程歡，趙江源，董家濱，趙國(guó)明

中國(guó)石油青海油田分公司 工程技術(shù)處（甘肅 敦煌736202）

青海油田澀北氣田由澀北1號(hào)氣田、澀北2號(hào)氣田和臺(tái)南氣田組成，是青海油田的天然氣主力產(chǎn)區(qū)。2017—2019年，青海油田澀北氣田完成鉆井施工339口，其中143口井發(fā)生井漏，井漏次數(shù)242次,漏失鉆井液9 020 m3，井漏發(fā)生率42.2%；平均單井漏失量63.08 m3，平均單次漏失鉆井液37.23 m3，井漏復(fù)雜頻發(fā)（表1）。井漏不但造成了鉆井材料的大量消耗，同時(shí)造成了儲(chǔ)層污染和井控風(fēng)險(xiǎn)的增加。

表1 澀北氣田2017—2019年鉆井井漏統(tǒng)計(jì)

1 澀北氣田井漏原因分析

1.1 地質(zhì)原因

柴達(dá)木盆地東部第四系生物氣的形成（澀北氣田），是晚第三紀(jì)盆地西部相對(duì)隆升，沉積中心逐漸東移，在三湖地區(qū)快速沉積巨厚第四系的結(jié)果。形成了澀北氣田第四系以薄層砂、泥巖頻繁間互為主的大面積穩(wěn)定分布的砂泥巖層。并且通過(guò)鉆井證實(shí)，儲(chǔ)層鉆遇率高，橫向連通性好[1-3]。巖性主要為淺灰色、灰色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖以及灰色、灰綠色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖，膠結(jié)類型主要為孔隙式膠結(jié)。巖心統(tǒng)計(jì)分析表明，孔隙度分布范圍為8.3%～38.6%，平均為30.95%；滲透率分布范圍0.01～0.387μ㎡，平均為24.32×10-3μ㎡，儲(chǔ)層表現(xiàn)為高孔隙度，中-低滲透率的特點(diǎn)?？傮w上，由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和儲(chǔ)層發(fā)育特點(diǎn)，澀北氣田形成了地表疏松，地層成巖性差，連通性好，地層承壓能力低的地質(zhì)特性。

1.2 儲(chǔ)層段地層壓力虧空嚴(yán)重

澀北氣田于1995年試采，2002年正式開(kāi)發(fā)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期開(kāi)采，地層壓力虧空嚴(yán)重，一號(hào)、二號(hào)主力層組壓力系數(shù)在0.51～0.79，地層壓力降低，是造成鉆進(jìn)、固井過(guò)程中井漏復(fù)雜頻發(fā)的一個(gè)重要原因。

1.3 主力氣層分布井段長(zhǎng)，各層組地層壓力差異大

1）淺層氣發(fā)育活躍。錄井氣測(cè)異常顯示200 m以淺地層局部存在全烴異常高值，表明淺氣層零星發(fā)育，因此該井段鉆井施工過(guò)程中仍需高度重視防漏防噴工作。

2）主力氣層分布井段長(zhǎng)。從淺層頂部（深度200 m左右）至底部（深度1 600 m左右）均有氣層分布，淺氣層主要分布于200～430 m，跨度為230 m左右，總體含氣井段跨度長(zhǎng)達(dá)1 400 m左右，縱向上由多個(gè)氣藏疊置而成。如澀試2井，共分布單砂層149層，其中：氣層88層，氣水層4層，含氣井段從淺層200 m到1 592.5 m，跨度達(dá)1 392.5 m。

3）縱向各層組開(kāi)發(fā)動(dòng)用程度不均衡，地層壓力差異大，深部地層壓力下降快，淺部下降慢，同一裸眼段內(nèi)壓力系數(shù)差值大于0.5，如圖1所示。

圖1 臺(tái)3-45井地層孔隙壓力預(yù)測(cè)剖面

澀北氣田由于存在淺層氣活躍、主力氣層分布段長(zhǎng)、縱向各層組之間壓力系數(shù)差異大等特點(diǎn)，造成在鉆井工程方面施工難度大，井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度大，難以確定合理的鉆井液密度，井漏和漏轉(zhuǎn)噴風(fēng)險(xiǎn)增大。

