井下作業井控與鉆井井控的關聯與區別

姜文，劉英偉，李福明

(1.中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452；2.中國海洋石油國際有限公司，北京 100010)

0 引言

在油氣田的勘探開發及生產過程中，井控風險覆蓋了油氣井的全生命周期，因此不論是鉆井還是井下作業，對于井控的基本認識是相同的。鉆井是建井的最初階段，因此鉆井井控管理與技術為后續作業打下了基礎，也提供了參考，所以針對油氣井后續的測試、完井及修井等井下作業的井控風險與應對措施必須考慮該井鉆井階段的井控內容，這是針對同一目標井在井下作業井控與鉆井井控關聯的重點。雖然鉆井階段的井控技術為井下作業提供了一定的基礎和參考，但是并不代表鉆井井控技術能夠應對井下作業期間所有的井控風險。井下作業在作業工藝、作業特點、井身結構、井液性能、井內管柱、井下工具等方面和鉆井存在很大差異，因此井控風險和井控技術也存在很大差別。

1 井控風險

由于作業目的不同，井下作業相對于鉆井來說，工藝復雜多樣，設備和工具也復雜多樣，因此井控風險也有很大差別。

1.1 對地層的激動和抽汲影響

井下作業管柱與鉆井鉆具組合差別很大，井下作業管柱由很多不同功能的井下工具組成，這些工具內、外徑和尺寸大小各不相同，特別是一些異形工具尤為突出，而鉆井期間的鉆具組合結構相對簡單，鉆柱尺寸相對統一。因此在起、下管柱作業期間，井下作業管柱對地層的激動和抽汲影響相對于鉆井大很多。井下作業期間很多井控事件發生的源頭就是在起管柱時，比如由于封隔器膠皮未充分回收，導致井底抽汲壓力過大而引起溢流[1]。

1.2 安裝防噴器組時的井控風險

鉆井在固完表層套管后安裝防噴器組，此時油氣層處于封閉狀態，無井噴風險。但是在完、修井作業階段，在打開井口安裝防噴器組的過程中，多數情況下油氣層已經打開，與敞開的井口是連通的，雖然通過壓井，地層孔隙壓力受到井筒液柱產生的井底壓力控制，但安裝防噴器組仍然存在很大井控風險。而且井下作業中防噴器組井口裝置與采油(氣)樹進行拆卸和更換的作業非常頻繁，因此采用合適的井控工具和成功壓井后的有效觀察，是拆卸井口前的重要井控工作。

1.3 負壓作業風險

鉆井作業多數為壓力平衡或過平衡作業，但是井下作業中有很多負壓作業，負壓作業的目的主要是誘流或者誘噴，誘噴壓差的分析與計算，就是誘噴是否成功，是否會增大井控風險的重要工作。

1.4 壓力控制風險

鉆井井控技術主要是將風險控制在井筒內，防止地層液體噴出井口。但是井下作業中有很多作業除了控制井筒內井控風險外，還需要通過壓力控制工藝和設備來控制井口至地面流程的井控風險。比較典型的作業類型有油氣井測試作業、鋼絲和電纜作業、連續油管作業和一些增產增注措施作業等等。

1.5 儲層改造后的地質風險

相對于鉆井而言，井下作業對建井之后的儲層影響比較深刻，酸化、壓裂、注水、注氣、注聚、注汽等儲層改造作業，已經使目的層的地質油藏性質發生了很大變化，這些變化對于工程作業來說，會增加新的井控風險。

1.6 井完整性風險

建井之后，越來越多的油田步入生產中后期，油氣井安全風險凸顯。每年新增的超期服役老油田，隨著生產年限的增加，關鍵井屏障單元失效，環空帶壓、腐蝕套損等問題越來越突出。而且腐蝕導致井屏障破損日趨嚴重。譬如，點蝕就是目前比較典型的油管、套管腐蝕現象。井完整性誘發的風險也是目前井下作業井控急需解決的問題。

1.7 天然氣水合物風險

氣井極易形成天然氣水合物，特別是高溫高壓氣井。相對于鉆井而言，井下作業工藝為天然氣水合物的形成提供了更多便利條件。除了天然氣儲層的地層物性外，井下作業的井筒結構狀態和地面生產流程構造，都容易形成天然氣水合物堵塞作業流程，引起井控風險。

