注水區(qū)控壓鉆井技術(shù)的發(fā)展概況與展望

韓朝輝

（1.低滲透油氣田勘探開發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710018；2.中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院，陜西西安 710018）

長(zhǎng)慶油田主力油層屬于低滲、低產(chǎn)、低壓的“三低”油藏，地質(zhì)條件復(fù)雜，油層薄，采用超前注水是低滲透油田高效開發(fā)、增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)[1]。由于地層異常高壓，導(dǎo)致在鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)出水、伴生氣、出油等地層出水險(xiǎn)情。在井身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、措施不當(dāng)?shù)那闆r下，易出現(xiàn)井控及井下事故[1]。

為了配合注水區(qū)塊異常高壓的安全鉆井，研發(fā)了低壓旋轉(zhuǎn)防噴器和地面控制系統(tǒng)。通過井口控壓，確保在鉆井作業(yè)中井口處于可控狀態(tài)，一旦發(fā)生地層出水，利用井口節(jié)流控制迅速平衡井筒壓力，實(shí)現(xiàn)安全施工。此設(shè)備工藝經(jīng)過多年的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐和完善，逐漸形成了一套注水區(qū)控壓循環(huán)控壓鉆井技術(shù)[2-7]。

1 控壓鉆井技術(shù)的發(fā)展概況

1.1 停注不泄壓安全鉆井技術(shù)

2014～2018年停注不泄壓安全鉆井技術(shù)在安塞、華池、合水等注水區(qū)試驗(yàn)及應(yīng)用，施工167口（見表1），通過逐步探索和完善，能有效地預(yù)防及控制地層出水，實(shí)現(xiàn)安全鉆井。

表1 長(zhǎng)慶注水區(qū)歷年停注不泄壓安全鉆井應(yīng)用井?dāng)?shù)

井口控壓設(shè)備主要是低壓旋轉(zhuǎn)防噴器和地面節(jié)流控制系統(tǒng)，見圖1。旋轉(zhuǎn)防噴器（總高1.21m，通徑?280mm，型號(hào)XK28-14/7）具有高度低、操作方便、成本低等優(yōu)勢(shì)，配套30及以上鉆機(jī)應(yīng)用，適合長(zhǎng)慶區(qū)域的推廣普及。

圖1 停注不泄壓安全鉆井設(shè)備

1.2 長(zhǎng)慶超前注水區(qū)塊控壓鉆井技術(shù)

隨著設(shè)備和工藝處于不斷完善過程，2019年長(zhǎng)慶超前注水區(qū)塊控壓鉆井（停注不泄壓安全鉆井）76口井，其中水平井58井次、大斜度井9井次、常規(guī)井9井次，30口井發(fā)生地層出水復(fù)雜（漏溢并存12口）。平均地層出水處置時(shí)間12.5h；控壓循環(huán)作業(yè)段平均鉆進(jìn)時(shí)間19.84d。由圖2數(shù)據(jù)對(duì)比可看出控壓循環(huán)鉆井相對(duì)于常規(guī)鉆井作業(yè)段作業(yè)時(shí)間縮短，施工風(fēng)險(xiǎn)降低。

圖2 長(zhǎng)慶超前注水區(qū)塊控壓鉆井與常規(guī)鉆井?dāng)?shù)據(jù)對(duì)比圖

控壓設(shè)備的地面節(jié)流裝置、導(dǎo)流口、連接管線及施工工藝等也在實(shí)踐中不斷改進(jìn)，具有操作簡(jiǎn)單、方便、清潔、更安全等特點(diǎn)。這個(gè)階段無論設(shè)備還是工藝都已相對(duì)成熟，被稱作長(zhǎng)慶超前注水區(qū)塊控壓鉆井技術(shù)。

長(zhǎng)慶超前注水區(qū)塊控壓鉆井在降低地層出水井控風(fēng)險(xiǎn)、減少?gòu)?fù)雜處置時(shí)間和縮短鉆井周期方面取得較好效果，但在溢漏同層、窄密度窗口等方面仍需攻關(guān)。

1.3 井口回壓自動(dòng)控制技術(shù)

2020年針對(duì)注水區(qū)域井口長(zhǎng)慶超前注水區(qū)塊控壓在鉆進(jìn)、接單根、起下鉆等不同作業(yè)工況的井口回壓控制需求，開展了井口回壓自動(dòng)控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)主要測(cè)試井口回壓自動(dòng)控制系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)工況的井口回壓自動(dòng)控制、接單根工況的回壓補(bǔ)償、連續(xù)灌漿起鉆及帶壓起下鉆作業(yè)、提高長(zhǎng)慶超前注水區(qū)塊控壓作業(yè)自動(dòng)化程度和安全鉆井能力等方面。

