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        王4井區(qū)安全鉆井技術(shù)

        2021-06-16 06:13:36曹文中石化江漢石油工程有限公司鉆井一公司湖北潛江433121
        化工管理 2021年12期
        關(guān)鍵詞:鹽層井區(qū)溢流

        曹文(中石化江漢石油工程有限公司鉆井一公司,湖北 潛江 433121)

        0 引言

        江漢盆地潛江凹陷是一個典型的內(nèi)陸古鹽湖,王場構(gòu)造位于潛江凹陷北部,蚌湖生油深洼東側(cè),為一長軸高陡背斜,構(gòu)造閉合高度1 300 m,閉合面積50 km2,王4區(qū)塊位于王場構(gòu)造東部區(qū)塊,其潛江組為一套鹽韻律夾砂、泥巖地層,以鹽韻律為特征??v向上由160個Ⅲ級鹽韻律組成,每個韻律厚10~50 m不等,韻律上部為鹽巖段,下部為鈣芒硝質(zhì)白云巖,泥質(zhì)白云巖等。

        1 施工難點分析

        王4區(qū)塊為典型的鹽丘上升地層引發(fā)褶皺隆起形成的背斜構(gòu)造,構(gòu)造高部位油氣富集。受構(gòu)造和斷裂運動的影響,該區(qū)塊裂縫、鹽層發(fā)育,加上經(jīng)過幾十年的采、注,鹽膏層、泥巖層塑性蠕動,地下有天然的裂縫,也有人為誘發(fā)性裂縫,高壓與虧空并存,地層壓力混亂。

        1.1 王4井區(qū)地質(zhì)難點

        (1)上部平原組礫石發(fā)育,廣華寺組沙泥巖互層,成巖性差,地層疏松,易水化膨脹,引起縮徑阻卡,礫石層、流沙層易井漏、堵水眼。(2)荊河鎮(zhèn)至潛一段交界面瀝青層發(fā)育,且由于瀝青的物性受溫度影響大,在瀝青返出地面溫度降低后流動性變差,易發(fā)生卡鉆。(3)潛江組目的層溢流、井漏、溢漏同存及鹽層卡鉆等問題處理難度大。

        1.2 王4井區(qū)故障復(fù)雜發(fā)生規(guī)律

        如表1所示,王4井區(qū)2016—2018年共施工26口井,出現(xiàn)故障復(fù)雜16口,占比61.54%,損失時間1 594.5 h,故障復(fù) 雜時效14.16%,發(fā)生的故障復(fù)雜有如下五個規(guī)律:

        表1 2016-2018年王4井區(qū)施工井統(tǒng)計數(shù)據(jù)

        (1)故障復(fù)雜類型基本為溢流、井漏、溢漏同存及出瀝青等,其中井漏復(fù)雜高發(fā)。

        (2)故障復(fù)雜發(fā)生層位來看,潛江組1、3、4段為復(fù)雜高發(fā)井段。其中潛1段易發(fā)生井漏、溢漏同存、瀝青等,潛3段易發(fā)生井漏、溢流、溢漏同存、瀝青等;潛4段易發(fā)生井漏、溢流、溢漏同存等復(fù)雜情況。

        (3)從故障復(fù)雜處理效率看,溢流及出瀝青單井處理時間相對較長,井漏單井處理時間次之,溢漏同存單井處理時間最短。

        (4)從故障復(fù)雜發(fā)生區(qū)域看,溢漏復(fù)雜大部分發(fā)生在區(qū)域邊緣及斷層附近。結(jié)合前期施工的鉆井資料,在斷層線附近的井有王4斜-7-X井、王4斜-9-X井、王4斜-12-X井等,這些在斷層線附近施工的井,目的層發(fā)生溢、漏的可能性很大(2016—2018年施工上述井號的井8口,復(fù)雜井6口,占比75%)。

