許期聰，林 平

(中國石油川慶鉆探國際工程公司)

土庫曼阿姆河項目位于中亞腹地阿姆達里亞盆地，在中石油阿姆河項目啟動前，前蘇聯(lián)在該區(qū)域已進行過大量鉆探工作，但因地質(zhì)條件復雜，高壓鹽水及儲層惡性井漏引起卡鉆、井噴等事故頻繁，有2/3的井報廢，只有1/3的井鉆達目的層。川慶鉆探進入后，就如何預防井噴事故、提高鉆井成功率做了大量的工作，取得了較好的效果。

一、阿姆河地區(qū)鉆井地質(zhì)特征

阿姆河地區(qū)的地質(zhì)層序從上至下分別為上覆地層、蓋層、儲層，其鹽膏層、儲層鉆井地質(zhì)具有以下特征[2-8]：

(1)整個氣田受構(gòu)造、斷裂和儲層的多重控制。構(gòu)造數(shù)量多，以中、小型規(guī)模為主，氣水關(guān)系復雜，分布極不規(guī)律。

(2)儲層結(jié)構(gòu)復雜，埋藏深，溫度高。儲層分布受生物礁、灘的控制，以點礁和裂縫性碳酸鹽巖為主，分布于巨厚高壓鹽層之下，構(gòu)造高點和儲層預測難度大。儲層埋深最深的井達5 000 m以上，部分井地層溫度高達160℃以上。

(3)儲層巖石類型多樣、滲透性好。有顆?；?guī)r、微晶灰?guī)r、礁灰?guī)r和少量的白云巖及砂巖，鉆井液密度敏感，安全密度窗口窄，易形成漏噴同層。

(4)鹽膏層、儲層壓力異常。中、東部區(qū)域如西召拉麥爾根氣田屬于高壓、超高壓氣藏，鹽膏層、儲層壓力系數(shù)高達2.00之間，而西部區(qū)域如亞希爾杰佩氣田儲層壓力系數(shù)僅為0.78～0.82，屬于異常低壓。

(5)儲層流體性質(zhì)復雜。儲層含H2S、CO2以及少量凝析油，屬典型的酸性氣藏。

二、阿姆河地區(qū)鹽膏層、儲層鉆井難點分析

1.儲層壓力系數(shù)難以準確預測井控風險高

阿姆河地區(qū)不同構(gòu)造差異極大，地層壓力系數(shù)難以準確預測，資料缺乏，無法準確掌握產(chǎn)層壓力下降規(guī)律，壓力系數(shù)不明成為制約鉆井安全的重要因素，此類井需要邊鉆進，邊摸索地層壓力，未知的井漏和井噴風險大。

2.漏噴轉(zhuǎn)換快關(guān)井壓力高

儲層斷層、裂縫發(fā)育，且其受構(gòu)造應力形成的斷裂帶十分破碎，鉆進過程中極易引發(fā)惡性井漏，進而快速轉(zhuǎn)換為溢流、井噴，關(guān)井壓力迅速升高，井控風險大。如Hojg-21井儲層鉆至3 359 m，鉆具放空，井漏失返，立即關(guān)井，套壓5 min內(nèi)上漲至42.3 MPa。

3.窄密度窗口壓力控制困難

阿姆河地區(qū)儲層滲透性好，敏感性強，鉆井液安全密度窗口窄,特別阿姆河右岸地區(qū)B-P構(gòu)造、召拉麥爾根構(gòu)造儲層“壓力窗口”幾乎為零，且儲層段不同地層的壓力存在較大差異，致使鉆井過程中密度和壓力控制難度非常大，有時開泵稍快或泵沖稍高就易形成井漏、并引發(fā)溢流。

