塔中62—27井控压钻井实践.pdf

1 0 4 钻 采 工 艺 DRI L L I NG P R0DUC TI ON T ECHNOL 0GY 2 0 0 9年 3月 Ma r c h 2 0 o 9 塔 中 6 2 2 7井控压钻 井实践 宋周成 ， 何世明 ， 安文华 ，王书琪 ，张利生 ，叶明泉 ，孟英峰 1塔里木油田分公司2西南石油大学石油工程学院 宋周成等．塔中6 2 2 7井控压钻井实践． 钻采工艺， 2 0 0 9 ， 3 2 1 1 0 41 0 5 摘要塔里木油田塔中6 2井区的油藏为碳酸岩裂缝性油气藏， 储层地层压力敏感， 安全密度窗口窄， 并且 含有 H s ， 针对这种情况， 为了能够在保护储层的前提下， 安全地实施钻井作业， 对塔中6 22 7井成功进行 了注气 控压钻 井技术试验。注气控压钻 井在塔 中 6 2 2 7井的使 用在 国内尚属 首次 ， 控压 钻 井井段 为 0 1 5 2 ． 4 4 8 7 6～ 5 0 1 7 ． 2 m， 控压钻井过程中未发生任何井漏、 溢流等井下复杂情况。文章介绍了塔中6 2 2 7井的地质概况， 井身结 构与钻具组合 。 注气控压钻井相关设备 以及 MP D钻 井简况。 关键词 控 压钻 井；欠平衡 钻井；压力敏 感性地层 ； 钻 井液脱 气 中图分类号 T E 2 4 2 文献标 识码 B 文章编号1 0 0 6 7 6 8 x 2 0 0 9 O 10 1 0 4 0 2 国际钻井承包商协会 I A D C 给定的控制压力钻井 m a n a g e p r e s s u r e d r i l l i n g ， 以下简称 MP D 的定 义 控制压 力 钻井是一种精确控制环空压力剖面的钻井过程与方法。其 目标是确定井底压力环境界限并且 以此作为依据控制井眼 环空水力压力剖面。 常规 MP D技术通过改变钻井液密度、 钻井液流变性、 返 速、 节流阀回压， 实现调节井底压力， 以适应复杂漏喷窄窗口 的安全钻井。常规 M P D技术的最大问题是当接单根或立根 以及起下钻过程中， 即钻井液停止循环时， 循环压耗消失， 使 井底压力改变， 则可能发生漏喷事故， 从而使 M P D失败。注 气 MP D技术是在常规 MP D技术之上发展起来的。循环时 注气， 减少液柱压力以抵消循环压耗； 停止循环时停止注气 则压力恢复， 从而能更好地适用于漏喷窄窗口、 甚至零窗口 的安全钻井。 塔里木油田塔中 6 2井区的油藏为碳酸岩裂缝性油气 藏， 储层地层压力敏感 ， 安全密度窗口窄， 易发生喷、 漏事故， 并且井内含有 H s ， 会对钻井施工造成很大风险。因此， 针 对这种情况， 为了能够在保护储层的前提下， 同时又能够安 全实施钻井作业 ， 引入了注气控压钻井技术， 并在塔中6 2 2 7井 01 5 2 ． 4井眼 4 8 7 6～5 0 1 7 ． 2 m井 段取 得 了成功 的应 用。这是注气控压钻井技术在国内的首次使用， 开了在含硫 碳酸岩油藏使用的先河 ， 值得类似油气田借鉴。 一 、井身结构及钻具组合 塔中6 2 2 7 井位于塔里木盆地中央隆起塔中低凸起塔 中I 号断裂坡折构造带塔中6 2岩性圈闭。从分析可以看出， 塔中6 2 2 7井与塔中 6 2 1 、 塔 中6 2 2和塔中6 21等井相 邻。因此， 这几口井的资料适用于塔 中6 22 7井。塔中6 2 2 7井钻遇志留系显示段， 预测其地层压力为 4 8 ． 4 8 MP a ， 压力系数为 1 ． 1 9 。根据邻井塔中6 21井奥陶系测试地层 压力推算， 该井奥系地层压力系数为 1 ． 1 8 。在已经完钻的塔 中6 2井区及邻井中有些井中已发现 H s ， 主要集中在奥陶 系 ， 硫化氢浓度在 3 2 5 61 6 ． 9 m s ／ m 范 围。因此 ， 在这种前 提下 ， 在钻井过程 中对 H S的预防需要特别重视 。 1 ． 设计井身结构 由于要进行 MP D钻进 ， 因此在 井下 5 0 0 m处 下入 1 只 0 1 7 7 ． 