氣田地層壓力預測方法研究及井控安全對策

張琛琛

摘 要：地層壓力是油氣田開發中的一個重要參數，主要用來表征油氣藏特征、計算地質儲量和預測油氣藏未來的動態特征等，主要通過生產過程中的動態監測手段獲取。文章通過對目標氣田壓力預測方法的研究和嘗試，綜合多因素開展氣田地層壓力預測，形成了一套適合高含硫氣田的壓力預測方法。根據壓力預測結果提前預見鉆井作業影響安全地質因素，提出高含硫氣田新井井控安全地質對策，最終指導新鉆井安全鉆進至正常投產。

關鍵詞：高含硫氣田；地層壓力；壓力預測；地質因素；井控安全

引 言

地層壓力是油氣田開發中的一個重要參數，主要用來表征油氣藏特征、計算地質儲量和預測油氣藏未來的動態特征等，主要通過生產過程中的動態監測手段獲取。目標氣田具有地層埋藏深、原始壓力高、產量高、高含硫的特點。在地層壓力監測方面，由于高含硫氣藏的劇毒性，對氣藏監測存在著一定程度的影響，不能做到常規氣藏那樣的進行定期的全氣藏關井測壓。在實際生產過程中，主要通過不斷總結和完善，逐漸形成了井口高精度溫壓全覆蓋、優選觀察井連續監測、重點井定點測壓等技術相互結合的方法，來確定氣田地層壓力。

1、氣田地層壓力預測方法研究

1.1 井口壓力折算地層壓力方法

利用關井油壓折算地層壓力，沒有關井油壓數據的根據累產氣與歷史關井油壓擬合關系式，從而實現實時折算地層壓力；同時通過對比井下實測壓力結果，不斷校正重力損失系數，提高壓力計算精度。地層靜壓折算公式為：

根據壓力折算公式，采用關井油壓和累計產氣關系曲線，推算各時期氣藏地層壓力。結合歷次測得靜壓資料進行校正，使壓力計算結果更加精確。2016年目標氣田開展了全氣藏關井測壓，將本次取得的氣井靜壓資料，與前期目標氣田利用關井油壓推算地層壓力的方法對比，誤差小于0.5MPa的氣井13口，占總測試井數的68.4%；誤差大于1MPa的氣井僅3口，占總測試井數的15.8%。

1.2 基于二項式產能方程的地層壓力評價方法

由于目標氣田采用一次性投產長井段多層合采的方式生產，目前受測壓工藝制約，未取得分層測壓資料。分層系地層壓力確定，首先依據產氣剖面測試資料，定量評價各層系產出狀況，對于產氣剖面測試證實不產出的層系，認為目前仍保持原始地層壓力；對不同層系均有產出的氣井，主要根據不同層系產氣量及測試流壓資料，基于二項式產能方程，采用多流量算法計算分層系地層壓力。

氣井二項式產能方程：

變形為：

由上式可以看出：已知不同層系多套產量和流壓值，采用試湊方法選取不同的地層壓力值，當地層壓力選取正確時，（pR2-pwf2）/qsc與qsc呈線性關系，由此可以求得分層系地層壓力。如1號井產氣剖面測試證實縱向上2套層段同時產氣，分別取得30.5、50.5、68.2、86.9×104m3/d等四個測試制度條件下飛三段產氣量及平均流壓，采用線性回歸的方式確定當地層壓力為46.60MPa，線性相關性最優，因此確定測試期間該井改層段平均地層壓力為46.60MPa。

1.2 基于井筒靜壓梯度的地層壓力評價方法

對不具備多流量算法使用條件的多套層系均產出的氣井，依據井筒靜壓梯度根據不同層系儲層深度計算。如， 1號井投產產氣剖面測試結果顯示，儲層段井筒靜壓梯度分為兩段，1段壓力梯度為0.0028MPa/m，2段壓力梯度為0.0061MPa/m。壓力恢復測試解釋儲層中深處地層壓力為53.6MPa，折算1段中深地層壓力為53.5MPa，2段中深地層壓力為54.2MPa。

