隨鉆測壓ESD在蓬萊油田的應用

陳清正，柳海嘯，邱小華，秦天寶，喬中山

（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.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452）

蓬萊19-3油田位于山東半島北部的渤海中，距山東省龍口市僅48海里，是1999年由康菲石油發現的海上特大型整裝油田。蓬萊19-3油田于2002年12月投產，目的層位主要分布在館陶組。在十余年的開發過程中，采用大段合采合注方式，注采比不平衡，上館陶超壓，下館陶虧空，加上注水井連通性好，地層壓力系數復雜。側鉆井同一裸眼段存在超壓層與虧空層并存現象，鉆井期間作業難度大，井控風險高。

隨鉆測壓工具可在鉆井過程中實時測量當前地層的孔隙壓力，可以根據實測的地層壓力數據為后續調整井鉆完井作業的鉆井液密度提供選擇依據，減少井下復雜情況的發生并有利于儲層保護。Halliburton公司隨鉆測壓工具PWD內置的ESD模塊，可在鉆井期間實時監測環空壓力變化趨勢，對現場判斷井況有十分重要的指導意義。

1 隨鉆測壓ESD介紹

隨鉆測壓PWD是Halliburton公司生產的FEWD儀器串中的一種嵌入式半智能測量環空和自身內部壓力的短節。其通過內部雙重夸脫達因換能器持續測量在開泵及關泵狀態時工具自身內部壓力和井眼環空壓力，從而檢測鉆桿內和井眼環空的壓力值。這些壓力值可以為測量井底壓力提供參考數據，從而用于分析井底狀況，PWD可以配合MWD使用，數據傳輸方式分為實時傳輸和記憶式傳輸兩種方式。

在實際應用中常使用ECD或者ESD來判斷環空壓力、井底壓力和井底巖屑的攜帶情況。在實際的鉆井過程中選擇ESD曲線對井底環空壓力進行實時監測，這樣既有利于了解地層的原始壓力，也有利于監測井眼的清潔情況。施工過程中，傳感器內部的壓力傳感器、溫度傳感器通過壓力監測端口隨時監測鉆具內部、井眼環空的工作壓力和傳感器工作溫度，電子線路控制所有數據的采集、處理和儲存，所有測量數據可以通過數據通信口由MWD向地面實時傳輸。

隨 鉆 測 壓 ESD（Equivalent Static Density-Pump off 等效靜態密度）是基于Halliburton公司PWD（Pressure While Drilling）內置模塊，分析在停泵無環空壓耗下的環空壓力變化。是在鉆具坐卡瓦接立柱時，在無激動壓力、無鉆具振動和馬達壓差的影響下，計算井筒內靜液柱壓力與地層孔隙壓力相互作用。

現場作業期間，ESD數據可通過MWD進行實時傳輸，用于監測地層真實壓力，與實際鉆井液密度進行對比，判斷井下情況。

現場作業期間，檢測ESD實時傳輸數據，與實際井下鉆井液密度對比，判斷井下狀況。

2 現場應用

2.1 PL19-3-CXX井

PL19-3-CXX井設計9-5/8”套管1 037m處開窗側鉆，8-1/2”井眼定向鉆進至完鉆井深2 019m。鉆前油藏預測在L50～L110油組可能存在6.7MPa虧空～2.8MPa超壓。

現場鉆井作業8-1/2”井眼定向鉆進至井深1 421m_MD，氣全量升高至48%且循環不降，監測井口發現溢流，此時鉆井液密度1.17g/cm3，關井求壓，循環加重鉆井液至1.30g/cm3，壓井成功。

對比表1ESD數據，溢流前ESD數據1.20g/cm3，溢流后異常ESD數據1.27g/cm3。

表1 CXX井隨鉆ESD數據

結合鉆前油藏壓力預測及水淹層分析，L50層強水淹比例37.5%，而本井鉆至1 421m_MD正屬于L50層位，鉆遇強水淹層將受到注水井的影響，也是本井溢流的直接原因。

本井ESD數據變化較大且稍有滯后，因為鉆遇超壓層后，氣全量上升且循環不降，一直未停泵，ESD數據無法傳輸。壓井成功后，結合最近測量ESD數據可判斷壓井液密度是否滿足壓井條件，確保鉆井作業順利進行。

2.2 PL19-3-BXX井

PL19-3-BXX井設計9-5/8”套管931m處開窗側鉆，8-1/2”井眼定向鉆進至完鉆井深1 886m，隨鉆ESD數據見表2。鉆前油藏壓力預測在L40～L90油組可能存在4.33MPa虧空～1.14MPa超壓，在L100油組可能存在1.39～3.41MPa超壓。

表2 BXX井隨鉆ESD數據

現場鉆井作業8-1/2”井眼定向鉆進至1 740m，氣全量升高至51%，振動篩返出大量地層砂，鉆井液氯離子下降，地層水入侵，測量鉆井液密度入口1.18g/cm3，出口1.14g/cm3，循環加重鉆井液密度至1.26g/cm3壓井成功。

結合鉆前油藏壓力預測及水淹層分析，L100層位存在水淹，顯示鉆進至1 656m_MD，層位L100層出現溢流水侵入，與油藏預測相符。

本井ESD數據異常可以及時發現溢流存在，結合本井鉆井日報分析，鉆進至1656m_MD后ESD數據突變，但沒有相應調整鉆井液密度，鉆進至1 740m_MD，鉆井液密度受注水井影響降低至1.14g/cm3，是導致本井溢流的主要原因。

若發現ESD突變后及時調整鉆井液密度，本井可能不會發生溢流等復雜情況。

2.3 PL19-3-CXXX井

CXXX井設計9-5/8”套管1 321m處開窗側鉆，8-1/2”井眼定向鉆進至完鉆井深2 350m，隨鉆ESD數據見表3。鉆前油藏預測L50～L70油組可能存在1.0MPa超壓，在L80-L100可能存在最大3.7MPa虧空。

表3 CXXX井隨鉆ESD數據

現場鉆井作業8-1/2”井眼定向鉆進至1 898m_MD時，ESD值由1.19g/cm3突變至1.21g/cm3，當時鉆井液密度1.19g/cm3，結合井內ESD值，未發生溢流情況。

后續鉆井作業根據ESD值及時調整鉆井液密度，未發生溢流情況。

3 結論

1）PWD中內置ESD模塊可在鉆進中隨鉆測量壓力，MWD作為實時數據傳輸工具，可在鉆進過程中隨鉆測量壓力，有效檢測循環壓力和井下巖屑的攜帶情況，保持井眼清潔，保障井下安全。

2）鉆進期間，若鉆遇超壓較多的井，氣全量和循環池液面均有變化，現場作業期間會先循環排氣至氣全量下降，此時ESD數據異常會滯后，但停泵測取的ESD異常值，可作為判斷溢流的依據并且可作為現場壓井液密度的參考

3）鉆遇超壓較小的層位，可在溢流前監測ESD值發生突變，從而提前加重鉆井液密度，防止溢流的發生。

4）進行地層壓力不明確層位鉆井作業期間，應密切關注ESD數據，若碰到ESD數據突變，可循環進行溢流檢查，調整鉆井液密度，防止復雜情況的出現。