8套管阀。塔中6 2 2 7井设计井身结构见图 l 。 8 3 m 图1 塔中6 2 - 2 7 井设计并身结构图 收稿 日期 2 0 0 81 21 0 基金项 目中国石油天然气股份有限公司科技项 目 0 3 0 1 6 7 2 。 作者简介 宋周成 1 9 6 6一 ， 高级工程师 ， 1 9 8 9年毕业于江汉石 油学 院钻井工程专业 ， 现为西南石油 大学博士研究 生， 任塔里木油 田分公 司开发事业部副经理 ， 长 期从 事钻 井技术 研究 与 生产管 理等 工作 。t gt t l 8 4 1 0 0 0 新 疆库 尔 勒市 塔里 木 油 田分 公 司开发 事 业部 ， 电话 1 3 9 9 9 0 0 61 6 7， E ma i l s o n g z c 6 6 9 9 s h o h u ． c o m 第 3 2卷 V0 1 ． 3 2 第 2期 N o ． 2 钻 采 工 艺 D R Ⅱ工 I N GP R OD U C T 1 0 N T E C H N 0 L O G Y 1 0 5 2 ． 控压钻井钻具组合 第三次开钻控压钻井钻具组合 01 5 2 ． 4钻头 0 1 2 0 ． 6 浮阀 1 t 1 2 0 ． 6钻铤 1 6 2 m 0 8 8 ． 9斜 坡 钻杆 3 1 0 i n 0 1 2 0 ． 6旋塞 0 1 2 0 ． 6浮 阀 0 8 8 ． 9斜 坡钻 杆 4 4 1 0 IT I 0 1 2 0 ． 6旋塞 0 1 2 0 ． 6浮阀 8 ． 9斜坡钻杆。 二、 注气控压钻井相关设备 1 ． 欠平衡设备及配套装置 欠平衡作业井 口装置为美国 Wi l l i a m s 旋转控制头及配 套设备， 所用钻具为 0 8 8 ． 9斜坡钻杆， 地面节流管汇则采取 了两套并联， 其中一套为正常钻井用 ， 另一套为 M P D控压钻 井使用 。 2 ． 制氮设备 根据注气量的需要， 准备了两套 3 5 MP a ， 1 5 m ／ m i n制 氮车和增压车组， 其中一套作为备用， 注气管线采用 0 7 3油 管， 并在现场试压 2 8 M P a 不漏为合格， 在注气管线上安装有 流量计 以便随时记 录氮气流量 ， 氮气与钻井液通 过混合器进 行混合后注入井内。 3 ． 除气装置 注气 MP D过程中为了能够从钻井液中及时有效地除去 均匀混合的氮气 ， 配置了真空除气器 。 三、MP D钻井简况 钻开水泥 塞后 ， 进 入 MP D钻 井作业 方式 ， 实施 M P D钻 井的钻井参数 钻压为 4 0～6 0 k N， 转速 为 6 0 r ／ m i n 。 泵 压 l 7 1 9 M P a ， 排量 1 2 L ／ s 。在实施 MP D作业时， 随时监测井下 的气测值 ， 并且依据井 内 H S含量来决定控压钻井 的作 业方 式 即 微欠平衡作业和微过平衡作业 。作业过程中需根据 井底情况对钻井参数作出及时修正。现场 MP D钻井的主要 技术措施 ①节流管汇保持 MP D钻井作业时工况。检测制 氮车、 氮气管线以及管线上个各平板阀、 单流阀、 流量计的工 作状态， 确保其正常工作， 并且保证氮气通道畅通。② 开泵， 先采用正常钻井， 即不注气钻进， 钻井参数则参照上面数据， 此时钻井液密度保持在 1 ． 1 9 g ／ c m’ 、 E C D为 1 ． 2 4 g ／ c m ， 控 制钻速在 1 ～ 2 m ／ h内， 录井监测微量烃气测 、 钻时 和漏失 引 起的液面 变化， 注意正确 判断是过平衡 、 还是 欠平衡 ， 是漏 、 还是涌 ， 如果发现 明显井漏 ， 立 即转入下步 ； 如果未发现 明显 井漏， 待发现气测全烃油气显示后， 转入下步。③停止钻进， 保持 1 2 L ／ s排量循环， 开始注气， 注气量为 3 0 0 m ／ h 、 6 0 0 m ／ h 、 9 0 0 m ／ h ， 分别 循环 一周 以上 ， 获得 稳定 的 全烃 浓度 录井和在线监测 ， 记录数据。