南海西部窄壓力窗口低滲高壓地層應(yīng)對方法

賈軻

中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)湛江分公司 廣東 湛江 524000

南海西部鶯瓊盆地高壓低滲地層廣泛發(fā)育，且多為低滲地層。這種低滲地層明顯的特點就是在泥漿比重低于孔隙壓力的情況下揭開，開泵狀態(tài)沒有溢流，關(guān)井短時間內(nèi)沒有套壓，有時候甚至在比重低于孔隙壓力 0.2 的情況下（視地層低滲的程度）循環(huán)也沒有溢流產(chǎn)生，關(guān)井沒有套壓，造成已經(jīng)壓穩(wěn)了地層的假象，而循環(huán)背景氣高或者單根氣明顯，在起鉆的中途發(fā)現(xiàn)灌漿量偏少甚至出現(xiàn)溢流的情況。這時可以通過觀察氣測和靜止?fàn)顟B(tài)觀察溢流的情況來摸清楚地層壓力，然后繼續(xù)提高泥漿比重至平衡地層壓力。而高溫高壓井通常伴隨著作業(yè)窗口小的特點，通常地層還沒有壓穩(wěn)的情況下就發(fā)現(xiàn)已經(jīng)沒有繼續(xù)提搞泥漿比重的窗口，進一步提比重會造成地層漏失[1-2]，這時通常只能起鉆進行下一步作業(yè)（通常是下光鉆桿棄井、電測、下套管等），但是在沒有壓穩(wěn)的狀態(tài)下起鉆進行下步作業(yè)又有井控風(fēng)險，此時需要對起鉆進行下步作業(yè)的風(fēng)險進行評估。

1 壓力摸索方法

1.1 靜止觀察法

通常情況在沒有壓穩(wěn)的情況下停泵是會有溢流，那么對于低滲地層也一樣，只是高滲地層表現(xiàn)的更為明顯。半潛式平臺可能會受升沉的影響，但是升沉只是短時間內(nèi)影響，幾個周期的就能將受升沉影響的那部分隔水管內(nèi)的泥漿完全排出，一般不超過半小時。所以停泵超過半小時后還繼續(xù)有穩(wěn)定的返出且沒有減小的趨勢，那么明顯就是沒有壓穩(wěn)，靜液柱壓力小于地層孔隙壓力。返出的大小取決于地層的滲透性以、孔隙壓力與泥漿液柱壓力的差值以及揭開的目的層厚度。例如南海西部崖城 23-X 井，目的層壓力實測壓力系數(shù) 2.25，以2.08sg 揭開以后，循環(huán)沒有溢流，但停泵后溢流明顯，溢流速度約 1.0 方/小時，如圖 1-a）。將比重提高至 2.15sg 后，停泵溢流速度 0.67 方/小時，如圖 1-b）。最后提高比重至 2.25sg 時靜止觀察才沒有溢流。

但是靜止觀察的方法只能定性的判斷地層壓力大于靜液柱壓力，如果靠每周增加泥漿比重 0.01 的方法去摸索地層壓力則需要花大量的時間。如果需要快速且準(zhǔn)確的摸索出地層壓力，還需結(jié)合氣測值來判斷。

圖1 不同溢流速度下返出口流量示意圖

1.2 氣測值判斷地層壓力系數(shù)方法

南海西部高溫高壓探井通常采用的井身結(jié)構(gòu)是采用 8-1/2in 甚至更小尺寸的井眼去鉆探目的層。循環(huán)狀態(tài)下如果壓穩(wěn)的情況對應(yīng)的循環(huán)氣測值通常小于2000×10-6（經(jīng)驗尺寸越大，砂層暴露面積越大，相應(yīng)的循環(huán)氣測值越高），也就是說如果循環(huán)氣測值大于2000×10-6，對應(yīng)的這個循環(huán)ECD是沒有壓穩(wěn)地層的。如果欠比重揭開了高壓層，那么在逐漸提高比重的過程中 ECD 也是逐漸增加，相應(yīng)的氣測值會逐漸降低，當(dāng)ECD 增加到對應(yīng)一個遲到時間返出的氣測低于2000×10-6時，這個循環(huán)對應(yīng)的 ECD 值就非常接近于地層的壓力系數(shù)，南海西部的多口井已經(jīng)得到了應(yīng)驗[3-4]。

以崖城23-X井為例，采用 2.08sg 的比重揭開壓力系數(shù)2.25的高壓低滲地層后，循環(huán)狀態(tài)下沒有溢流，循環(huán) ECD2.11g/cm3，對應(yīng)氣測高于80000×10-6，逐漸提高比重的過程中 ECD 也逐漸增加，對應(yīng)的氣測值也逐漸下降（如表1），當(dāng)ECD達到 2.25 g/cm3時，氣測值首次低于 2000×10-6，最后實測高壓層壓力系數(shù) 2.25。當(dāng)然也可以根據(jù)停泵以后單根氣的情況去評估地層壓力，如果沒有明顯單根氣，那么地層就壓穩(wěn)了，但是單根氣需要停泵且循環(huán)一個遲到時間后去觀察，所以效率上低于直接從觀察 ECD 對應(yīng)的氣測值去判斷。

