精細控壓鉆井技術在通探1井應用

劉永偉，胡 磊，于德成，孫明亮，楊方方

（1.西部鉆探鉆井工程技術研究院，新疆 克拉瑪依 834000；2.西部鉆探固井公司，新疆 克拉瑪依 834000；3.西部鉆探鉆井液分公司，新疆 克拉瑪依 834000）

柴達木盆地冷湖構造帶目的儲層為侏羅系小煤溝組（J1x）和湖西山組（J1h），孔隙度平均5.2%～8.7%，屬低—特低滲透儲層，巖性主要以粉砂巖、細砂巖、粉砂質泥巖為主。儲層上部下干柴溝組（E32、E31）至路樂河組（E1+2）地層發(fā)育高壓含氣水層，易發(fā)生鹽水侵、溢流及溢漏轉換，井控風險極高，為減少溢流、井漏、卡鉆等復雜事故發(fā)生，提高鉆井時效，青海油田公司決定在該層段實施精細控壓鉆井技術。

控壓鉆井技術（簡稱MPD）通過閉環(huán)系統(tǒng)精確控制整個井眼環(huán)空壓力分布的自適應鉆井工藝，通過使用小于地層孔隙壓力的鉆井液密度，應用自動節(jié)流回壓控制技術，對整個井筒壓力進行閉環(huán)壓力管理，實現鉆進、停泵、接單根、起下鉆各個工況下井筒壓力控制在安全壓力窗口范圍內，從而有效地解決在窄密度窗口、壓力敏感地層難以克服的漏涌同層和井壁坍塌等復雜鉆井問題[1]。其本質特點是以對井底壓力的精確控制為基礎，快速發(fā)現和控制地層流體進出，提高復雜條件下鉆井施工的安全。

1 通探1井基本概況

通探1 井是位于柴達木盆地冷湖地區(qū)冷湖五號構造的一口風險探井，冷湖五號構造是柴達木盆地柴北坳陷冷湖構造帶上的一個三級構造，地面構造由四個高點組成，從南向北依次為一、二、三、四高點，通探1井位于冷湖五號構造帶二高點東斜坡，三開控壓設計井段1450~3930m，層段為下干柴溝組上段E32、下干柴溝組下段E31、路樂河組E1+2，主要巖性以褐灰色棕褐色泥巖、砂質泥巖、粉砂巖、細砂巖和含礫砂巖為主，設計鉆井液密度2.05~2.28g/cm3，為最大限度降低溢、漏復雜，保障三開安全鉆進，通探1井三開采用精細控壓鉆井技術，鉆井身結構如圖1所示。

圖1 通探1井井身結構示意圖

通探1井三開三開井段發(fā)育高壓氣上部水層，且地層承壓能力有限，高密度鉆井液條件下易井漏，為此，制定本施工方案。

2 通探1井難點分析

（1）根據鄰井資料分析，冷湖五號構造二高點區(qū)塊E32-E1+2地層鉆進過程中井漏、溢流、卡鉆等事故頻發(fā)，復雜事故率居高不下，嚴重制約該片區(qū)鉆井提速提效。見表1。

表1 冷湖五號構造二高點區(qū)塊E32-E1+2復雜統(tǒng)計表

（2）根據鄰井資料分析，通探1井在E32-E1+2地層井段發(fā)育高壓氣水層，且地層承壓能力較低，存在安全鉆井密度窗口窄或無安全鉆井密度密度窗口的難題。

（3）根據鄰井資料分析，通探1 井預計E1+2底部發(fā)育礫狀砂巖、含礫砂巖及礫巖等粗碎屑巖、侏羅系發(fā)育煤層和炭質泥巖，有井漏、卡鉆等風險。

3 通探1井精細控壓鉆井技術應用情況

2021 年10 月29 日6:00 通探1 井三開精細控壓鉆進，共進行9 趟鉆進和2 趟通井作業(yè)，其中井段1500～1713m鉆揭兩套高壓水層并根據水層能量釋放情況逐步降低井底控制當量密度，盡量減少井底漏失量，在冷湖區(qū)塊實現E32-E1+2高低壓互層一個開次安全鉆穿，實現油田勘探開發(fā)目標。

（1）精細控壓鉆進作業(yè)。精細控壓鉆進鉆井液密度2.01~2.05g/cm3，排量45~48L/s，模擬計算循環(huán)壓耗0.5~1.1MPa，井口套壓0.8~1.0MPa，停泵井口套壓2.0~2.7MPa，保持井底當量循環(huán)密度在2.06~2.10g/cm3。

（2）溢漏監(jiān)測與處理。通探1井精細控壓鉆進程中實時監(jiān)測出入口流量變化，快速判斷井漏、溢流，通過回壓調整快速控制，最大限度減少漏失量，進一步準確確定所鉆井段地層壓力窗口，從而確定合理的控壓值與鉆井液密度。圖2 為鉆進至2680m 質量流量計監(jiān)測到出口流量由48L/s下降至45L/s發(fā)生滲漏，降排量循環(huán)尋找漏失平衡點，通過主動堵漏承壓后恢復控壓鉆進。