④根据记录的数据求出地层 压力 ， 并根据地层压力来调整钻井液密度， 计算合理注气量。 ⑤ 监测 H S浓 度 ， 如果 浓度 未超标 ， 则 进 入近 欠平 衡 注气 M P D作业。⑥ 如果实测 H S浓度超标， 则实施近过平衡 MP D 。⑦如果需要起钻， 则在起钻前， 先减少注气量至微过 平衡 ， 并且循环一周以上。停止注气， 晚停泵 3 5 m i n 。控 制起钻速度起钻， 同时注意套压控制、 放气与灌浆。⑧如果 钻遇储层有严重的缝、 洞型漏失， 则注气控压钻井中止， 转为 堵漏钻井作业， 此间可以考虑采用充气方法减少漏失， 辅助 防漏、 制漏。⑨如果钻遇意外高压、 高产气层， 则停止注气控 压钻井， 转为安全井控的钻井作业。如果钻遇高含硫气层， 则停止注气控压钻井， 转为高含硫安全钻井作业。M P D钻进 过程 中应 保持钻 井 和注气 参 数基本 稳定 。并 做好 时 间、 压 力、 排量等施工记录。作业过程中， 要求每米都进行捞钻屑， 上水 罐、 振动筛和真空除气器等三处的钻井液密度需要每 1 0 m i n检测 1次。密切监测 出 口流量和钻井 液池液面 ， 如果有 井漏发生 ， 在此处发现井 漏 比全烃发 现井漏 要早 2 h以上 。 如果发现明显井漏， 立即转入注气求地层压力程序。如果未 发现明显井漏 ， 在发 现气 测全烃油 气显示后 ， 转入 注气求地 层压力程序。进入 MP D钻井作业后共钻进尺 1 4 1 ． 2 0 n o ， 井 段 4 8 7 6～ 5 0 1 7 ． 2 0 m， 岩性 灰岩 、 泥质灰岩。用 M P D控压 钻进的进 尺 4 2 m， 井 段 4 9 2 9～ 4 9 4 5 m； 4 9 4 9 4 9 5 3 I n ； 4 9 9 4 5 0 1 6 IT I 。在第三次开钻井段钻进中， 常规钻进平均机 械钻速为1 ． 1 8 m ／ h ； 其中三牙轮钻头 H A 5 1 7 G 0 ． 8 8 m ／ h ； 巴 拉斯钻头 P 3 2 8 7 1 ． 4 8 m ／ h 。MP D钻进平均机 械钻速 1 ． 3 8 m ／ h 。在井段4 9 9 4～4 9 9 6 m、 4 9 9 85 0 0 0 n l 两段发现油气 显示。控压钻井过程中未发生任何井漏、 溢流等井下复杂情 况 ， MP D钻井工艺技术取得成功。 四、 认识及建议 根据现场作业过程中存在的问题提出如下建议 1 在调整氮气注入量时， 现有节流阀不能有效调节注 气量， 需要引进／ 开发气体介质的手动和液动节流阀。 2 对 于钻井液脱气 ， 如果钻井 液中含有 H S会造成一 定程度 的风险 ， 对含有 H S的井应 该采用密闭的钻井液循环 系统以及大处理量的分离器。 3 建议在套管阀以下的套管内壁上安装地层压力传感 器， 随时监测地层压力， 为钻井液密度、 地面控压程度、 钻进 的速度提供可靠的计算依据 。 参考文献 [ 1 ] 吴 月先． 四川井下作业专业化体制创新总体方案探讨 [ J ] ． 钻采 工艺 ， 2 o 0 2， 2 5 2 ， 9 O一 9 7 ． [ 2 ] 钟水清 ， 马发 明． 天 然气 计 量有 关公 式 剖析 [ J ] ． 钻 采 工艺 ， 2 0 0 4， 2 7 6 ． [ 3 ] 钟水 清． 我 国 2 1世 纪非常规能 源的战 略研究 [ J ] ． 钻 采工艺 ， 2 0 0 5 ， 2 8 3 9 39 5 ． [ 4 ] 钟水 清． 天然 气水合 物勘 探及 结构 H型 水合 物 的特 性研 究 [ J ] ． 钻采工艺， 2 0 0 4， 2 7 5 ． [ 5 ] 钟水清． 美国能源战略政策剖析[ J ] ． 中国能源 ， 1 9 9 3 4 ． [ 6 ] 钟水清 ， 张高信 ． 我 国石油天然气开 发现状及其发展方 向[ J ] ． 中国能源 ， 1 9 9 3 1 ． 编辑 黄晓川J