＊李 賽

（1.中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院 四川 618300 2.油氣鉆完井技術(shù)國家工程研究中心欠平衡/氣體鉆井實(shí)驗(yàn)室 四川 618300）

1.前言

近年來，勘探開發(fā)逐步走向深層復(fù)雜地層，常規(guī)鉆井方式面臨漏噴復(fù)雜多、井控風(fēng)險高、鉆井周期長等難題，嚴(yán)重制約勘探開發(fā)步伐。精細(xì)控壓鉆井技術(shù)（MPD）是近年來發(fā)展起來的鉆井新技術(shù)，該技術(shù)能夠及時發(fā)現(xiàn)、有效控制井涌、井漏，降低非生產(chǎn)時間和鉆井成本，提高鉆井安全性，是國際公認(rèn)的解決上述問題的最佳手段[1]。2011年，川慶鉆探精細(xì)控壓鉆井技術(shù)在冀東油田邁開國產(chǎn)技術(shù)工業(yè)化步伐，至今已在渤海灣、四川盆地、塔里木盆地開展了大規(guī)模應(yīng)用，后走出國門，在土庫曼斯坦阿姆河右岸卡洛夫-牛津階儲層成功應(yīng)用2井次，應(yīng)用效果顯著。

2.卡洛夫-牛津階儲層精細(xì)控壓鉆井可行性分析

（1）儲層地質(zhì)特征。阿姆河右岸區(qū)塊目的層為上侏羅統(tǒng)卡洛夫-牛津階碳酸鹽巖，厚度330～410m，儲層溫度在90～133℃，產(chǎn)量可達(dá)190×104m3/d，受儲集層與硬石膏蓋層直接接觸或儲層段中夾有硬石膏層影響，孔隙、裂縫發(fā)育，地層滲透性好，壓力敏感性強(qiáng)。儲層天然氣中含硫化氫，大多數(shù)硫化氫含量＜0.3%，少數(shù)氣田硫化氫含量在1.4%～3.8%。A區(qū)屬于孔隙性儲層、埋藏較淺、壓力低，含硫高；B、C區(qū)儲層埋藏深，壓力高，縫、洞發(fā)育，井漏突出，易引發(fā)其它井下復(fù)雜。土庫曼斯坦阿姆河右岸區(qū)塊目的層鉆探過程中井壁總體穩(wěn)定，儲層井眼擴(kuò)大率普遍小于20%，屬于正常擴(kuò)大范圍，均未發(fā)生過由于井壁失穩(wěn)造成的卡鉆，見表1。

表1 土庫曼斯坦阿姆河右岸目的層特征統(tǒng)計表

（2）鉆井工程復(fù)雜。阿姆河氣田目的層卡洛夫-牛津階為裂縫發(fā)育的碳酸鹽巖，鉆井液安全密度窗口窄，以及存在“人工淺氣藏”，以前的鉆井中井噴、井漏等惡性事故頻發(fā)，進(jìn)而引發(fā)了鉆井速度慢、成本高，嚴(yán)重制約了勘探開發(fā)的進(jìn)程。

①儲層孔洞、裂縫發(fā)育，安全密度窗口窄，井漏普遍存在，且井漏嚴(yán)重，處理復(fù)雜時間長。通過對典型井安全密度窗口分析，其安全密度窗口在0.02～0.05g/cm3，鉆遇裂縫后發(fā)生嚴(yán)重井漏、惡性井漏可能性大，處理難度大。B區(qū)和C區(qū)發(fā)生井漏井占78%，平均單井漏失675.9m3，平均單井處理復(fù)雜時間7.8d，見表2。

表2 典型井密度窗口分析

②因井漏誘發(fā)井涌，關(guān)井套壓高，井控風(fēng)險高。每年發(fā)生的溢流、井涌20井次以上，處理涌、漏復(fù)雜過程中普遍存在井口高套壓狀態(tài)，最高41.5MPa，井控風(fēng)險高[1]，見表3。