        (5)確定王4井區(qū)故障復(fù)雜類型及性質(zhì)。①漏失原因分析。王4井區(qū)井漏主要分為泥巖裂縫性漏失、鹽間非砂巖層裂縫性漏失、砂巖儲層滲透性、滲透—裂縫性漏失。泥巖裂縫性漏失:裂縫開口較小,橋塞堵漏劑易在井壁上形成堵塞,影響堵漏效果。鹽間非砂巖層裂縫性漏失:鹽間非砂巖層為主要油氣儲集層易出現(xiàn)漏失情況,且易發(fā)生置換引起溢流,堵漏難度大。砂巖儲層滲透性、滲透—裂縫性漏失:韻律型鹽層孔縫發(fā)育、連通性好,漏失幾率大,且多套漏層并存,防漏堵漏措施實施難度大。②溢流原因分析。王4井區(qū)溢流主要分為砂巖儲層鄰井注水引起高壓、韻律層的裂縫異常高壓。砂巖儲層鄰井注水引起高壓:井間壓裂、裂縫聯(lián)通,鄰井注水后,在壓力傳遞作用下,目的層鉆進中極易發(fā)生溢流現(xiàn)象。韻律層的裂縫異常高壓:鹽間非砂巖層油氣儲量巨大、分布面積廣、基質(zhì)滲透率低、壓力較砂層高、可溶鹽含量高、裂縫分布難以預(yù)測。③溢漏同存原因分析。隨著王場油田進入注水開發(fā)后期,所注入的淡水已將地層泥巖和砂巖中的鹽膏溶解形成大的溶腔,如鉆遇大的鹽溶腔,往往造成大的漏失。④鹽膏層難點分析。鹽層的溶解不僅使鹽層段井眼擴大,而且使鹽膏層間砂泥巖地層井壁失去支撐而坍塌擴徑。最為嚴(yán)重的是鹽膏層段層間結(jié)構(gòu)復(fù)雜,骨架對上覆巖層的支撐力弱,造成坍塌卡鉆。

        2 技術(shù)對策

        2.1 優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)設(shè)計

        針對王4井區(qū)地質(zhì)情況,確定王4井區(qū)井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化原則。(1)一開封隔上部廣華寺組易垮易漏地層及廣華寺組與荊河鎮(zhèn)組交界處疏松地層。(2)必須保留一層套管備用,一旦出現(xiàn)嚴(yán)重故障復(fù)雜,無法處理時,可以補下一層套管。該方案中,Ф339.7 mm表層套管下深500~600 m后,即解決了在發(fā)生溢流時上部井段地層垮塌問題。同時也具有一定的井控處理能力,在發(fā)生溢流后,井口壓力不超過5 MPa情況下,可以進行節(jié)流循環(huán)壓井。二開使用Ф215.9 mm鉆頭施工,如未發(fā)生溢流和嚴(yán)重井漏,可直接鉆至完鉆井深,下入Ф139.7 mm油層套管完井。如果發(fā)生溢流和嚴(yán)重井漏,可擴眼后下入Ф244.5 mm技術(shù)套管封隔。再使用Ф215.9 mm鉆頭繼續(xù)施工。

        2.2 故障復(fù)雜預(yù)防處理技術(shù)

        2.2.1 井漏處理

        (1)漏速在5~50 m3/h。在泥漿中加入隨鉆暫堵劑盡可能多搶進尺,后用橋漿堵漏、水泥堵漏、可控凝膠堵漏效果明顯。(2)潛三段是主要漏失層,可采用水泥堵漏、橋漿堵漏或復(fù)合堵漏方法。(3)潛四段目的層漏失。采用隨鉆堵、橋漿堵、水泥堵(非產(chǎn)層)效果明顯。如果仍有少量漏失,可考慮加入隨鉆堵漏材料搶鉆完進尺后再做承壓堵漏。王4井區(qū)發(fā)生漏失,采用上述方法堵漏一次無效后,建議采用鹽水搶鉆至完鉆,隨后進行完井作業(yè)[1]。

