GS001-X井燈影組溢漏同存情況下精細控壓鉆井技術探討

秦富兵， 朱仁發， 黃亞樓

(1中石油川慶鉆探工程有限公司川東鉆探公司 2中石油川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術研究院)

四川盆地高石梯區塊儲層是近幾年西南油氣田開發的重要區塊。該區塊目的層燈影組埋藏深，巖性為碳酸鹽，目的層大多發育良好,主要為構造縫、壓溶縫和擴溶縫，表現為裂縫-孔洞型特征，儲層硫化氫含量高，常規鉆井使用較高的鉆井液密度，普遍出現嚴重井漏、噴漏同存等井下復雜事故，出現窄安全密度窗口[1-4]。根據統計該區塊大部分井均出現漏噴同存，復雜處理時間高于生產時間[1-2,5]，鉆探作業生產時效低，復雜處理成本高，嚴重影響了油氣開發經濟效益。

GS001-X井位于高石梯潛伏構造GS1井區南高點，目的層為震旦系燈四上亞段，該井井下極易出現窄安全密度窗口、噴漏同存的井下復雜事故，為確保該井安全、順利鉆至完鉆井深，實現地質目標，采用了精細控壓微溢流監測、隨鉆壓力測量(PWD)監控、控壓起下鉆+重漿帽等安全鉆井技術。

1 GS001-X井燈影組鉆井技術難點

1)儲層安全密度窗口窄，易發生又噴又漏、漏轉噴等井下復雜。

2)水平段長，儲層段產層多，鉆井過程容易形成無安全密度窗口狀態，安全鉆井作業難度大。

3)儲層裂縫發育，鉆井液漏失十分嚴重，常規堵漏方式效果甚微，鉆進、起下鉆、完井管串下入難度大，井控風險高。

4)高石梯燈影組氣藏H2S含量高[6]，通過鄰井對燈影組氣藏開采發現，天然氣中H2S含量大于15 g/m3。

2 鉆井技術對策

2.1 鉆井方式

鉆遇裂縫地層時，根據裂縫自身特性及分布情況，建立井筒壓力分布模擬，模擬井筒壓力當量曲線，掌握不同裂縫處井漏、溢流狀態，尋找安全密度窗口，優化精細控壓鉆井參數，確保復雜井筒壓力狀態下安全鉆井作業。

2.2 井底壓力監測

采用PWD及水力學計算方式結合，實時掌握井底壓力變化情況，并結合地面微流監測裝置，對井下當量循環密度(ECD)進行實時調整[2]。

2.3 起下鉆方式

對于漏噴同存地層，最佳起鉆方式是采用“控壓起鉆+重漿帽”，保持井筒微漏狀態。

2.4 溢流與漏失復雜工況處理

控壓鉆井期間，如鉆遇油氣顯示發現溢流立即關井求取真實地層壓力，根據地層壓力情況調整鉆井液密度和控壓值保持井底處于微過平衡狀態，再進行控壓鉆進。

如果鉆遇井漏，通過降低控壓值、鉆井液密度、降低排量等方式，尋找壓力平衡點，再進行控壓鉆進。如果出現無安全密度窗口情況，則控制漏速在5 m3/h以內微過平衡鉆進，否則進行堵漏提高地層承壓能力。

3 GS001-X現場應用情況

3.1 井身結構與鉆具組合

3.1.1 井身結構

GS001-X井為水平井，設計井深6 090 m，設計水平段830 m，實際完鉆井深5 822 m，水平段長772 m。因井下復雜情況提前完鉆，GS001-X井實際井身結構如表1所示。

