董河江

（渤海鉆探工程有限公司第二錄井分公司，河北廊坊065007）

在石油勘探開發(fā)的過程中，井控工作是安全生產(chǎn)的重中之重，一旦井噴失控，極易造成災(zāi)難性事故。在鉆井過程中，提前發(fā)現(xiàn)溢流前兆，做好異常預(yù)報，對降低井控風(fēng)險，實現(xiàn)安全鉆井起到重要作用，利用綜合錄井參數(shù)做好井控異常預(yù)報是綜合錄井工作的一項重要工作。在現(xiàn)場如何利用好綜合錄井現(xiàn)有的各項參數(shù)，充分發(fā)揮綜合錄井技術(shù)優(yōu)勢，對鉆遇異常壓力地層有及早的提示，及時發(fā)現(xiàn)溢流前兆，使相關(guān)方有充足的時間采取有效措施，避免溢流、井涌甚至井噴的復(fù)雜情況出現(xiàn)尤為重要。這里講的預(yù)測是指開鉆前的層對比預(yù)測，監(jiān)測是指打開油氣層后地層流體自侵入開始至返出井口過程的監(jiān)測預(yù)報。

1 高壓層與溢流

根據(jù)沉積巖成因理論分析，泥質(zhì)沉積物的壓實過程是由于上覆沉積巖的重量所引起的機(jī)械壓實作用，當(dāng)沉積速度很快時，泥（頁）巖顆粒本身沒有足夠的時間去排列，與沉積較慢的同一沉積深度的泥（頁）巖層相比，它便會產(chǎn)生了較大的孔隙。隨著埋深的增加，溫度逐漸升高，在地?zé)嶙饔孟?，使巖層孔隙中的流體受熱膨脹；地溫梯度越高，膨脹的速度越快，當(dāng)存在地層與周圍隔絕的環(huán)境時，水的受熱膨脹作用受到阻礙，地層孔隙中的流體壓力就會急劇增大，形成高壓地層，鉆開該類型地層，地層流體迅速侵入井筒，改變井筒壓力系統(tǒng)，易發(fā)生溢流。

老井區(qū)調(diào)整產(chǎn)能注水引起的地層壓力紊亂引起異常高壓，鉆開該區(qū)域地層易發(fā)生溢流。該文中蒙古林地區(qū)主要為此類型高壓層。

當(dāng)鉆井過程中，鉆遇這種異常高壓地層后，易發(fā)生油、氣、水侵，致使鉆井液密度降低，鉆井液柱壓力減小，不能平衡地層壓力，導(dǎo)致發(fā)生溢流、井涌，嚴(yán)重時可能誘發(fā)井噴事故。

2 綜合錄井溢流預(yù)測方法

綜合錄井主要通過安裝在鉆井現(xiàn)場的各個傳感器采集參數(shù)的變化，分析對比預(yù)測可能出現(xiàn)溢流現(xiàn)象的發(fā)生，主要通過工程參數(shù)、鉆井液參數(shù)、氣體參數(shù)中指向參數(shù)的異常變化提供溢流異常預(yù)報。

2.1 實時參數(shù)（工程參數(shù)）對溢流現(xiàn)象的響應(yīng)

工程參數(shù)中的指向參數(shù)：鉆時、鉆速、鉆壓、立管壓力、套管壓力等。

鉆井施工中，從正常壓實地層過渡到欠壓實地層，孔隙度變大，鉆頭的破碎能力增強(qiáng)，直接表現(xiàn)在工程參數(shù)上，就會出現(xiàn)鉆速加快，大鉤負(fù)荷增加，鉆壓減小，立管壓力下降。

2.2 過程參數(shù)（總池體積、出口流量）對溢流現(xiàn)象的響應(yīng)

揭開高壓層后，大量地層流體侵入井筒，隨流體逐漸侵入，鉆井液總量、出口流量從緩慢增加至迅速增加。

2.3 遲到參數(shù)對溢流現(xiàn)象的響應(yīng)

遲到參數(shù)是指氣體參數(shù)、鉆井液出口密度、溫度、電導(dǎo)率。

前面地層成因分析里已經(jīng)說到欠壓實地層由于地層溫度的作用，孔隙流體受熱膨脹形成超壓，因此地溫梯度在欠壓實地層會異常升高，地層被鉆頭揭開后，高壓地層流體瞬間釋放，進(jìn)入井筒內(nèi)與鉆井液混合，并隨之返出井口，即發(fā)生油氣水侵，氣體參數(shù)迅速升高，出口的傳感器所測得的參數(shù)就會反映出鉆井液溫度升高、密度降低，電導(dǎo)率則降低地層主要含油氣較高。若如果地層含水較高，鉆井液電導(dǎo)率則會升高。

