淺氣區長井段取芯井鉆井井控技術研究與應用

勾廣洲

（大慶鉆探工程公司鉆井二公司，黑龍江大慶 163413）

為了有效評價待鉆區主力油層剩余油情況，摸清淺部地層淺氣層的分布情況，為該區塊布井做出有力指導，設計L5-P201井進行淺部地層和油層兩段取芯施工，設計取芯800m，待鉆井地理位置位于采油六廠北外環路北側410m，作業大隊西側500m,設計井600m范圍內共有注水井套損16口，套損類型主要為變形（6口）、錯斷（7口）、外漏（1口）、破裂（2口），且淺氣層充分發育，鉆完井施工中井控風險較大，因此，開展淺氣層長井段取芯井鉆完井井控技術研究，對在該區塊鉆完井的施工具有重要指導意義。

1 L區塊淺氣區地層難點提示

（1）井控風險級別：設計井位于淺氣外擴區域，為二級井控風險井。

（2）防 碰 提 示：設 計 井 距 老 井L5-2701（X：68437.00,Y：14422.00）井39m，L5-PS2708（X：68383.00,Y：14485.00）井54m，注意防碰。

（3）設計井位于淺氣區、氣頂氣區，施工時注意防噴；L油田歷年來多次發生井噴復雜，特別是固后井噴，井噴防控工作尤為重要。

（4）S爾圖、P花、G臺子油層受注水開發影響，存在異常高壓，鉆井過程中存在油氣水侵、井涌、井噴風險。

（5）S一組、P一組破裂壓力較低，施工時注意防漏。

（6）L油田由于長期注水開發，高滲主力油層水洗嚴重，長期沖刷，造成膠結物逐漸減少膠結強度下降，地層穩定性降低，易出現井徑擴大，影響測井和固井質量。

（7）該井位于淺氣層區，需要多次起下鉆取芯作業，要求每次起鉆密度加至設計上限，觀察好井口，嚴防起鉆抽噴。

2 淺氣層長井段取芯井井控技術難點研究及對策

為了有效控制淺氣層長井段取芯井井控風險，提高鉆完井施工時效，通過地層壓力預測、鉆關方案及鉆井液密度設計、精細地層壓力預測、井控措施保障、工程技術方案制定、鉆井液技術保障等方面的研究，降低了淺氣區長井段取芯井鉆完井施工井控風險，現場應用后達到了安全高效施工的目的。

2.1 精細氣層壓力預測

準確預測氣層、儲層的壓力，并根據預測結果準確確定鉆完井施工中鉆井液的密度，可以有效保證鉆完井施工井控安全，預防井下復雜的發生。

氣庫內氣層處于相對密封的環境，氣層壓力與氣井的生產狀態密切相關。為了確保氣庫密封，氣層的壓力略低于氣庫外部的地層壓力，在正常生產條件下，控制氣層壓力波動范圍在1MPa以內。鉆井期間，注氣井停住7d后的穩定井口壓力可以作為推算氣層壓力的主要依據。在氣井內無液柱的情況下，井口壓力直接反映氣層壓力，如果氣井內有液柱，則氣層壓力為液柱壓力加井口壓力，根據氣層壓力預測結果確定鉆井液密度設計方法，保證鉆井安全。根據氣體特點，待鉆井氣層壓力系數可以用公式進行計算：

式中：ρ——氣層壓力系數；

P——氣層壓力，MPa；

H——氣層埋深，m。

L6-PS1508井2017年1月薩一組氣層的預測壓力系數：

2.2 地層壓力預測

2.2.1 地層壓力情況

淺氣層取得1口井原始地層壓力資料，相關數據如

由表1可以看出，該區塊產層中部深度599.5m，地表1 所示。層壓力6.14MPa,壓力系數1.04。

表1 鄰區產層實測壓力表

設計井600m范圍內注入井測壓5口，壓力系數1.42～1.95；采出井測壓6口，壓力系數1.03～1.24。

根據對鉆井區塊地層壓力測試資料分析，結合淺氣層發育情況、注水井動靜態資料、斷層發育情況及以往已鉆井的資料綜合分析，設計井壓力系數預計1.50左右。

2.2.2 地層破裂壓力情況

設計井區塊實測地層破裂壓力情況：S二組最低破裂壓力梯度為1.77MPa/100m；S三組最低破裂壓力梯度為1.78MPa/100m；P一組最低破裂壓力梯度為1.36MPa/100m；P二組最低破裂壓力梯度為1.67MPa/100m；G一組最低破裂壓力梯度為1.66MPa/100m；G二組最低破裂壓力梯度為1.53MPa/100m。