2 澀北氣田鉆井防漏措施和堵漏方案

2.1 防漏措施

2.1.1 細(xì)化井身結(jié)構(gòu)，封隔相對(duì)高壓層

井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要考慮2個(gè)方面：封固淺部易漏層和封固中淺層相對(duì)高壓氣層。在構(gòu)造低部位風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低的井位采用兩層結(jié)構(gòu)，在構(gòu)造高部位或已鉆井發(fā)生井漏復(fù)雜的井周圍采用3層結(jié)構(gòu)（圖2）。結(jié)合已鉆井地層壓力預(yù)測(cè)、鄰井實(shí)鉆復(fù)雜情況，細(xì)化地質(zhì)卡層，以有效封隔低壓易漏及相對(duì)高壓層段為原則，明確必封點(diǎn)，開(kāi)展井身結(jié)構(gòu)精細(xì)化設(shè)計(jì)工作[4-6]。

圖2 澀北氣田井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1.2 選擇合理的鉆井施工參數(shù)和技術(shù)措施

1）減小鉆井液靜液柱壓力。確定合理的鉆井液密度，在確保井控安全的前提下，盡可能降低鉆井液密度，減少鉆井液靜液柱壓力[7]。

2）鉆進(jìn)過(guò)程中防止產(chǎn)生激動(dòng)壓力。緩慢開(kāi)泵，小排量頂通、循環(huán)正常后方可提高到正常排量清洗井眼，避免憋漏地層。下鉆時(shí)，控制下鉆速度（不超過(guò)0.3 m/s），減少壓力激動(dòng)[8]。

3）降低鉆井液當(dāng)量循環(huán)密度。循環(huán)時(shí)，適當(dāng)提高鉆井液黏度，保持良好的流動(dòng)性，減少流動(dòng)阻力。嚴(yán)禁在漏失層段定點(diǎn)循環(huán)鉆井液，鉆井液保持良好的流變性并保持較小排量循環(huán)，避免漏失層的強(qiáng)烈沖刷導(dǎo)致反復(fù)漏失。鉆漏層時(shí)，降低速度、排量，避免環(huán)空阻塞、憋壓造成井漏[9]。

2.1.3 提高地層承壓能力

鉆井液預(yù)先加入3%～5%隨鉆堵漏材料，使其具有良好的造壁封堵作用?？刂沏@井液膨潤(rùn)土含量（5%），保證漏失層泥餅造壁性能好，并具有較好的承壓能力。穿產(chǎn)層前補(bǔ)充3%QS-2+1.5%BYD-2，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況關(guān)停附近50 m以內(nèi)的同層系采氣井，避免負(fù)壓漏失及造成采氣井停產(chǎn)。

2.1.4 下套管、固井等關(guān)鍵工序做好預(yù)防措施

下套管前要徹底通井，尤其控制好套管的下入速度，防止在有限環(huán)空內(nèi)沖擊壓力的增大而壓漏地層。下完套管之后，單凡爾小排量循環(huán)一周后恢復(fù)正常排量循環(huán)。氣層套管固井應(yīng)在保證固井質(zhì)量的前提下，盡可能地降低水泥漿密度防止固井過(guò)程中發(fā)生井漏[10]。

2.2 堵漏方案

在鉆井施工前根據(jù)實(shí)際情況制定針對(duì)性堵漏方案，鉆井過(guò)程中一旦發(fā)生井漏，立即按照預(yù)定方案進(jìn)行堵漏。

1）一開(kāi)堵漏。因沒(méi)有安裝井口裝備，憋壓堵漏措施無(wú)法實(shí)現(xiàn)，應(yīng)以隨鉆堵漏為主。針對(duì)非失返性漏失，選用粗細(xì)堵漏材料復(fù)配，配制濃度20%～25%堵漏漿進(jìn)行隨鉆堵漏。倘若發(fā)生失返性漏失，則建議打水泥漿堵漏，效果較好。