表1 GS001-X井實際井身結構

3.1.2 鉆具組合

?149.2 mm PDC鉆頭×0.23 m+?120 mm 1.25°彎螺桿(無扶正器)×6.24 m+?311 mm×310回凡(2只)×0.80 m+?311 mm×311雙公×0.3 m+?120 mm WPR短節×3.4 m+?120 mm專用無磁×5.84 m+無磁×9.46 m+懸掛短節×0.96 m+?88.9 mm加重鉆桿(1柱)×28.4 m+旁通閥×0.38 m+?88.9 mm加重鉆桿(2/3柱)×18.69 m+?88.9 mm鉆桿(120柱)+?311 mm×410接頭+?127 mm鉆桿(66柱)+?411 mm×410回凡+?127 mm鉆桿。

3.2 現場應用

GS001-X井采用密度1.08～1.20 g/cm3的鉆井液對四開5 050.00～5 822.00 m井段進行精細控壓鉆井作業，作業期間鉆遇6個漏層及1個氣層。實現了在窄安全密度窗口下的裂縫儲層進行安全鉆井的目標，發揮了積極重要作用。

3.2.1 鉆遇漏、氣層的處理

本井采用密度1.19～1.20 g/cm3的鉆井液由井深5 050.00 m開始鉆進，鉆至井深5 113.00 m出現井漏失返，通過環空液面監測儀測量環空液面高度約60 m，測得漏失壓力系數1.18，氣層壓力系數1.15，隨后降低鉆井液密度至1.12 g/cm3，保持井底壓力當量密度為1.16～1.17 g/cm3進行控壓鉆進，停泵接立柱過程控制套壓3～3.5 MPa，避免地層流體進入井筒。

當鉆至井深5 124.00 m，發現氣顯示層，氣層壓力系數約1.15。

繼續鉆至井深5 341.00 m，通過精細控壓微溢流監測發現，漏速從3.2 m3/h↑21.4 m3/h，停泵關閉節流閥，套壓由3 MPa↓1.5 MPa，測得漏失壓力系數約1.15，隨后將鉆井液密度控制在1.10 g/cm3。

現場通過對PWD的實時測量監控，發現第一個漏層孔隙壓力系數與第二個漏層漏失壓力系數相當，而漏層之間的循環摩阻當量約0.02～0.03，若要控制第一個漏層(井深5 113.00 m)不出氣，則第二個漏層(井深5 341.00 m)處的循環當量約1.17～1.18 g/cm3，必將造成更加嚴重的井漏。同時，由于地層裂縫發育，漏失量大，無法在裂縫處施加過高的當量壓力，當鉆至井深5 341.00 m時，井底當量密度由1.162 g/cm3↓1.154 g/cm3，通過水力學計算分析，井深5 113.00 m處的壓力當量密度為1.132 g/cm3。

此作業井段已形成無安全密度窗口狀態，現場根據地層出氣和井漏情況，調整套壓1.5～2 MPa，控制漏速2.0～6.8 m3/h，地層出氣量300～400 m3/h，達到溢漏平衡狀態。

隨后，分別繼續在井深5 648.1 m、5 790 m、5 795 m和5 816 m鉆遇井漏，且在井底處的壓力當量密度始終為1.150～1.154 g/cm3，使得上部井段的井筒壓力當量密度始終小于1.15 g/cm3。通過水力學計算分析，在井深5 113.00 m處的壓力當量密度為1.071 g/cm3，處于嚴重欠平衡狀態，并且氣層越來越多，出氣量越來越大，鉆進過程出氣量達到3 000～3 500 m3/h，出口火焰持續保持在8～10 m。

現場多次出現因氣量過大無法鉆進，采用全井反推方式處理。后期從井控安全考慮，最終鉆至井深5 822 m完鉆。

3.2.2 起下鉆

對于裂縫漏失層，目前最佳起鉆方式是采用“控壓起鉆+重漿帽”，保持井筒微漏狀態。

控壓循環排氣：本井鉆至井深5 468.00 m，起鉆更換鉆具組合和鉆頭。此時，已在5 113.00 m、5 124.00 m和5 341.00 m三個井段鉆遇漏層和氣層，穩定時漏速約2.0～6.8 m3/h，為確保起鉆安全，需將井筒內氣體排凈。