3 實例分析

二連地區(qū)蒙古林油田屬于較老區(qū)塊，目前所鉆井都為加密井，由于多年注水開發(fā)，造成該區(qū)塊壓力系統(tǒng)紊亂，部分區(qū)域油層段均出現(xiàn)異常高壓，鉆井過程中極易發(fā)生溢流、井涌、井噴等異常情況。

蒙15-317x井是部署于蒙古林砂北斷塊的一口生產(chǎn)井，通過鄰井地層對比，預(yù)測高壓層界面在824.00m，鄰井地層壓力系數(shù)1.80～2.20。2013年10月12日通過綜合錄井監(jiān)測，對該井進(jìn)行了一次精準(zhǔn)的溢流預(yù)報（見圖1）。

圖1 蒙15-317x井實時曲線圖

從圖1可以看出，16:56鉆至井深825.00m，大鉤位置下降速度明顯加快，鉆速增加，鉆壓和立管壓力有明顯下降趨勢，懸重上升，判斷進(jìn)入高壓地層，重點觀察池體積變化情況，至17:05鉆井液增加1.0m3且有快速增長趨勢，值班人員迅速向司鉆發(fā)出溢流預(yù)報。

為了更加明顯的分析，根據(jù)后臺實時采集數(shù)據(jù)，回放放大曲線圖，見圖2。從圖上可以看出，16:56之前，鉆壓平均值為36.3kN，立管壓力平均值9.94MPa，該時間點之后，立管壓力和鉆壓曲線幾乎同時開始下行且趨勢較快。至16:57，井深825.11m，瞬間鉆時變?yōu)?.6min/m，鉆壓降為15.7kN，立管壓力降為8.66MPa；鉆井液參數(shù)的變化要稍滯后于工程參數(shù)的變化，17:02池體積、出口流量曲線都出現(xiàn)逐漸上漲的趨勢，至17:04，總池體積增加1.86m3，出口流量由33.11%上升至36.41%；出口密度從1.90g/cm3下降至1.88g/cm3，出口電導(dǎo)率有1.90S/m降至1.65S/m，出口溫度由38.6℃上升至44.0℃，氣測全烴1.435%上升至54.294%，17:06關(guān)井，關(guān)井套壓5.44MPa。17:08氣測全烴最高值93.875%。

總結(jié)以上參數(shù)變化構(gòu)成，溢流前兆的參數(shù)響應(yīng)順序是：

（1）錄井前地層對比預(yù)測壓力頂界準(zhǔn)確預(yù)測界面深度為824.00m（重預(yù)測）；

（2）工程參數(shù)異常變化（抓打開）：鉆速加快、鉆壓減小、懸重增加、立壓小幅下降等；

（3）池體積、流量參數(shù)異常變化(跟上返)：總池體積、出口流量增加；

（4）遲到參數(shù)異常變化（搶返出）：氣體參數(shù)快速大幅增加、出口溫度增加、出口密度降低、出口電導(dǎo)率降低（油氣侵）。

圖2 實時回放圖

4 結(jié)論

通過以上監(jiān)測預(yù)報實例分析，證明工程參數(shù)異常能預(yù)示異常壓力地層存在的苗頭，綜合分析過程參數(shù)，發(fā)現(xiàn)偏離正常趨勢線的方向，確認(rèn)溢流并及早向鉆井工程方提出異常預(yù)報，遲到參數(shù)能印證監(jiān)測預(yù)報的準(zhǔn)確性，有效指導(dǎo)安全鉆井，但在實際使用過程中，根據(jù)地層的成因不同，有時符合單一規(guī)律，有時可能同時符合幾項規(guī)律，需仔細(xì)綜合分析判斷，才能提供較為準(zhǔn)確有效的預(yù)報，提高綜合錄井技術(shù)在井控工作的功效。本井區(qū)準(zhǔn)確的異常監(jiān)測預(yù)報獲得建設(shè)方對綜合錄井技術(shù)的高度認(rèn)可，也為以后6口井工作量的取得奠定了堅實的基礎(chǔ)。通過本井分析預(yù)報過程，更加印證了我公司井控措施五步法，即“重預(yù)測、抓打開、跟上返、搶返出、盯后效”的重要性。