大吉4-9向4煤層氣井井控技術

楊蘋利尹建軍吳中昊張洪強郭赫南

（1．河北省河間市渤海鉆探五公司工程技術中心，河北 河間 062465；2．河北省河間市渤海鉆探五公司安全監督站，河北 河間 062465）

大吉4-9向4煤層氣井井控技術

楊蘋利1尹建軍1吳中昊2張洪強1郭赫南1

（1．河北省河間市渤海鉆探五公司工程技術中心，河北 河間 062465；2．河北省河間市渤海鉆探五公司安全監督站，河北 河間 062465）

大吉4-9向4井為鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東部的一口一級風險氣井，為同臺整拖第二口井，該井三疊系劉家溝組底部為區域漏失層，奧陶系馬家溝裂縫、孔洞發育，易漏失易噴。本溪組存在異常高壓氣。該井易漏、易噴層在裸眼段同存的特點，為井控難度帶來了極大的風險。為此該井不但標準化配備安裝井控設備、氣體檢測儀，同時做好了各種應急預案,,順利鉆至要求井深。

氣侵；壓井；循環加重；溢漏同存；鉆井液密度

1 井控技術實施難點分析

地層壓力異常，多儲層、多壓力體系

大吉4-9向4井自盒8至太2預計產層12個，主力煤層5# 和8#煤含氣飽和度高,而且保存條件好,本溪組地層壓力系數1.31，開采設計時未將本溪組高壓產層與上部漏層用技術套管分隔施工，因此同一井眼內存在不同壓力體系將不可避免,二開裸眼施工地層壓力相差較大。加上該地區劉家溝地層裂縫、空隙發育很容易出現“噴漏同存”的復雜情況,對溢流或井噴后壓力控制相當不利。

2 煤層氣井井控技術

2.1 井控設備、工具、壓井材料的配置

配備、安裝、維護好井控裝置,嚴格試壓程序,配齊足夠壓井材料，確保裝置可靠、好用是現場井控工作的基礎(關鍵)之一,也是確保井控安全的重要條件之一。

2.2 大吉4-9向4井壓井方法選擇

在開井狀態下，侵入井內的天然氣靠密度差形成的浮力在鉆井液中滑脫上升，并形成氣泡甚至段塞。氣體上升一定高度后，氣體體積的膨脹就足以使上部鉆井液自動外溢噴出，導致井底壓力小于地層壓力，使天然氣進入井內造成更嚴重的井噴。

在氣侵鉆井液沒有循環出去，鉆井液密度還沒有平衡氣侵地層之前，一級井控不可能達到對井的控制。必須實施二級井控，排除氣侵鉆井液，控制一口井的正確方法是使井底壓力保持恒定，這也是壓井技術基本指導原則。關井狀態下的壓力平衡關系：

鉆具內：Pp=Pb=Pd+10-3ρmgH

環空內：Pp=Pb=Pa+10-3ρwgHw+10-3ρmg(H-Hw)

Pp—地層壓力，MPa；Pb—井底壓力，Mpa；

Pd—關井立壓，Mpa；ρm—原井液密度，g∕cm3；

H—井的垂直深度，m；Pa—關井套管壓力，MPa；

Hw—溢流高度，m；ρw—溢流密度，g∕cm3。

為了保持這種平衡，通常采用循環加重法、司鉆法處理氣侵壓井及工程師法、。不管那種方法，其原理是在關井后實施氣侵處理壓井過程中，始終保持井底壓力與地層壓力的平衡，不使新的流體流入井內，同時又不使控制壓力過高，危機地層與井控設備。大吉4-9向4井壓井過程中，采用了循環加重法壓井成功。

2.3 井控技術措施

2.3.1 鉆進措施

鉆進排量不小于30L∕s；由司鉆或以上有經驗人員操作剎把，隨時觀察參數變化，及時發現異常情況、及時匯報；加強液面坐崗檢測，雙人坐崗，加密測量液面高度，每10分鐘測量一次，做好記錄。要求錄井連續檢測液面變化，及時通報司鉆；鉆進過程中發現放空、泵壓下降或其它溢流顯示，按照“四七”動作迅速關井，確保安全。

2.3.2 防噴措施

加強井控設備的班組檢查，確保井控設備靈活可靠；嚴格落實落實專人坐崗，觀察井口和循環罐液面變化，發現溢流立即關井；起鉆前要進行短程起下鉆并循環測后效，計算油氣上竄速度，滿足井控要求后，方可起鉆

3 大吉4-9向4井壓井實踐

大吉4-9向4井二開采用設計鉆井液密度1.15 g∕cm3、粘度44s鉆進至井深2289m（層位：本溪組）。全烴值升高至26.42%，停止鉆進，循環過程中全烴值升高至89.53%，井口鉆井液外溢，關井。套壓0Mpa，節流循環，回收管線出口處無油花，檢測到可燃氣體濃度為85%，判斷為氣侵。節流循環，逐漸加重鉆井液入口密度1.22-1.24 g∕cm3,出口鉆井液密度1.15-1.17g∕cm3，泥漿罐鉆井液減少1.5m3。繼續節流循環，漏失鉆井液12.2m3，隨鉆加入堵漏材料復合堵漏劑（單封、綜合堵漏劑、隨鉆果殼），停泵關井15分鐘，關井套壓為0MPa，開節流閥后，回收管線有氣體帶鉆井液間歇噴出，關井節流循環。繼續循環加重，逐步緩慢提高鉆井液密度1.27-1.30-1.34-1.37 g∕cm3，短起17柱靜止觀察，停泵5小時后開泵，無后效。下鉆到底開泵無后效。密度1.37g∕cm3鉆井液可以平衡地層壓力，隨后起鉆更換常規鉆具組合，甩掉螺桿和MWD。氣侵現場采用邊循環邊加重的方法壓井處置成功。

4 結語

（1）施工前認真進行風險評估，施工高低壓同層、溢漏同存井應下入技套封隔高壓、低壓和溢漏層。同時，提高地層壓力預測準確性，為設計合理的鉆井液密度提供依據。

（2）在處理煤層氣井氣侵時，邊循環邊加重節流法壓井或司鉆法壓井比工程師法壓井效果要好。高壓氣井溢流后，井底壓力通過立壓或套壓一時難以確定,壓井也難以一個循環周壓穩,如果等待時間過長,大量氣體侵人井筒,形成純氣柱,節流排氣比較困難。而且壓井過程中往往會發生井漏,所以鉆井密度不能一次提高太大。

（3）加強井控設備配套安裝、井控物資儲備和井下風險提示等措施，提升安全生產保障。根據大吉4-9向4井情況來看，部分煤層氣井氣層比較活躍，安裝液氣分離器可以在節流循環中有效清除有害氣相，有助于安全壓井。

[1]《井下作業井控技術》集團公司井控培訓教材編寫組. [2]《華北油田煤層氣鉆井井控細則》煤層氣勘探開發指揮部.