元坝地区欠平衡钻井技术-.pdf

2 01 2拄 第6 卷 第3 期 天 然 气 技 术 与 经 济 Na t u r a l Ga s T e c h n o l o g y a n d Ec o n o my Vo 1 ． 6． N o． 3 J u n ． 2 0 1 2 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／j 。 i s s n ． 2 0 9 5 1 1 3 2 ． 2 0 1 2 ． 0 3 ． 0 1 6 元 坝 地 区 欠 平 衡 钻 井 技 术 杨文冉何修启 中国石化中原油田钻井管具工程处，河南濮阳4 5 6 3 0 0 摘要 元坝区块探井在气体钻井结束后 ，还有 1 5 0 0 1 7 0 0m的陆相地层要用液相钻井完成。因砂岩交错 变化 大、地层较硬 ，钻进过程 中跳钻严 重 ，机械 钻速低且 易漏。为 了解决该难题 ，在元 坝地 区开展 了液相 欠平衡 钻井技术提速应用研 究，通过降低密度 ，优化压井方案，进行设备适用性改造，解决了该井段 高密度钻进易发生 井漏的难题 ，大多数 气井钻 井综合速度提 高4 0 ％ A上。 关键词 元坝地区欠平衡技术提速 中图分类号T E 2 4 2 文献标识码B 文章编号2 0 9 5 1 1 3 2 2 0 1 2 0 3 0 0 5 5 0 3 O引言 元坝 区块是中国石化 的重点勘探 区域 ，探区的 天然气埋 藏深 ，探井 大都属于 7 0 0 0 m左右 的超 深 井 。由于钻遇地层较硬 ，钻进速度较慢 ，钻井 、井 控难题在钻进 中经常复合出现 ，特别是陆相地层井 段长，埋藏深 ，可钻性差 ，气体钻井地层稳定性 差 ， 自流井 、须家河地层压力 系数实钻与设 计偏差 较大。在探井 的钻进过程 中，还有 1 5 0 0～1 7 0 0 m的 陆相地层要用液相钻井方式来完成 。由于地层可钻 性差 ，加之钻井液密度高 1 ． 5 2 ． 1 g／c m ，对地层 的压实作用较大 ，导致机械钻速很低 ，平均机械钻 速为 0 ． 7 0 m／h ，钻井周期长 ，施工时间需要 1 6 0 d 以 上 。 为 了提高这段 地层 的机械钻速 和解决井漏 、 喷漏复合 出现 的钻井难题 ，研究液相欠平衡钻井 技术在元坝地 区的应用十分必要 。 l 工艺研究 1 A欠压值研究 因为钻井液密度越低提速效果越明显 ，故元坝 地 区进行欠平衡施工不能局 限在小于 3 MP a 的欠压 值。元 坝地 区陆相地层属于高压低渗地层 ，只要将 随钻产生的气体及时有效分离 ，既使欠压值较大， 也不会 在地面形成高套 压而带来较大 的井控 风险 ； 另实钻资料显示陆相地层钻井液密度低于 1 ． 3 0 g ／c m 。 时其机械钻速较高 ，高于 1 ． 3 0 g ／e m 后又明显降 低 。故元坝液相欠平衡钻进用钻井液密度 的控制 目 标为不高于 1 ． 3 0 g ／c m 。 密度控制在 1 ． 3 0 g ／e m ，须家河地层欠压值将 达到 2 5～3 0 MP a ，为了避免造成井壁不稳 ，或产出 气体过多，地面液气分离器无法及时处理形成井控 风险，需要采用特殊的钻井液密度调整原则将常 规欠平衡钻 井液密度 “ 低开高走 ”的施工程序更 改 为 “ 高开低走” ，即在开始欠平衡作业时采用较高的 钻井液密度 开钻 ，钻进 中在地层稳定 、分离器除气 效果好 、罐内压力低于 0 ． 2 MP a 的前提下 ，逐步降低 钻进钻井液密度并使其尽可能低于 1 ．3 0 g ／c m ，达 到较好的提速效果。 ， 1 ． 2 压井工艺和压井方案 常规欠平衡钻井一般要准备一套钻进低固相油 保低密度钻井液 ，一套起钻压井高密度压井液。为 了保护油气层 ，在起钻时一般是带压起钻到套管鞋 内，将套管内置换成高密度压井液 ，压稳地层后起 钻 。