表1 循環(huán) ECD 對應(yīng)的氣測值

表2 不同鉆井液比重下的溢流速度

實力現(xiàn)場作業(yè)過程中，是結(jié)合了靜止觀察溢流及讀取ECD對應(yīng)的循環(huán)氣測去綜合判斷地層壓力，在樂東及東方區(qū)域的多口高溫高壓井已經(jīng)應(yīng)驗其準(zhǔn)確性。

2 高壓低滲地層未壓穩(wěn)工況下的決策方法

第1部分闡述了高壓低滲地層摸索壓力的方法，但由于高溫高壓井通常窗口窄，在提比重過程中可能就發(fā)現(xiàn)沒有窗口再繼續(xù)提比重，但是地層還未壓穩(wěn)，再提比重就有漏失風(fēng)險。這時就只能進行起鉆下一步作業(yè)（通常為下光鉆桿棄井、電測或者下套管），但這又有井控風(fēng)險，所以在進行下步作業(yè)前就要對井筒在極限比重下的安全時間進行評估，以保障下步作業(yè)安全。

由于沒有壓穩(wěn)，所以靜止?fàn)顟B(tài)肯定有溢流，這時需要根據(jù)溢流速度及井筒允許的溢流量來并結(jié)合氣竄速度來評估安全時間。一方面是長時間靜止（至少 4 小時以上），然后循環(huán)看氣測提前出來的沖數(shù)計算出氣竄速度，靜止時間短氣竄速度計算不準(zhǔn)。另一方面是觀察溢流趨勢，記錄不同泥漿比重下的溢流速度，并且最好在起鉆前摸索出一個可以接受的溢流量，綜合評估能否進行下步作業(yè)。這里以崖城 23-X 井為例，目的層井段整體承壓當(dāng)量 2.90Sg（漏失），在4450m 揭開采用比重 2.08sg 揭開壓力系數(shù) 2.25（測壓取樣后才得知數(shù)據(jù)，鉆前預(yù)測 1.90）高壓低滲砂體，揭開砂體后循環(huán)狀態(tài)沒有溢流，停泵溢流明顯，逐漸提高比重，期間觀察氣測并摸索出地層的壓力系數(shù)在 2.25 左右，并且記錄下不同比重下觀察的溢流速度，如表 2。

在提高鉆井液比重至 2.24sg 時，循環(huán) ECD 已經(jīng) 2.285，如果再進行加重，則很大概率將壓漏地層。所以只能在比重 2.24sg 的情況下轉(zhuǎn)入下步作業(yè)。由于在前面已經(jīng)評估過，在比重 2.12sg 的情況下靜止 3 小時溢流 1.82 方后，開泵循環(huán)出井底鉆井液，除了井底返出的部分泥漿的比重從 2.12sg下降至 1.98sg，粘度從38s 降低至 29s，井筒沒有劇烈反應(yīng)，也就是說在比重 2.12sg 的情況下溢流1.82 方井筒是可控的。所以在比重 2.24sg 的情況下，溢流 1.82 方以內(nèi)的時間都是安全時間。

調(diào)整比重至 2.24sg 后靜止觀察 5 小時，溢流速度 0.01 方/小時沒有明顯增加，開泵循環(huán)出井底溢流流體，同時計算氣竄速度為 20m/h。當(dāng)然井筒靜液柱當(dāng)量會隨著溢流量的增加而降低，從而溢流速度增大。但是能根據(jù)不同的溢流量計算出井筒靜液柱當(dāng)量再對應(yīng)前面測的不同當(dāng)量下的溢流速度，就能計算出溢流1.82 方需要的時間，只要在這個時間內(nèi)完成下步作業(yè)即可。通過計算評估出溢流1.82 方所需要的時間超過 70 小時，同時計算 70 小時內(nèi)的氣竄高度為 1400m，在70 小時內(nèi)完成了光鉆桿下到底，完成棄井作業(yè)即可。

3 結(jié)論

通過摸索地層壓力及未壓穩(wěn)狀態(tài)起鉆進行高壓低滲地層下步作業(yè)可以得出以下結(jié)論：

（1）欠比重揭開高壓地層后，可以通過靜止觀察溢流情況或者通過循環(huán)

（2）ECD對應(yīng)的氣測來摸索地層壓力，且后一個方法快速準(zhǔn)確。

在窄壓力窗口情況下，對于低滲地層在未壓穩(wěn)狀態(tài)下，可結(jié)合提比重期間不同靜液柱當(dāng)量的溢流速度評估出極限比重下的安全作業(yè)時間，進而進行下步作業(yè)。