表3 典型井處理井漏過程關(guān)井套壓情況

③部分井因堵漏效果不佳，提前完鉆。由于裂縫非常發(fā)育，部分井堵漏效果不佳，被迫提前完鉆。B區(qū)因堵漏效果不佳，提前完鉆井占總井?dāng)?shù)12%，見表4。

表4 典型井堵漏效果不佳提前完鉆

（3）可行性分析小結(jié)。綜上所述，阿姆河右岸B、C區(qū)儲層卡洛夫-牛津階孔洞、裂縫發(fā)育，安全密度窗口窄，因此，鉆井過程中鉆井液漏失量大、處理復(fù)雜時間長，井控風(fēng)險高，甚至被迫提前完鉆，但阿姆河右岸B、C區(qū)儲層段井壁較穩(wěn)定，存在安全密度窗口，具備精細(xì)控壓鉆井施工條件。采用精細(xì)控壓鉆井技術(shù)，通過實(shí)時的PWD井底壓力監(jiān)測、準(zhǔn)確的出口微流量監(jiān)測、自動化的套壓調(diào)節(jié)等先進(jìn)手段，可以及時發(fā)現(xiàn)溢漏，并精確控制井底壓力在安全密度窗口內(nèi)，預(yù)期可以達(dá)到減少井漏、避免高套壓的出現(xiàn)，保障鉆井作業(yè)的井控安全、提高鉆井效率的目的。

3.精細(xì)控壓鉆井配套方案及技術(shù)實(shí)施情況

(1)精細(xì)控壓鉆井裝備配套

阿姆河右岸B、C區(qū)卡洛夫-牛津階儲層精細(xì)控壓鉆井設(shè)備配套方案：主要配備自動節(jié)流控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)監(jiān)測與控制系統(tǒng)、隨鉆井下壓力監(jiān)測系統(tǒng)（PWD）、旋轉(zhuǎn)控制頭及控制裝置等，見表5。

表5 主要特殊設(shè)備

(2)精細(xì)控壓鉆井工藝

常規(guī)鉆至卡洛夫-牛津階后固井，在215.9mm井眼采用精細(xì)控壓鉆井技術(shù)對卡洛夫-牛津階進(jìn)行專層專打，針對B、C區(qū)密度窗口窄、縱向裂縫發(fā)育、惡性井漏、堵漏效果不佳、漏涌轉(zhuǎn)換快的特點(diǎn)，以“不涌、少漏”為目標(biāo)，確定合理的安全密度窗口，準(zhǔn)確控制井底壓力在窗口范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)安全平穩(wěn)鉆進(jìn)，見圖1。

圖1 施工流程

實(shí)施原則：

①探索安全密度窗口，各個工況保持井筒壓力在安全壓力窗口內(nèi)或微過平衡狀態(tài)。

②以微流量、PWD井底壓力實(shí)時監(jiān)測、水力學(xué)模型相結(jié)合的控壓模式。

③起下鉆方式：采用常規(guī)方式起下鉆，若窗口窄則采用重漿帽方式起下鉆。

(3)技術(shù)實(shí)施情況

在土庫曼斯坦阿姆河右岸W-22井、M-21井目的層卡洛夫-牛津階成功實(shí)施精細(xì)控壓鉆井技術(shù)。其中W-22井鉆井過程中漏失鉆井液8.6m3，復(fù)雜處理時間2h，總用時9.2d，M-21井更是實(shí)現(xiàn)了“一趟鉆、零復(fù)雜”鉆達(dá)設(shè)計井深[2]。以下以W-22井為例，闡述精細(xì)控壓鉆井技術(shù)實(shí)施情況。