川东北钻井均储备有高密度压井液 ，大都有 空 间放置顶替高密度压井液置换出的井筒低密度钻井 收稿 日期 2 l 1 1 02 5 修订 日期 2 0 1 20 42 5 作者简介 畅 史⋯ 1 9 7 3一 ， I ． 帅 ，从 ’ 欠半 嘶 、 l J l 和“ 厅 技 术管 _干 『 J研 究 I f 1 。E - m a i l y w 6 k 1 2 6 t 天然气技术与经济／ 55 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第6 卷 杨文冉，等元坝地区欠平衡钻井技术 第3 期 液，已具备两套钻井液欠平衡施工的主要条件。 元坝地区陆相欠平衡钻进主要是为了提高机械 钻速，故起钻时可以直接将压井液置换到井底 ，不 仅压井液和钻井液混合 较少 ，而且可 以减少起下钻 均要进行的套管内置换钻井液作业环节，提高钻井 时效 。 元坝地区沙溪庙 一 须家河陆相地层压力系数为 1 ．2 ～ 2 ．0 ，上下相差很大，故使用钻井液密度也相差 很大，下部高压地层高密度钻进时很容易造成上部 低压层位漏失。在对已钻井的井涌、井漏情况进行 调查后得出，井涌大都是发生在钻井液密度低于 1 ．8 5 g ／ c m 时，而井漏大都发生在钻井液密度高于 1 ． 9 0 g ／c m 。 时 。元坝地 区陆相地层部分井涌 、井漏 调查结果见表 1 和表2 。 表1 元坝地区陆相地层部分井涌、溢流情况统计表 井号 漏失层位 井涌溢流井段 ／m 井涌溢流概况 、 。研 究 析 后 ， 曼 妻 2设 备 选 择 与 改 进 为 1 ．8 5 1 ．9 0 g ／ c m ，具体压井密度、替人深度和替 一⋯⋯一一 入量可根据实钻地层压力系数、现场储备重浆密度 2 ． 1 I m F X B 2 0 1 7 ． 5 ／ 3 5 旋转防喷器 和井筒容积计算。 元坝地区勘探与开发井为了防止钻遇H S 后钻具 56 ／ N a t u r a l G a s T e c h n o l o g y a n d E c o n o m y 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 总第3 3 期 天然气技术与经济 钻井工程 2 0 1 2 笠 发生氢脆 而断裂 ，同时 ，为了增大钻井液排量提高 携岩效率 ，第三次开钻采用的钻具组合为 1 2 7 m mS S 1 0 5钻杆 X 2 5 0 0 m 1 3 9 ． 7 m mS S 1 0 5 钻 杆 。 如果应 用欠平衡钻井技术 ，则旋转 防喷器需 要能够 通过 2 j 1 3 9 ． 7 mm 5 1 ／2 i n 钻具 。为此 ，选 用 了新 型 F XB 2 01 7 ． 5／3 5 旋转防喷器 ，该旋转防喷器芯轴通 径为 2 0 0 m m，适用于 S 1 3 5 1 3 9 ． 7 m m钻具 ；壳体 通径为 3 5 0 m m，适用于3 1 4 m m钻头。 2 ． 2 对节流放喷流程进行改进 根据元坝地区已钻欠平衡井陆相地层 易掉块堵 塞节流通道 的经验 ，为了使节流放喷通道不影 响正 常作业 ，将两台节流管汇进行了并联，欠平衡钻进 时主要使用欠平衡专用节流通道 ，一旦欠平衡节流 通 道堵 塞 ，可 以立 即启 用钻井 节 流放 喷通道 。另 外 ，在 紧急关井时 ，若钻井节流通道出现问题 ，在 套压许可 的情况下 ，也可启用欠平衡节流放 喷通道 作 为常规钻井节流放 喷通道 。为 了确保 井控安全 ， 在两 台节流管汇的并联接 口分别加装了相应压力级 别 的放喷平板阀 ，确保 当套压要超出欠平衡节流管 汇额定压力时能够及时将二者隔离。 2 ． 