        2.2.2 溢流的處理

        (1)發(fā)生溢流后及時關(guān)井觀察,節(jié)流循環(huán),必要時提高鉆井液密度。(2)溢流嚴(yán)重關(guān)井泄壓,采取原油進站、鹽水回收等方法,泄壓至可控范圍內(nèi)提高鉆井液密度恢復(fù)鉆進。漏溢同層是在壓井過程中發(fā)生井漏,安全密度窗口很窄,很難選擇合適密度。先堵漏后壓井,也可采用加重堵漏漿堵漏,如果漏溢嚴(yán)重可考慮補下技術(shù)套管。

        2.2.3 瀝青層處理

        根據(jù)返出的瀝青膠結(jié)情況選擇進一步步處理方法。(1)若瀝青層膠結(jié)較好,且層比較厚,采取“三三三”措施效果不理想,影響井下安全。可采取側(cè)鉆方式避開,保證與瀝青層至少相距30 m的位移。(2)若瀝青層膠結(jié)較好,但瀝青層比較薄,或瀝青層膠結(jié)不好,有可能處于瀝青層邊緣。采取提高擴劃眼頻率,保持鉆井液循環(huán),將瀝青重復(fù)破碎帶出的措施根據(jù)瀝青層膠結(jié)好壞及厚度,選擇直接處理或者側(cè)鉆。

        2.2.4 鹽層處理

        (1)控制鉆時在10 min/m左右,確保環(huán)空返速>0.8 m/s。(2)鉆遇大段鹽層或塑性強的鹽層,接單根時方余保留1 m,方便處理鹽卡。(3)保證鉆井液的攜帶性及潤滑性,補充膠液必須為飽和鹽水。(4)接單根前劃眼兩次,做好準(zhǔn)備工作,縮短接單根時間。(5)現(xiàn)場儲備清水,管線接至泥漿泵上水管線,可直接使用。如井下發(fā)生鹽卡,則立即倒換上水閘門,根據(jù)相關(guān)要求,注入適量清水,以便解卡。

        3 現(xiàn)場施工及效果

        2019—2020年在王4井區(qū)施工6口井,采用新的工藝技術(shù)后,故障復(fù)雜發(fā)生率及處理時效明顯降低,取得了良好的經(jīng)濟及社會效益。相比同區(qū)塊2018年平均指標(biāo),2019—2020年王4井區(qū)六口井平均井深增加24.34%,平均機械鉆速提高4.89%,鉆完井周期縮短6.14%,故障復(fù)雜時效4.56%,降低67.80%,平均故障復(fù)雜發(fā)生率16.67%,降低72.91%,平均二開趟鉆數(shù)2.67趟,減少28.42%[2]。

        4 結(jié)語

        (1)為了給處理溢流和井漏創(chuàng)造有利的條件,防止上部地層的垮塌,避免工程復(fù)雜事故隨之發(fā)生,要優(yōu)化井身結(jié)構(gòu),必須設(shè)計表層套管封住易垮塌的上部地層。(2)潛江組鹽膏層是在內(nèi)陸鹽湖環(huán)境下沉積而成的,鹽巖發(fā)育,存在鹽巖韻律層,必須在鉆井作業(yè)中采用飽和鹽水鉆井液體系。(3)鉆進中發(fā)現(xiàn)井口有輕微溢流或鉆井液發(fā)生油、氣、水侵,采取小排量或節(jié)流循環(huán)錄取數(shù)據(jù)并除氣,切忌盲目加重,即使加重也要控制速度,否則易誘發(fā)井漏。(4)在保證漏層完全打開的前提下,發(fā)現(xiàn)一層封堵一層,防止漏層判斷不清,造成盲目堵漏。如果一次性堵不住,反復(fù)多次地對同一漏層堵漏,應(yīng)盡快采用復(fù)合堵漏方法將漏層徹底堵死,避免長時間堵漏造成地層逐漸溶解導(dǎo)致裂縫尺寸變大,增加堵漏難度。

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