4.鹽膏層壓力高、卡層及固井難度大

該區(qū)域的蓋層為巨厚的高壓鹽膏層，其內(nèi)含有高壓鹽水或高壓鹽水透鏡體，屬異常高壓地層(壓力系數(shù)最高達2.4以上)；且鹽膏層在橫向上變化大，無規(guī)律可循，確定中完井深是地質(zhì)卡層的一大難題，一旦鉆穿鹽膏層進入壓力系數(shù)低的產(chǎn)層，可能引起惡性井漏及嚴重的井控風險，如果石膏層留得過多，技術(shù)套管不能有效封隔鹽膏層內(nèi)的高壓鹽水，影響下一開的產(chǎn)層鉆進；同時，巨厚高壓鹽膏層的固井是世界性難題，如果未能解決好高壓鹽水防竄問題，產(chǎn)層鉆進將可能形成上噴下漏、環(huán)間竄漏等復雜情況。

5.“人工次生淺氣藏”的井控風險大

在前蘇聯(lián)時期鉆井過程中，多口井在揭開目的層后發(fā)生強烈井噴并失控著火，導致井壁垮塌填埋井眼，原本儲集于深部地層中的天然氣沿井噴報廢的老井井筒或固井質(zhì)量極差的套管環(huán)空間隙，向上運移，在淺部形成了 “次生高壓氣藏”，鉆井作業(yè)一旦鉆遇到“次生高壓氣藏”，將極可能引起溢流、甚至井噴。

三、阿姆河地區(qū)鉆井井控技術(shù)

川慶鉆探進入阿姆河項目后，通過加強鉆井地質(zhì)、鉆井難點分析，不斷探索積累，形成了一系列專門對付巨厚高壓鹽膏層和復雜產(chǎn)層的井控技術(shù)，已完成120余口井的鉆井工作，成功率100%。

1.“人工次生淺層氣藏”安全鉆井技術(shù)

(1)井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)。認真分析“人工次生淺氣藏”的成因，預測其相應井深及壓力，將上層套管盡量下至次生淺氣藏的頂部；如果淺氣藏壓力高、井下復雜、處理難度大，可考慮增下一層套管專門用于封隔淺氣層。

(2)領(lǐng)眼試鉆法。采用更小尺寸的鉆頭先鉆穿預計含有淺氣層的地層，摸清地質(zhì)情況后再用設(shè)計鉆頭擴眼，盡量降低發(fā)生井漏、溢流后的處理難度，為大尺寸井眼的快速、安全鉆進創(chuàng)造條件。阿姆河皮爾古伊構(gòu)造Pir-7井附近的井預計有次生淺氣藏，先采用?215.9 mm鉆頭加光鉆具組合確認鉆穿預計的淺氣藏后，再用?444.5 mm鉆頭擴眼。

(3)操作工藝。采用設(shè)計的鉆井液密度上限鉆入淺氣層，同時準備好1.5倍井筒容積的壓井液及堵漏漿，并做好水泥漿堵漏的準備；淺氣層的特點是井噴來得更快，應加強崗位執(zhí)守，立足及早發(fā)現(xiàn)，堅持每鉆完一立柱循環(huán)一個遲到時間、停泵觀察，確保靜止狀態(tài)壓穩(wěn)地層才可卸扣接立柱，避免在接立柱過程中發(fā)生溢流的險情。采用以上方法，川慶鉆探已成功完成有次生淺氣藏的6口井的鉆井任務，有效地避免了因次生淺氣層引發(fā)的井噴事故。

2.高壓鹽膏層安全鉆進井控技術(shù)

(1)鉆井液體系優(yōu)化。高壓鹽膏層要解決的主要問題是鹽膏層的蠕變、溶解及高壓鹽水的井控問題，可采用聚磺欠飽和-飽和鹽水鉆井液體系，維持其氯根含量在(15～18)×104mg/L之間，如果含鹽量太低，則會造成地層中的鹽溶解，形成“大肚子”井眼，損害鉆井液。