2)二、三開(kāi)堵漏。地層原始承壓能力低，根據(jù)漏失程度不同采取不同的堵漏配方進(jìn)行封堵。以橋漿堵漏為主，注入堵漏漿和保持原井漿密度一致，起鉆至套管后憋壓至1～2 MPa靜止堵漏。如：漏速小于5 m3/h，配制濃度5%隨鉆堵漏漿；漏速5～10 m3/h，配制濃度8%～10%堵漏漿；漏速10～20 m3/h，配制濃度10%～12%堵漏漿；漏速大于20 m3/h或失返型漏失，若在目的層鉆進(jìn)，建議配制濃度15%～18%堵漏漿，進(jìn)行堵漏。若堵漏一次未成功，則采用注水泥漿堵漏。若在非目的層鉆進(jìn)，則直接采用注水泥漿堵漏。

3）固井防漏堵漏。2017—2019年242次井漏復(fù)雜中，固井過(guò)程井漏達(dá)76次，占比31.4%。固井階段，常規(guī)水泥漿密度高于鉆井液密度，且水泥漿流變性差，導(dǎo)致開(kāi)泵時(shí)激動(dòng)壓力較大，易引發(fā)井漏。納米基低密度水泥漿體系密度調(diào)節(jié)范圍為1.30～1.60 g/cm3，能較好地解決常規(guī)固井水泥漿密度高流變性差的問(wèn)題。分析澀北氣田已實(shí)施的10口納米基低密度水泥漿固井效果，裸眼段聲幅基本控制在10%以內(nèi)，固井質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)。該技術(shù)應(yīng)用效果良好，建議在澀北氣田推廣應(yīng)用。若固井過(guò)程中仍發(fā)生井漏失返，則應(yīng)根據(jù)實(shí)際漏失情況，及時(shí)采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。

3 澀北氣田漏轉(zhuǎn)噴井控風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防措施

3.1 立足一次井控，嚴(yán)防漏溢轉(zhuǎn)換

1）在鉆井液密度選擇時(shí)優(yōu)先依據(jù)實(shí)鉆數(shù)據(jù)選擇合理的鉆井液密度。另一方面，易漏層鉆進(jìn)時(shí)，在設(shè)計(jì)鉆井液密度范圍內(nèi)，應(yīng)盡量貼近設(shè)計(jì)下限鉆進(jìn)，同時(shí)優(yōu)選鉆井參數(shù)，嚴(yán)防井漏復(fù)雜發(fā)生。在起鉆前充分循環(huán)鉆井液，根據(jù)循環(huán)后效和全烴顯示情況，調(diào)整提高鉆井液密度，滿足井控安全要求后再起鉆。

2）嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)防漏和井控技術(shù)措施。嚴(yán)格控制起下鉆、下套管速度≤0.3 m/s，防止下鉆壓力激動(dòng)造成井漏或起鉆抽吸效應(yīng)造成溢流。同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格落實(shí)起鉆灌漿要求，確保井筒靜液柱壓力能夠平衡地層壓力。針對(duì)澀北淺層氣活躍的特點(diǎn)，起鉆至井深300 m以上或起至加重鉆桿或鉆鋌時(shí)，采取連續(xù)灌漿方式，保持井筒液柱壓力，做好井控工作。

3）針對(duì)已經(jīng)發(fā)生井漏復(fù)雜的井，必須做好液面監(jiān)測(cè)工作，根據(jù)漏失速度及時(shí)補(bǔ)充井筒鉆井液，嚴(yán)禁液面不在井口而進(jìn)行起鉆作業(yè)，嚴(yán)防由漏轉(zhuǎn)溢，引發(fā)險(xiǎn)情。

3.2 優(yōu)化設(shè)備、工藝和技術(shù)措施，避免井口失控

1）針對(duì)天然氣井，漏溢轉(zhuǎn)換快，險(xiǎn)情發(fā)展迅速等特點(diǎn)，應(yīng)盡量避免井口處于無(wú)控制狀態(tài)。針對(duì)35 MPa及以下等級(jí)的防噴器采用Φ127 mm～Φ139.7 mm變徑閘板，避免因下套管更換防噴器閘板等工序?qū)е戮谔幱跓o(wú)控制狀態(tài)。