2.3 鉆關方案及鉆井液密度設計

（1）設計鉆關方案。為有效降低鉆井期間的地層壓力，確保鉆井安全，對距設計井450m以內的注水井實施鉆關降壓，300m以內范圍的注水井建議提前7～15d，井口剩余壓力不高于2.0MPa；300～450m范圍的注水井井口剩余壓力不高于3.0MPa

注：采油廠要求鉆關范圍300m，15d，共計關井15口。

（2）鉆井液密度設計。

一次開鉆：設計井要求混漿開鉆，鉆井液密度控制在1.40～1.45g/cm3。

二次開鉆：設計井位于淺氣區及氣頂氣區，要求泥漿開鉆，鉆井液密度控制在1.40～1.45g/cm3。

油層鉆井液密度：預計鉆井液密度在1.55～1.60g/cm3，實鉆時可根據注入井鉆關降壓、油氣水顯示等情況進行適當調整。

2.4 淺氣區長井段取芯井井控技術保障措施

（1）本井升級管理，按一級井控風險井管理。

（2）井控專職人員24h駐井監管。

（3）安裝21MPa單閘板防噴器，節流管匯及鉆井液回收管線。主放噴管線接出井口50m，放噴口前挖4m（寬）×10m（長）×2.5m（深）排污池，并在遠端設置擋墻。預留副放噴通道，并備用鉆桿及基墩。

（4）現 場儲 備 加重 材 料30t、1.80g/cm3鉆 井液40m3，儲備鉆井液罐有攪拌和處理裝置，并有外輸設備。

（5）各次開鉆過程中，鉆井液密度不低于下限，起鉆密度達到設計上限。

（6）從一開開始坐崗，坐崗至完井固井候凝結束為止。起鉆鉆井隊值班干部全程參與坐崗，與駐井專家共同負責。

（7）起鉆速度不大于0.5m/s（淺氣層起鉆速度不大于0.2m/s），每起3柱鉆桿或1柱鉆鋌向井內灌注一次鉆井液，并核對灌入體積。灌入量小于鉆具體積時，接方鉆桿循環。

（8）鉆具泥包、井眼不暢起鉆，接方鉆桿循環處理，懸重、泵壓正常后，用方鉆桿以甩單根的形式甩2柱，正常后方可恢復正常起鉆。

（9）二開前，四個鉆井班組熟練掌握鉆進、起下鉆桿、起下鉆鋌和空井四種工況下的防噴演習。

（10）鉆井施工期間，鉆井隊干部24h井場值班，檢查崗位井控職責履行和制度落實情況，發現井控問題隱患，督促立即整改。

（11）班組每班檢查防噴器各部位螺栓是否緊固，工程技術員對井控設備負全面責任。

（12）每起鉆前活動備用旋塞閥、防噴器閘板及液動放噴閥，充分循環井內鉆井液，使其密度均勻，進出口密度差不超過0.02g/cm3。

（13）井內有鉆鋌或泥包鉆具時，每次起鉆至500m、140m循環鉆井液一周，并測量返出鉆井液密度，直至與進液密度相符。

（14）起鉆完及時下鉆，檢修設備時應保持井內至少有200m鉆具，嚴禁在空井情況下檢修設備。

（15）各次取芯筒出井后，防噴立柱入井，并關閉旋塞閥，安排專人觀察井口，發現溢流立即關閉防噴器。下入取芯筒前，打開旋塞閥，防噴立柱起出井口，置于待命位置。

（16）發生井涌、井噴險情時，打開液動放噴閥，關閉閘板導流放噴，配制原鉆井液密度附加0.2g/cm3、體積為井眼容積2倍的壓井液循環壓井。

（17）本井為淺氣區高危井，驗收不合格，嚴禁開鉆。

2.5 淺氣區長井段取芯井工程技術方案

2.5.1 取芯過程技術要求

（1）取芯鉆頭接近井底時，要緩慢地轉動鉆具，鉆壓（5～10kN）由小到大地鉆進，待鉆完0.2～0.3m后，方可逐漸加至設計鉆壓鉆進，送鉆力求均勻，嚴防溜鉆。取芯鉆進中，無特殊情況，鉆頭不得提離井底，盡量避免中途停鉆。