第一階段：變排量試驗(yàn)，精細(xì)控壓鉆進(jìn)，探索安全密度窗口。接215.9mmPDC鉆頭、組合鉆具、安裝PWD儀器下鉆至3336m，做變排量實(shí)驗(yàn)。下鉆到底，井深3387m，鉆井液密度1.80g/cm3，排量25L/s，鉆進(jìn)過程中井口套壓0.31～0.41MPa，控制ECD在1.89g/cm3開始精細(xì)控壓鉆進(jìn)。停泵測斜及接立柱均未控壓，后效出口流量穩(wěn)定，液面未上漲，判斷本井實(shí)際地層壓力系數(shù)低于1.80，為避免后期發(fā)生嚴(yán)重井漏，下調(diào)鉆井液密度至1.77g/cm3。

第二階段：下調(diào)鉆井液密度，控制ECD在安全密度窗口范圍內(nèi)。鉆井液密度下調(diào)至1.77g/cm3，井口套壓0.31～0.41MPa，停泵補(bǔ)壓2.5～3MPa，ECD降低至1.86g/cm3繼續(xù)精細(xì)控壓鉆進(jìn)，鉆進(jìn)至3556～3557m巖屑中發(fā)現(xiàn)大量1～2cm大小的片狀巖屑，之后恢復(fù)正常，分析認(rèn)為該處為鉆遇層位交接的破碎帶。

第三階段：及時發(fā)現(xiàn)、處理井漏，保證鉆井作業(yè)安全。鉆至井深3670.46m發(fā)現(xiàn)出口流量從23L/s下降到21L/s，井漏0.6m3，利用精細(xì)控壓鉆井技術(shù)降低排量循環(huán)測漏速，測得該漏失層位原始漏失壓力系數(shù)為1.79。為擴(kuò)大安全密度窗口，替入10m3隨鉆堵漏漿，恢復(fù)正常排量循環(huán)觀察無漏失，處理過程共歷時2h，繼續(xù)鉆進(jìn)。

第四階段：承壓試驗(yàn)，合理選擇起鉆方式。精細(xì)控壓鉆進(jìn)至完鉆井深3725m，利用精細(xì)控壓鉆井技術(shù)循環(huán)控壓最高2.8MPa做承壓試壓，井底壓力當(dāng)量密度最大1.94g/cm3，未漏。循環(huán)加重鉆井液密度至1.87 g/cm3，起鉆至井深3325.86m靜觀3d。循環(huán)觀察后效不明顯，符合常規(guī)起鉆條件，常規(guī)起鉆。

(4)實(shí)施效果

①W-22井創(chuàng)造了精細(xì)控壓鉆井技術(shù)在土庫曼斯坦阿姆河區(qū)塊首次成功應(yīng)用，創(chuàng)造了該構(gòu)造鉆井液密度最低紀(jì)錄，相比鄰井M-21井減少鉆井液漏失99%，提高鉆井時效58%。

②M-21井目的層鉆進(jìn)過程中實(shí)現(xiàn)鉆井液零漏失，用時僅5.4d，相比鄰井W-22井時效提高78%，創(chuàng)造了阿姆河右岸B區(qū)目的層鉆進(jìn)最快紀(jì)錄。

③通過精細(xì)控壓鉆進(jìn)技術(shù)合理控制ECD，施工過程中控制套壓最高3MPa，避免了井漏后地層流體置換產(chǎn)生的高套壓，保障了鉆井作業(yè)的井控安全。

4.結(jié)論

①精細(xì)控壓鉆井技術(shù)可以快速、準(zhǔn)確摸索出裸眼段的安全密度窗口，對未來鄰井避免嚴(yán)重漏噴復(fù)雜，保證安全鉆井作業(yè)具有重要的參考價值。

②精細(xì)控壓鉆井技術(shù)可以及時發(fā)現(xiàn)井漏，并能夠快速、靈活處理，有效避免井漏引起的漏噴轉(zhuǎn)換、高套壓風(fēng)險。

③精細(xì)控壓鉆井技術(shù)在土庫曼斯坦阿姆河右岸的成功應(yīng)用，驗(yàn)證了其應(yīng)對深層超深層噴漏復(fù)雜井的實(shí)用性、有效性，為其他類似油氣田高效、安全鉆井提供了有力的技術(shù)利器。