接方鉆桿循環(huán)鉆井液、劃眼或上下活動鉆具，直至恢復(fù)正常；

（5）每取芯40～50m通井劃眼，通井下鉆過程中有遇阻顯示時，接方鉆桿開泵循環(huán)上提下放或劃眼，待遇阻顯示消除后方可繼續(xù)下鉆；

（6）通井到底后進(jìn)行短起（起至取芯段頂），清除井壁虛泥餅，保證井眼暢通，井底清潔；

（7）完井電測起鉆前循環(huán)鉆井液三周以上，保證井底鉆屑充分返出并處理好鉆井液性能后方可起鉆。

3 結(jié)論

（1）淺氣區(qū)長井段取芯井鉆井井控技術(shù)研究與應(yīng)用能夠有效降低鉆完井過程中的井控風(fēng)險，實現(xiàn)了高效安全鉆井的目的。

（2）精細(xì)氣層壓力預(yù)測技術(shù)能夠精確預(yù)測地層壓力，實現(xiàn)鉆井精準(zhǔn)鉆關(guān)和鉆井液密度精確設(shè)計。

（3）淺氣區(qū)長井段取芯井工程技術(shù)方案與復(fù)雜事故預(yù)防能夠有效保障鉆完井施工的順利，預(yù)防井下復(fù)雜的發(fā)生。