（2）取芯鉆進最后0.3～0.5m，要比原鉆壓增壓1/4～1/3鉆進，使巖芯變粗，利于巖芯爪抓牢巖芯。割芯時上提拉力，不超過原懸重150kN。如上提鉆具超過鉆具壓縮距，而不增加懸重，應起鉆。

（3）取芯筒管徑較粗，鉆進過程中井眼擴大率小，井內環空通道窄，取芯過程中要求低泵壓，泥漿返速低，造成巖屑清理不干凈，因此要求切實維護好泥漿性能，按要求加入潤滑劑，割芯顯示明顯的情況下，割芯結束后循環一周，充分返出井底巖屑，避免發生卡鉆事故和下鉆不到底的現象。

（4）起鉆做到操作平穩、輕提輕放、慢卸，防止鉆具猛烈擺動。

（5）起鉆到巖芯筒時，在卸取芯鉆頭之前，應先把密閉絲堵卸掉，防止出現意外。

2.5.2 工程事故預防

（1）加強鉆井液管理，要求鉆井液密度達到設計上限值，確保井控安全；維護好鉆井液性能符合設計要求，提高鉆井液潤滑性和抑制性，嚴格控制鉆井液失水，使用好固控設備，清除鉆井液中的無用固相含量，保持井筒清潔暢通，防止鉆鋌、鉆頭與穩定器泥包；

（2）鉆臺工具鉗頭、鉗牙、榔頭、扳手、螺栓及其他小工具要加強管理，明確數量，使用過程中必須有系尾繩、保險鏈等措施，在鉆進過程中井口不允許有任何無關工具，起完鉆后井口要及時蓋好，保護好井口防止井下落物；

（3）鉆進期間副司鉆要密切注視泵壓的變化，如有異常或設備出現問題時應停鉆檢查。因故中途停鉆時，有條件要循環鉆井液一周后停泵或想辦法活動鉆具，或將鉆具起到安全井段，如打開油層，能起鉆的，必須要起到油頂以上，鉆具在井內靜止時間不超過3min，上提下放不少于5m；因故不能活動時，及時用拖拉機活動鉆具；

（4）起下鉆施工中要嚴格遵守操作規程，確保安全；由于本井存在淺氣層發育，要求起鉆速度控制在0.1m/s以內（即起出一柱鉆具時間在3min以上），增加副司鉆和泥漿大班雙坐崗，確保杜絕井控險情發生；如起鉆遇卡或下鉆遇阻上提或下放不得超過或低于原懸重100kN，否則要盡快接方鉆桿循環鉆井液、劃眼或上下活動鉆具，直至恢復正常；

（5）每取芯40～50m通井劃眼，通井下鉆過程中有遇阻顯示時，接方鉆桿開泵循環上提下放或劃眼，待遇阻顯示消除后方可繼續下鉆；

（6）通井到底后進行短起（起至取芯段頂），清除井壁虛泥餅，保證井眼暢通，井底清潔；

（7）完井電測起鉆前循環鉆井液三周以上，保證井底鉆屑充分返出并處理好鉆井液性能后方可起鉆。

3 結論

（1）淺氣區長井段取芯井鉆井井控技術研究與應用能夠有效降低鉆完井過程中的井控風險，實現了高效安全鉆井的目的。

（2）精細氣層壓力預測技術能夠精確預測地層壓力，實現鉆井精準鉆關和鉆井液密度精確設計。

（3）淺氣區長井段取芯井工程技術方案與復雜事故預防能夠有效保障鉆完井施工的順利，預防井下復雜的發生。