(2)合理鉆井液密度確定。合理的鉆井密度可有效防止鹽膏層的蠕變及高壓鹽水井噴事故發(fā)生，一般采取 “高進低出”，“高進”即按照鉆井液密度設(shè)計高限鉆開鹽膏層，再根據(jù)實鉆情況進行微調(diào)，以有效控制住高壓鹽水?！暗统觥奔丛阢@至鹽膏層底部時，綜合判斷井下情況，再適當逐漸降低密度鉆出膏鹽層。

(3)關(guān)鍵地層卡層。加強地層對比及綜合分析，準確卡層，既要確保技術(shù)套管封隔住高壓鹽水，又要防止鉆穿高壓鹽膏層進入產(chǎn)層。

(4)鹽水溢流控制與壓井技術(shù)。發(fā)現(xiàn)鹽水溢流應立即關(guān)井，一般可采用常規(guī)壓井方法循環(huán)處理高壓鹽水溢流，井內(nèi)條件允許時也可以先關(guān)井反推，即通過環(huán)空加壓把進入井筒的鹽水直接推入地層，再控壓正循環(huán)把壓井液注入井內(nèi)，這種做法優(yōu)點是可大大減少鹽水對井內(nèi)鉆井液的損害。那2井于井深5 200 m處下入?244.5 mm套管封隔鹽膏層的過程中，井內(nèi)鉆井液密度2.38 g/cm3，發(fā)現(xiàn)鹽水溢流5 m3,關(guān)井壓力2 MPa，直接反推2.40 g/cm3鉆井液11 m3后進行控壓正循環(huán)壓井，快速壓穩(wěn)了該井的高壓鹽水溢流，且保證了鉆井液未受到損害。

3.窄密度窗口儲層防漏防噴技術(shù)

(1)窄密度窗口的安全鉆進技術(shù)?？刹捎秒S鉆堵漏技術(shù),即在壓力敏感地層鉆進時，可在井漿中混入一定比例的堵漏材料，達到小漏隨鉆即堵的效果，再根據(jù)實鉆中溢流或井漏情況逐步調(diào)整并摸索出合理的鉆井液密度；也可采用“雙密度制”，即鉆進時的鉆井液密度剛好能平衡地層壓力，起鉆時替入較高密度的鉆井液，防止起鉆抽汲引起溢流。如Mess-22井鉆進用1.93 g/cm3、起鉆替入1.98 g/cm3鉆井液，鉆進、起下鉆均能平衡地層壓力；還可考慮精細控壓鉆井技術(shù)，該技術(shù)通過微流量監(jiān)測、PWD實時監(jiān)測、自動節(jié)流控制等先進手段能有效解決常規(guī)鉆井因窄安全密度窗口造成的井漏嚴重、井控風險高等難題，在Med-21和WJor-22井應用精細控壓鉆井技術(shù)取得了良好效果。Med-21井應用精細控壓鉆井技術(shù)后實現(xiàn)鉆井液零漏失(鄰井漏573 m3)，且節(jié)約鉆井周期 20 d。

(2)窄密度窗口井漏處置技術(shù)。阿姆河地區(qū)的吊灌做法是：發(fā)現(xiàn)井漏失返，立即停泵，每間隔5 min向環(huán)空吊灌同鉆進時相同密度的鉆井液2～3 m3或者連續(xù)灌漿0.4～0.6 m3/min(其它地區(qū)可根據(jù)漏層性質(zhì)、漏速等確定相應吊灌量)，同時地面抓緊準備堵漏漿和調(diào)配足量的鉆井液；在安全的情況下如需起鉆至安全井段或套管鞋內(nèi)，起鉆時的吊灌量應在上述靜止觀察時灌入量的基礎(chǔ)上增加起出鉆具容積的1倍以上(即0.4～0.6 m3/min+1倍以上起出鉆具容積)；對可能鉆遇大的斷層、裂縫及溶洞、預計井控風險大的井應配備環(huán)空液面監(jiān)測儀，根據(jù)監(jiān)測的環(huán)空動液面下降的速度確定漏噴轉(zhuǎn)換的液面位置，吊灌時確保環(huán)空的動液面不低于此液面，這樣可以科學地確定吊灌的鉆井液量。