循環排氣時，套壓由鉆進時的1.5～2 MPa↑3～3.5 MPa，依然不能將井筒內的氣體排凈。現場判斷由于井漏，在井底控壓循環，其上下段漏層始終分別處于欠平衡和過平衡狀態，上段漏層一直出氣，因此無法排凈井筒中的氣體。

根據地層特點，采用了帶壓起鉆至管鞋，再控壓循環排氣，一方面保持井筒微漏狀態，避免地層流體繼續進入井筒；另一方面，通過循環將鉆頭以上的氣體排凈。

控壓起鉆+重漿帽起鉆：根據儲層壓力系數1.15，采用1.10 ～1.12 g/cm3的鉆井液井口控壓2.0～3.0 MPa，保持井底壓力當量密度約1.2～1.21 g/cm3。經精細控壓流程控壓起鉆至蓋帽井深，注入重漿，保持井底壓力大于氣層壓力約3 MPa，再吊灌起鉆，每3柱灌1.10～1.12 g/cm3的鉆井液一次，每次多灌0.1～0.2 m3。當起鉆至井深546.12 m發生溢流，隨后反推密度2.02 g/cm3和1.10 g/cm3的鉆井液101 m3，完成起鉆作業。

經分析，由于地層漏失速率大，且鉆井液黏度低，氣體上竄快，致使每起鉆3柱灌漿一次時間間隔長，可能已經造成井底欠平衡狀態。后期改為每柱灌漿，并多灌0.1～0.2 m3，再未出現過起鉆溢流的現象。

下鉆：下鉆過程采用常規下鉆方式，并實時監測流體返出狀況，若發現溢流則進行控壓下鉆。下鉆至套管鞋后，采用1.10 g/cm3的鉆井液全井反推，再帶壓下鉆到底。

3.3 安全鉆井技術應用效果

1)本井鉆遇多條裂縫時，掌握不同裂縫處井漏、溢流狀態，同時按照井控要求防止氣侵，優化精細控壓鉆井參數，合理調節井底壓力，保持井底相對穩定的微過平衡狀態，實現了在燈影組多裂縫儲層的安全、高效鉆探作業。

2)本井在溢、漏同存的儲層中將精細控壓鉆井技術能力發揮到了最大，完成了772 m水平位移進尺，不僅實現了地質目標，也為精細控壓鉆井技術在高石梯地區燈影組地層的推廣應用打下了良好的基礎。

3)本井采用精細控壓鉆井技術，通過合理分析井下情況，制定有效措施，完成了地質目標，完井后測試產量高達116.4×104m3/d，為高石梯單井測試之最，同時也為將來精細控壓鉆井技術開發高石梯燈影組多裂縫儲層總結了經驗。

4 結論與建議

1)在同壓力系統儲層，鉆遇多個裂縫漏層時，由于裂縫之間存在摩阻當量，會減小作業井段之間的安全密度窗口范圍，甚至達到“零”窗口或“負”窗口狀態。此時，需要根據裂縫儲層特性，有控制地采用“微漏”或“微欠+微漏”的鉆井方式，既避免嚴重井漏發生，同時又控制地層出氣量，防止井控事件發生。

2)針對該井窄安全密度窗口、無安全密度窗口、鉆井液漏失嚴重儲層，井控風險高。建議在類似儲層鉆井過程中，在MWD正常的情況下，LWD出現問題時盡可能發揮地質鉆井一體化優勢，減少起下鉆趟數。

3)針對裂縫發育、井漏嚴重的儲層，在注入重漿帽后，由于井漏，井筒壓力快速降低至地層孔隙壓力，可能在短時間內形成欠平衡狀態，從而造成起鉆過程溢流風險。針對該類地層，吊灌起鉆時建議將“每起鉆3柱吊灌鉆井液1次”改為“每起鉆1柱吊灌鉆井液1次”，且多灌1.5～2倍鉆具體積量。