2）針對(duì)澀北氣田井控特點(diǎn)，提高現(xiàn)場(chǎng)管理標(biāo)準(zhǔn)，要求井隊(duì)在鉆臺(tái)同時(shí)配備與井內(nèi)鉆具相匹配的旋塞閥和箭形止回閥。同時(shí)在鉆具底部加裝止回閥，防止在緊急情況下，天然氣迅速?gòu)你@具水眼內(nèi)溢出，造成搶裝旋塞失敗，引發(fā)井口失控。

3）針對(duì)起下鉆鋌等大直徑工具速度慢，尺寸與閘板防噴器不匹配等問(wèn)題，要求井隊(duì)使用的鉆鋌提升短節(jié)，應(yīng)使用與鉆桿扣型相同或易與轉(zhuǎn)換連接的非雙公短節(jié)，方便在起下鉆鋌等大直徑工具發(fā)生溢流時(shí)，可立即連接鉆桿立柱或防噴單根下放鉆具，關(guān)閘板防噴器控制井口。

3.3 強(qiáng)化過(guò)程管控，確保井控風(fēng)險(xiǎn)受控

1）針對(duì)澀北氣田鉆井周期短，井控裝備拆裝頻次高的特點(diǎn)，建設(shè)方應(yīng)加強(qiáng)對(duì)井控裝備試壓、井控裝備安裝標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收和井控裝備日常檢查保養(yǎng)維護(hù)的監(jiān)管工作，確保井控裝備本質(zhì)安全。

2）強(qiáng)化干部值班、坐崗制度和地質(zhì)錄井的預(yù)警工作。井隊(duì)要認(rèn)真落實(shí)干部24 h值班制度，嚴(yán)格落實(shí)人員專職坐崗制度，鉆井隊(duì)和錄井隊(duì)?wèi)?yīng)采取錯(cuò)時(shí)記錄，定點(diǎn)校核，確保坐崗有效性和坐崗記錄的準(zhǔn)確性。錄井隊(duì)要及時(shí)比對(duì)分析巖性，精準(zhǔn)對(duì)層、全烴顯示異常的預(yù)警工作，提示鉆井隊(duì)提前做好漏層、目的層鉆進(jìn)的各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防工作。

3）嚴(yán)格落實(shí)各開(kāi)次開(kāi)鉆和鉆開(kāi)油氣層檢查驗(yàn)收工作，確保各項(xiàng)井控工作落實(shí)到位。建設(shè)方和施工方井控主管部門(mén)要嚴(yán)格落實(shí)鉆開(kāi)油氣層檢查驗(yàn)收工作，確保在開(kāi)鉆和鉆開(kāi)油氣層前，井隊(duì)技術(shù)交底明確，各項(xiàng)技術(shù)措施和準(zhǔn)備工作以及應(yīng)急物資儲(chǔ)備落實(shí)到位，滿足施工條件方可開(kāi)工。

3.4 嚴(yán)格落實(shí)“雙盯”工作法

針對(duì)易漏層鉆進(jìn)、下套管固件等井漏和井控風(fēng)險(xiǎn)較高的工序，要嚴(yán)格落實(shí)“雙盯”工作法，鉆井公司或項(xiàng)目部應(yīng)派駐經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師或技術(shù)人員盯井落實(shí)各項(xiàng)技術(shù)措施和施工方案執(zhí)行到位，確保在發(fā)生井漏復(fù)雜或溢流事件時(shí)能夠正確有效地進(jìn)行處置，做到關(guān)井程序正確，壓井方法正確，嚴(yán)防井控風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

2020年在各項(xiàng)井漏預(yù)防和井控風(fēng)險(xiǎn)防控措施的有效落實(shí)下，澀北氣田全年完成鉆井施工257口，其中漏失58口，未發(fā)生一起溢流事件，漏失率從2017年的42.2%降至22.6%。但從漏失總井?dāng)?shù)上看，漏失井次仍然較高，井漏及漏轉(zhuǎn)噴風(fēng)險(xiǎn)不可輕視。青海油田澀北氣田在今后的井控管理工作中仍要以井漏和漏轉(zhuǎn)噴風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)防為管理重點(diǎn)，努力提升井控管理水平，杜絕井噴事故。