正循環(huán)堵漏壓井在阿姆河地區(qū)儲層鉆井過程中，根據(jù)漏速不同，其處理方法不同。井漏但未失返時，首先停泵觀察，在安全的情況下吊灌起鉆至安全井段或套管內(nèi)，注入濃度20%～25%的堵漏漿10～20 m3頂替至漏層井段，如堵漏不成功，則注入高更濃度的堵漏漿或HHH橋漿進行堵漏。失返性惡性井漏時，首先停泵觀察，做好關(guān)井準備，同時在環(huán)空用小排量連續(xù)吊灌，維持環(huán)空液柱高度；有條件時吊灌將鉆具起鉆至安全井段注入高濃度的堵漏漿或HHH橋漿；如堵漏不成功，則采用快干水泥堵漏，調(diào)整好水泥漿性能，使水泥漿在進入漏層的流動過程中逐步稠化、凝結(jié)；對于有多段漏層或漏層井段長的井，可采用“鉆一段堵一段”，以逐步完成對各個漏層的封堵。堵漏成功后求得準確的地層壓力，進行常規(guī)循環(huán)壓井即可。

反推法堵漏壓井必須控制好注入壓力，施工壓力不能超過井口允許的最高關(guān)井壓力。有些地層較發(fā)育、連通性好，容易推進堵漏漿、壓井液，井口施工壓力不會很高，而有些地層不容易推進堵漏漿、壓井液，井口便會出現(xiàn)高壓力。采用反推法堵漏壓井與其它方法相比，施工壓力偏高，堵漏液和壓井液消耗量較大，能夠解決其它方式難以解決的復雜問題。

在阿姆河地區(qū)多個構(gòu)造噴漏同存的儲層中,綜合運用正循法、反推法堵漏壓井均取得很好的效果。典型成功案例如Mes-22井，產(chǎn)層定向鉆進至井深3 620.98 m(井斜66°)，發(fā)生井漏失返(聚磺鹽水鉆井液密度1.93 g/cm3)，隨后出現(xiàn)溢流，關(guān)井，套壓2 min內(nèi)上漲到7.8 MPa，后升至20.5 MPa。其處理經(jīng)過：先采用了常規(guī)正循環(huán)堵漏壓井方法，泵注濃度為25%中細顆粒的橋漿30 m3頂替到位，堵漏不成功。改用反推法堵漏壓井，先正擠1.93 g/cm3鉆井液4 m3，把鉆具內(nèi)的受污染鉆井液推出鉆具，再依次試反擠鉆井液10 m3、反推1.93 g/cm3濃度25%的橋漿20 m3加濃度12%的HHH堵漏漿11 m3、反推1.93 g/cm3鉆井液65 m3，候堵期間間斷反擠鉆井液，套壓維持在0.7 MPa，再通過液氣分離器正循環(huán)觀察，液面正常，反推法堵漏壓井取得成功。

四、結(jié)論

(1)“人工次生淺氣藏”可以通過優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)、領(lǐng)眼試鉆法等降低井控風險。

(2)采用聚磺欠飽和—飽和鹽水鉆井液體系及合理的密度能較好地解決了阿姆河地區(qū)鹽膏層縮徑、高壓鹽水溢流等問題。

(3)在鹽膏層鉆進中出現(xiàn)鹽水溢流，如條件允許可可用反推法進行處理，直接把進入井筒的鹽水推入地層，減少鹽水環(huán)境傷害。

(4)在窄密度窗口儲層中鉆井可采用全井隨鉆橋漿、鉆進起下鉆“雙密度制”等措施可解決壓力敏感問題，但最好的辦法是采用精細控壓鉆井技術(shù)。