圖2 井深2680m井漏曲線

（3）精細控壓起下鉆作業(yè)?？貕禾嵯裸@+重泥漿帽的方式壓穩(wěn)地層，維持井底壓力穩(wěn)定。①新鉆易漏地層注入封堵漿；②控壓起鉆至設定井深；③在鉆頭上部注入一定井段的重鉆井液；④常規(guī)起鉆。整個過程維持井底當量循環(huán)密度在設定范圍內，控壓起鉆和重漿帽示意圖如圖3所示。

圖3 控壓起鉆及重漿冒示意圖

（4）鉆井結束。2022 年1 月1 日21:00 控壓鉆進至井深3890m 接甲方通知提前完鉆，精細控壓作業(yè)井段1450～3890m，進尺2440m，1月2日鉆井公司項目部將鉆井液密度提高至2.04g/cm3，控壓起鉆進行電測、控壓通井作業(yè)，1 月9 日控壓通井完進行常規(guī)下套管和固井，精細控壓施工結束。

4 通探1井精細控壓鉆井效果分析

（1）實現工程地質目標：通探1 井三開井段應用精細控壓鉆井技術，保障進尺2440m，創(chuàng)青海區(qū)域單井控壓最長井段紀錄，實現冷湖區(qū)塊一個開次安全鉆穿E32、E31、E1+2三個復雜層段，完成甲方工程地質目標，為后續(xù)四開儲層專打奠定良好基礎。見圖4。

圖4 青海區(qū)域單井控壓進尺對比圖

（2）解決溢漏同層鉆井難題：冷湖五號區(qū)塊普遍上部（E32）發(fā)育高壓水層，下部地層（E31-E1+2）承壓能力較低，常規(guī)鉆井易發(fā)生上溢下漏的鉆井復雜，難以一個開次實現鉆井工程目標。通探1井通過應用精細控壓鉆井技術，以較低鉆井液密度鉆揭上部高壓水層，減少下部井漏的發(fā)生，成功解決了溢漏同存的安全鉆井難題。

（3）減少井下復雜發(fā)生：冷湖五號構造E32-E1+2層位復雜頻發(fā)，已鉆鄰井平均單井復雜20余次，通探1井三開精細控壓井段共發(fā)生復雜6次，損失時間119.46h（其中井漏處理54.96h，鉆頭斷刀翼處理64.5h），三開復雜占比6.45%，復雜次數較常規(guī)鉆井減少70%。

（4）精確刻畫施工井段壓力窗口：通過逐段進行地層壓力窗口求取，通探1井精確掌握所鉆地層壓力和漏失壓力，為安全鉆進、完井等作業(yè)提供數據支持，控壓施工井段共進行求壓次、承壓16 次。1450~2681m 窗口：2.05~2.21g/cm3，2681~3890m窗口：2.038~2.16g/cm3。見圖5。

圖5 通探1井三開壓力窗口刻畫圖

（5）井筒壓力控制穩(wěn)定、鉆井液污染少：利用精細控壓鉆井系統(tǒng)的設備及工藝優(yōu)勢維持鉆進、接單根、起下鉆等工況轉換過程中井筒壓力穩(wěn)定，減少上部高壓水層（1500~1713m）對鉆井液的污染，同時通過排水降壓工藝，減少井漏的發(fā)生。

5 結論及認識

（1）精細控壓鉆井技術經過在國內外的廣泛應用，被證實是一種比較先進的壓力控制鉆井技術，可有效解決目前各油田面臨的“卡、塌、漏、噴”等鉆井難題，這項技術的推廣應用對于促進中國石油鉆井技術進步、降低油氣勘探開發(fā)成本具有非常重要的現實意義。

（2）通探1井通過應用西鉆XZ-MPD精細控壓鉆井技術，進一步摸清了該區(qū)塊施工井段的地層壓力窗口，配合微流量監(jiān)測與自動節(jié)流控壓調節(jié)技術，有效解決了該區(qū)塊溢漏頻發(fā)的鉆井難題，保證三開鉆井作業(yè)的安全實施，同時減少了非生產時間，縮短鉆井周期，節(jié)約鉆井成本，值得在本區(qū)塊進行大力推廣應用。

（3）青海片區(qū)鉆井鉆井液密度選取存在偏高現象，導致漏失時有發(fā)生，同時導致地層壓力難以準確求取，如本井2681m 之前地層壓力一直難以求取出來，同時漏失三次損失鉆井液26.6m3，損失時間29.26h，建議進一步加強地層壓力窗口刻畫，合理選擇鉆井液密度。