3 将液气分离器进行并联 由于节 流管汇并联实 现了液气分离器 的并联 ， 液气分 离器处理 能力 为 1 0 0 x 1 0 m ／d ，欠 平衡液气 分离器处理 能力 1 8 0 x 1 0 m ／d ，欠平衡钻 井和常规 压井作业中 ，当气量较大超出单 台分离器的处理能 力时，可以打开节流管汇并联截止平板阀，打开两 台节流管汇至各 自分离器的截 止平板 阀，实现两台 液气分 离器 并联 。并 联后处 理 能力最大 可达 2 8 0 x 1 0 4 m ／ d ，增强了对井内流体的处理能力以及欠平衡 作业可持续性和安全性 。 2 ． 4 将排气管线进行并联 在保证安全的前提下 ，为 了避免重复投资和节 约欠平衡安装时间 ，在钻井 的排气管线加装 了一 只 三通 ，接人欠平衡排气。为了让每台分离器既可单 独使用又可同时使用 ，在两台分离器的排气出口和 排气三通之间安装碟阀，通过碟阀的开关可以实现 分离器的单台使用和同时使用。 3 实施效果 2 0 1 0 年先后在元坝 1 0 3 H和元坝 1 0 井等 6口井进 行 了以提速为 目的的欠平衡钻进 ，地层为千佛崖 一 须家河层段 ，提速效果明显。元坝 1 0 3 H井 自2 0 1 0 年 1 月 1 8日开始欠平衡钻进 ，截至 2 0 1 0 年 4 月 2 0日结 束欠平衡钻进 ，总进尺 1 6 1 0 m。邻井元坝 6 井在相 同地层总进尺 7 3 2 m，两 口井相差 8 7 8 m，元坝 1 0 3 H 井综合钻井速度是元坝6 井的2 ． 2 倍。元坝 1 0 井 白 2 0 1 0 年 4 月 2日开始欠平衡钻进 ，截至 2 0 1 0 年6 月 2 8 H结束欠平衡钻进，总进尺9 3 4 m 。邻井元坝6 井在 相同地层总进尺 6 2 5 m，两 口井相差 3 0 9 m，元 坝 1 0 井综合钻井速度是元坝6 井的 1 ． 4 9 5 倍。 截至 2 0 1 1 年 7 月 ，共 在元 坝 地 区完成 了元坝 1 0 3 H、元坝 1 0 、元陆6 、元坝 2 7 2 H和元坝 2 2 5 H井 5 口井 的欠平衡钻井技术服务。根据这些井的施工情 况 ，同已完钻封井的邻 井元 坝 2 7 井和元坝 2 井 ，正 钻的邻井元坝 2 7 1 井 、元坝 2 0 5 井 、元坝 2 2 1 井 、元 坝2 2 3 井进行 了对 比，分析发现进行欠平衡施工的井 陆相钻进完钻密度均低于2 ． 1 g ／c m ，且未出现地层 漏失 的情况 。未应用欠平衡钻井工艺 的井 自干佛崖 开始密度 已经达到 2 ． 2～2 ． 3 g／ c m ，大部分井 出现漏 失 ，甚至多次漏失。 4 结论 与建议 1 使用较常规钻井 的2 ． 2 g ／c I n 。 低 0 ． 3 ～0 ． 4 g ／ c m。 的钻井液钻进 ，不仅提高了一定 的机械钻速 ，而 且为起下钻作业 和后期 的固完井作 业提供 了较好条 件，提高了综合钻井时效。 2 千佛崖 、须家河井段属于高压 、低渗含气层 段 ，常规工艺在钻遇气层提高密度 后 ，很可能导致 上部地层出现井漏等复杂情况。应用欠平衡钻井技 术可 以使该层段气体得 以可控释放 ，从而使地层压 力有所降低 ，可保持较低密度钻进 ，避免该层段发 生井漏等复杂情况。 参考文献 [ 1 ]母亚军 ，陶现林． 川东北元坝区块 深井钻井技术 [ c ] ． 2 0 0 8 全国油气田钻井采油工艺技术研讨会论文集，2 0 0 8 ． [ 2 ]高航现，瞿佳． 元坝地区钻井提速探索与实践[ J ] ． 石油钻 探技术 ，2 m0 4 3 0 3 3 ． [ 3 ]高振果，王胜启．井喷与井控手册[ M] ． 北京 石油工业出 版社，2 0 0 6 ． 编辑 王富平 天然气技术与经济 ／ 57 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m