通過現(xiàn)場(chǎng)不斷試驗(yàn)、改進(jìn)，目前基本上能滿足井口控壓鉆進(jìn)、接單根等工況的井口回壓自動(dòng)遠(yuǎn)程控制需要（控制精度±0.2MPa）。

井口回壓自動(dòng)控制系統(tǒng)與超前注水區(qū)塊控壓系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)施工數(shù)據(jù)對(duì)比（見表2），井口回壓自動(dòng)控制系統(tǒng)更有效地解決了試驗(yàn)井溢漏同層、窄密度窗口難題，平均溢漏復(fù)雜處置時(shí)間2.98h，同比常規(guī)控壓技術(shù)減少83.8%。

表2 不同鉆井方式復(fù)雜情況處理時(shí)間對(duì)照表

1.4 預(yù)控壓鉆井技術(shù)

預(yù)控壓鉆井技術(shù)是指熟悉了解作業(yè)井的地質(zhì)情況并精確掌握其密度窗口，在可能發(fā)生的溢流風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)前，提前實(shí)施井口控壓技術(shù)。它要經(jīng)過精確計(jì)算做到即能壓穩(wěn)又不壓裂地層，此項(xiàng)技術(shù)多用于平臺(tái)叢式井的后期井位。

2019年在長(zhǎng)慶注水區(qū)塊實(shí)施了預(yù)控壓鉆井技術(shù)6口，成功抑制住溢流發(fā)生的5口。預(yù)控壓與非預(yù)控壓井?dāng)?shù)據(jù)采集見表3。

表3 預(yù)控壓與非預(yù)控壓井?dāng)?shù)據(jù)采集表

預(yù)控壓鉆井技術(shù)的應(yīng)用，不僅可以降低了溢流的風(fēng)險(xiǎn)，而且對(duì)降低泥漿密度，提高機(jī)械鉆速也起一定的作用。

2 控壓鉆井的發(fā)展展望

2.1 小井眼井口控壓裝備的研發(fā)

隨著長(zhǎng)慶注水區(qū)的老井側(cè)鉆需求日益增加，應(yīng)用控壓鉆井技術(shù)解決側(cè)鉆中出現(xiàn)的地層出水等風(fēng)險(xiǎn)也提上日程，但側(cè)鉆鉆機(jī)底座低、防噴器組合通徑小，無法滿足現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)防噴器安裝。故此，研制了一套適應(yīng)小井眼的小型旋轉(zhuǎn)防噴器（見圖3）：高0.957m，殼體通徑為?180mm，旋轉(zhuǎn)總成通徑?122mm，靜態(tài)/動(dòng)態(tài)密封壓力分別為14MPa/7MPa。

圖3 XK18-7/14型旋轉(zhuǎn)防噴器樣機(jī)

2.2 井口回壓自動(dòng)控制技術(shù)的改造升級(jí)

井口回壓自動(dòng)控制技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐中得到了不斷的升級(jí)改造，井口回壓自動(dòng)控制裝置的精確控制在不斷提升，設(shè)備的精細(xì)化、智能化不斷加強(qiáng)；自動(dòng)控制工藝也不斷的完善，將逐漸形成具有獨(dú)特的井口回壓自動(dòng)控制配套技術(shù)，實(shí)現(xiàn)控壓鉆進(jìn)、接單根等工況的井口回壓自動(dòng)控制，為溢漏同存（目前為止已實(shí)現(xiàn)復(fù)雜處理時(shí)間為零的突破）、窄密度窗口地層鉆井提供技術(shù)手段。

3 結(jié)論

（1）研制適合長(zhǎng)慶地區(qū)注水區(qū)域井口控壓鉆井的壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于長(zhǎng)慶低成本開發(fā)特點(diǎn)，在原有井口控壓鉆井技術(shù)及井口控壓裝置基礎(chǔ)上研制而成，能夠在循環(huán)或停泵作業(yè)過程中使節(jié)流閥始終維持有效的節(jié)流效果，適應(yīng)井口控壓鉆井作業(yè)中不同工況的井口壓力自動(dòng)控制要求。

（2）小井眼控壓鉆井設(shè)備研制成功將有效降低先期注水區(qū)老井側(cè)鉆井控風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步提升開采作業(yè)能力。

（3）自動(dòng)控壓設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐為長(zhǎng)慶區(qū)塊的低成本精控提供了可能。

（4）預(yù)控壓鉆井技術(shù)能夠有效地降低溢流的風(fēng)險(xiǎn)，目前正在逐漸推廣應(yīng)用。