充氮鉆井液欠平衡技術應用簡介

張海潮

【摘 要】本文重點介紹Raudhatain油田第一口欠平衡井在設計和施工階段的各項技術措施關鍵指標，作為欠平衡設計和施工的參考。

【關鍵詞】全過程欠平衡；充氮鉆井液；Raudhatain油田；裂縫低壓儲層

一、Raudhatain油田基本情況

Raudhatain油氣田位于科威特北部，是科威特國家石油公司新開發的主要油藏，埋深3000m左右，通常采用三級井身結構，其中三開Burgan和Wara是主要產層，在產層之下SHUAI

BA層屬重油層，地層孔隙度0.025%～0.5%，滲透率1～3達西，地層壓力23.75Mpa，地層壓力系數0.86，儲層溫度91℃，地層CO2含量8%，屬碳酸鹽儲層，驅采機理是氣舉，該層為裂隙發育的白云石灰巖地層。所鉆井9口過平衡井中，在SHUAIBA地層時發生鉆井液失返性漏失，漏失時鉆井液密度1.02g/cm3，漏失鉆井液約570m3/井，并且在SHUAIBA測井無明顯油氣發現。為避免在SHUAIBA（重油層）發生鉆井液失返性漏失同時驗證SHUAIBA重油層油氣顯示，科威特國家石油公司在RA406井選用充氮鉆井液全過程欠平衡技術（欠平衡鉆進段2717.29m～2796.01m），并選用MWD+PWD隨鉆測量地質參數，加深對Raudhatain油田SHUAIBA地層高度裂隙發育石灰巖油藏的地質認識，探索利用欠平衡鉆井技術開發微裂縫的低壓儲層和裂縫型儲層，以達到Raudhatain油田增產、穩產效果。

二、全過程欠平衡設計

（1）全過程欠平衡鉆井存在難點分析。在鉆進、起下鉆和測試多環節實現全過程欠平衡；隨鉆地層壓力監測對充氮鉆井液全過程欠平衡鉆井方式優選有挑戰。（2）鉆井液設計。基液及充氣量設計設計。配方：清水+0.2-0.3NaOH+0.2%石灰+0.1-0.3%聚合物+0.05-0.1%緩蝕劑EMEC-Coat-B+1-2%油層保護劑；基液性能：漏斗粘度：30S～32S，密度：1.01-1.03g/cm3，pH10～11。鉆柱內氣體的體積分數（GVF）必須控制在20%以內。（3）欠壓值控制設計。欠壓值通常設定為預測地層壓力值遞減10%～20%范圍內，綜合考慮RA406井儲層的類型和巖性特點、儲層的壓力和產量大小、欠平衡設備的可靠性等條件后，設定的欠平衡鉆進井底循環壓力BHCP目標值為20.47Mpa，欠壓差：2.28Mpa，欠壓幅度10%。為了充分誘引地層流體，預定的最大鉆井液循環欠壓值為6.84Mpa，欠壓幅度30%。在欠平衡作業窗口以內，基液注入量和氮氣注入量分別選定為1136L/min和35Nm3/min，即能達到設定的10%欠壓差。通過選用合適的水眼，調節液控節流閥，控制立壓來實現欠平衡及回壓控制。（4）欠平衡設備。空壓機（900SCFM，350Psi）4臺，空氣冷卻裝置1套，膜制氮機（2000SCFM 200Psi）1臺，低增壓機（1500Psi）1臺，高壓增壓機（5000Psi）1臺，旋轉控制頭（美國Wiilamas的7100型旋轉控制頭，靜壓35MPa，動壓17.5Mpa）1套，緊急關停裝置1套，井下套管閥（DDV）1套（抗內壓強度35MPa），欠平衡節流管匯1套，取樣裝置1套，液器分離器1套，排氣管線1套80米，自動點火裝置1套。

三、現場施工

（1）充氣欠平衡鉆井。第一趟鉆具組合下入到底以后，注入基液1136L/min，注入低溫氮氣39m3/min。保持兩相流循環6小時，確保充氣鉆井液循環均勻。此時，井底壓力測量工具記錄BHCP達到20.96Mpa，多相流模擬軟件計算泥漿當量循環密度0.88g/cm3，與實測數據相符。欠平衡鉆進的最初階段，鉆速控制在5m/h以內，鉆進至井深2724.01m，進尺6.72m。循環鉆井液2h，井底循環壓力無變化，井口回壓0.68Mpa。提高氮氣注入量最高至45m3/min，繼續循環2h，井底循環壓力最低達到19.33Mpa，欠壓幅度最大達到15%，繼續循環2h后起鉆。期間注入和返出液相平衡且穩定，氣測全烴有顯示。起鉆完畢后，更換鉆具組合，按照鉆進設計，繼續開展取芯鉆進、鉆進等作業。（2）充氣接單根。接單根期間，供氮氣設備始終正常運行。接單根時，控制轉速，旋轉和上下活動鉆具，循環10min，關泵停止注入基液，繼續注入氮氣直到將充氣鉆井液頂至第一個回壓凡爾以下，旁通氮氣，使用專用泄壓工具進行泄壓，確認鉆桿內氣體已經被泄壓至零，接單根。（3）起下鉆。起鉆之前，至少循環兩個周期，充分清潔井眼，使井下固相小于1%。注入液相鉆井液直至鉆柱內只有單相流體，立管壓力泄壓到零，緩慢進行起鉆作業直到鉆頭到達DDV以下2個立柱深度。觀察指重表和控制管線壓力表以確定井底鉆具組合沒有掛拉DDV。如果出現掛拉現象或者出現壓力顯示，停止起鉆。繼續緩慢進行起鉆作業，直至鉆頭在DDV以上2個立柱位置，關閉DDV閥，將環空壓力泄壓至50psi，確認DDV關閉良好，然后正常起鉆。（4）欠平衡測試。在欠平衡鉆進至2738.38m、2747.77m、2796.01m井段，分別進行了鉆井液循環誘引測試。在2738.38m、2747.77m井段欠壓幅度最大15%，循環時間2h，沒有明顯油氣顯示，較少地層鹽水，未對井底循環壓力和井口回壓造成影響。在2796.01m井段，基液和氮氣注入流量逐步調整為230gpm和42.37m3/min，記錄井底循環壓力值穩定在16.84Mpa，欠壓穩定在5.91Mpa，欠壓幅度26%，井口回壓2.41Mpa。循環一周后，氣測全烴值逐漸升高，坐崗觀察發現溢流。保持基液和氮氣注入速度繼續循環，井口回壓逐漸增大至3.69Mpa，四相分離器記錄液相溢流速度32.5m3/h，火炬塔自動點火燃燒。溢流速度和井口回壓在可控范圍以內，保持基液和氮氣注入速度循環8小時，井口回壓逐漸降低，穩定在3.26Mpa，液相溢流速度不變。

總之，（1）整個施工過程中，井底ECD都控制在0.86g/cm3以下，成功實現了全過程欠平衡施工作業；同時又有效控制了井底負壓值，保證了井壁穩定和井下安全。（2）在鉆進過程中，通過控制注氣量在20%以內，較好滿足MWD+PWD收集儲層數據，為儲層油氣評估提供了依據。

參 考 文 獻

[1]趙小祥.沙特MTLH-1井全過程欠平衡鉆井技術[J].石油鉆探技術.2010（9）

[2]陳勛.前34井充氮氣欠平衡鉆井設計與施[J].石油鉆探技術.2010（7）