2. 高含硫氣田新井井控安全對策研究

綜合前期地質研究，針對影響新井鉆井井控安全的主控因素，提前預見鉆井作業影響安全地質因素，提出高含硫氣田新井井控安全地質對策，最終指導新鉆井安全鉆進至正常投產。

2.1開展地層壓力精細預測研究，預防鉆井井漏或井噴隱患

目標地區存在部分高壓裂縫性氣藏，對該類氣藏的鉆井過程中易發生井漏甚至井噴，引發嚴重后果。因此需要針對該類氣藏的鉆井提出對策，防止井漏或井噴。以3號井井噴后側鉆井為例，3號井在4段鉆遇高壓氣層并發生井噴，估算該層壓力系數約為1.80～1.85，相似臨近氣藏鉆遇裂縫-孔隙型高壓氣層，壓力系數1.89。針對此類氣藏的鉆井設計，應當在預測壓力系數的基礎上，加大鉆井液密度，設計該井在儲層段鉆井液密度2.0，實鉆未發生溢流或井噴。

對策：在高壓裂縫行氣藏中鉆探新井，重點是要率先開展裂縫識別預測及地層壓力精細預測研究工作。加強對設計井所在構造部位、斷裂發育情況及鉆錄井顯示資料的跟蹤分析，結合單井的取芯資料、微電阻率成像測井資料開展裂縫成像分析準確預測區域裂縫分布。同時要綜合壓力系數測井、生產監測資料、生產動態特征等資料，建立壓力計算模型定量預測縱向上的地層壓力分布趨勢，為擬鉆井提供較準確的壓力參考剖面，為鉆井地質設計提供可靠的壓力參考依據。井位的地質設計中應在保證完成鉆探目的前提下，為保證井控安全，井軌跡應盡量避免穿過過多的高壓及裂縫層段，并在通知單中給于充分的安全提示：預先標注裂縫發育層段、預測各地層壓力系數并預警壓力異常井段、對可能出現的異常高壓層段進行分析預告，提高鉆井工程人員的安全意識。鉆井過程中隨時加強地質與工程人員的溝通交流，鉆進到預估計的高壓裂縫井段前控制好鉆速，密切監測，適時加重鉆井液密度或堵漏，加強井控措施，預防井噴、井漏，確保鉆井施工的安全。

2.2膏鹽巖段采用厚壁套管，預防鹽層蠕變引發的安全隱患

套變現象會降低固井質量，導致鹽層對套管產生非均勻卸載進而加劇套變甚至擠毀套管，是一種嚴重的安全隱患。從目前套變井平面分布上看出，純鹽巖厚度大于3m的井均有可能發生套變，造成安全隱患。目前，共測32口井，只有2口井無套變。

對策：加強對研究區鹽巖發育情況的認知分析，著力開展鹽層的單井識別及精細預測工作，提高鹽巖預測精度，對鹽層的展布特征進行清晰準確的了解，為井位部署提供準確的鹽巖發育層段。在確保完成鉆探目的的前提下優化井軌跡設計，井軌跡盡可能避免穿越厚度大于3m的鹽層，在井位的地質設計中對于鹽層的頂底深度、厚度給予明確的估算并對該層段給予安全提示。鉆井過程中要有高度的責任感，隨時加強與工程人員的溝通交流，鉆進到膏鹽巖井段要對鉆井顯示參數進行密切地實時監測，及時更換厚壁套管（TP110SS-19.05mm），提高套管抗擠強度，及早采取措施防止套管變形影響造成的安全隱患。

3 .結論

通過對目標氣田壓力預測方法的研究和嘗試，綜合多因素開展氣田地層壓力預測，形成了一套適合高含硫氣田的壓力預測方法。根據壓力預測結果提前預見鉆井作業影響安全地質因素，提出高含硫氣田新井井控安全地質對策，最終指導新鉆井安全鉆進至正常投產。同時，還需要進一步加強井控安全意識，不斷強化井控安全地質因素認識：加強地層壓力預測方法和技術研究，新井井位部署盡量避開高壓、負壓地層，杜絕井噴、井漏隱患；針對膏鹽巖段采用厚壁套管，提高套管抗擠強度，降低投產后套變的概率。除此之外，密切加強與鉆井工程人員的溝通交流，確保井控安全。

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