2 井控裝置和工具

常規的鉆井井控裝置主要有防噴器組合和控制系統、鉆井四通和法蘭、節流和壓井管匯、分流器、液氣分離器等裝備及相關輔助設備。常規的鉆井井控工具有頂驅內防噴器、鉆桿內防噴器、旋塞閥等。對于目標井在鉆井作業結束后，鉆井的井控裝置和工具在后續的測試、完井和修井等井下作業過程中同樣提供井控保障，但是在此基礎上，又增加了井下作業特有的井控裝置、井控工具、壓力控制設備和具有井控功能的生產作業工具。井下作業特有的井控裝置主要是針對鋼絲/電纜、連續油管等專項作業特有的防噴器組合和井口裝置。井控工具包括背壓閥、各種類型的井下安全閥等內防噴工具。井下作業的壓力控制設備數量多、種類多，比如：測試作業中的井口控制頭、油嘴管匯、油氣分離器，完修井作業中的采油(氣)樹，鋼絲/電纜、連續油管作業的防噴盒、防噴管，以及允許地層流體流動的高壓和低壓管匯等，這些都屬于壓力控制設備。具有井控功能的生產作業工具在滿足基本生產作業要求的前提下，能夠提供內防噴或者壓井循環通道的功能。這些工具既可以串接在井下作業管柱上，也可以通過丟手等形式，預留在井筒特定位置，為關閉井筒通道提供支持。這些工具的操作和控制方式也有其專業特點，有的是通過地面管線控制，有的是通過鋼絲或電纜下入專業工具進行操作，有的是通過閥件的內外壓差實現功能。比如：LPR-N 測試閥、RD 循環閥、試壓閥、滑套、封隔器、坐落接頭等。在井下作業階段，以鉆井階段的井控裝置和工具為基礎和前提，綜合使用井下作業特有的井控裝置、井控工具、壓力控制設備和具有井控功能的生產作業工具，才能應對復雜的井下作業工況帶來的井控風險[2]。

3 井控工藝

在鉆井井控的基礎上，由于井下作業的井身結構狀態和作業工藝有其獨特之處，因此井控工藝也有其特殊性。

3.1 溢流監測

鉆井期間，機械鉆速、后效、扭矩、dc指數變化、巖屑、鉆井液性能、泵壓、綜合錄井參數、循環池液面、鉆井液返出速度、起下鉆灌漿量、停泵后井口狀態等都是監測和判斷溢流的指標。雖然井下作業的種類繁多，但是主要是從工作液體積的變化、工作液密度的變化、管柱內壓力變化和環空壓力變化等幾個方面進行監測的，這和鉆井溢流監測的原理和技術手段基本類似，只是由于作業設施和作業風險的不同，目前鉆井期間的溢流監測裝置和工具相對于井下作業期間會更全面。

3.2 關井

目前無論是鉆井還是井下作業，采用的關井方式均為硬關井，而且關井的原理基本一致。不同的是關井所采用的井控裝置和內防噴工具不同。鉆井期間關井，采用防噴器組合、旋塞閥、止回閥等。井下作業關井除了采用防噴器組合、旋塞閥和止回閥外，還采用井下安全閥、背壓閥、采油(氣)樹、鋼絲/電纜作業和連續油管作業的井口防噴器組、不壓井修井作業井口裝置等。一些串接在井下管柱上的能夠封井和承壓的井下工具一樣可以起到關井的目的。

3.3 壓井

鉆井期間進行壓井作業時，由于受到井眼、井壁不完善和鉆柱串接內防噴工具等原因的限制，多采用正循環壓井。而井下作業面對的多為完善的井筒、復雜多樣的井下作業管柱和作業工藝，所以在壓井方法上，會有多種選擇。不論是正循環還是反循環壓井，都會經常用到。除此之外，一些鉆井期間不常用的壓井方法，在井下作業期間也會經常用到，比如壓回法等。

4 結語

井下作業是油氣田開發過程的一項重要工作，是生產井恢復或提高生產能力的重要手段。作業必然伴隨風險，井下作業同樣存在井控高風險。因此，井下作業井控管理和技術的積累和研究是非常重要的。鉆井是建井的最初階段，也是井控風險最高的階段，鉆井期間積累的井控管理和技術手段，已經為井下作業井控提供了重要的思路和參考。在此基礎上，結合井下作業特點，研究和開發更加專業和全面的井下作業井控體系，也是油氣井勘探開發的一項重要工作。