注水區控壓鉆井技術的發展概況與展望

韓朝輝

（1.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室，陜西西安 710018；2.中國石油集團川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術研究院，陜西西安 710018）

長慶油田主力油層屬于低滲、低產、低壓的“三低”油藏，地質條件復雜，油層薄，采用超前注水是低滲透油田高效開發、增產穩產的關鍵技術[1]。由于地層異常高壓，導致在鉆進過程中出現出水、伴生氣、出油等地層出水險情。在井身結構簡單、措施不當的情況下，易出現井控及井下事故[1]。

為了配合注水區塊異常高壓的安全鉆井，研發了低壓旋轉防噴器和地面控制系統。通過井口控壓，確保在鉆井作業中井口處于可控狀態，一旦發生地層出水，利用井口節流控制迅速平衡井筒壓力，實現安全施工。此設備工藝經過多年的現場實踐和完善，逐漸形成了一套注水區控壓循環控壓鉆井技術[2-7]。

1 控壓鉆井技術的發展概況

1.1 停注不泄壓安全鉆井技術

2014～2018年停注不泄壓安全鉆井技術在安塞、華池、合水等注水區試驗及應用，施工167口（見表1），通過逐步探索和完善，能有效地預防及控制地層出水，實現安全鉆井。

表1 長慶注水區歷年停注不泄壓安全鉆井應用井數

井口控壓設備主要是低壓旋轉防噴器和地面節流控制系統，見圖1。旋轉防噴器（總高1.21m，通徑?280mm，型號XK28-14/7）具有高度低、操作方便、成本低等優勢，配套30及以上鉆機應用，適合長慶區域的推廣普及。

圖1 停注不泄壓安全鉆井設備

1.2 長慶超前注水區塊控壓鉆井技術

隨著設備和工藝處于不斷完善過程，2019年長慶超前注水區塊控壓鉆井（停注不泄壓安全鉆井）76口井，其中水平井58井次、大斜度井9井次、常規井9井次，30口井發生地層出水復雜（漏溢并存12口）。平均地層出水處置時間12.5h；控壓循環作業段平均鉆進時間19.84d。由圖2數據對比可看出控壓循環鉆井相對于常規鉆井作業段作業時間縮短，施工風險降低。

圖2 長慶超前注水區塊控壓鉆井與常規鉆井數據對比圖

控壓設備的地面節流裝置、導流口、連接管線及施工工藝等也在實踐中不斷改進，具有操作簡單、方便、清潔、更安全等特點。這個階段無論設備還是工藝都已相對成熟，被稱作長慶超前注水區塊控壓鉆井技術。

長慶超前注水區塊控壓鉆井在降低地層出水井控風險、減少復雜處置時間和縮短鉆井周期方面取得較好效果，但在溢漏同層、窄密度窗口等方面仍需攻關。

1.3 井口回壓自動控制技術

2020年針對注水區域井口長慶超前注水區塊控壓在鉆進、接單根、起下鉆等不同作業工況的井口回壓控制需求，開展了井口回壓自動控制系統現場試驗，試驗主要測試井口回壓自動控制系統在實現鉆進工況的井口回壓自動控制、接單根工況的回壓補償、連續灌漿起鉆及帶壓起下鉆作業、提高長慶超前注水區塊控壓作業自動化程度和安全鉆井能力等方面。

通過現場不斷試驗、改進，目前基本上能滿足井口控壓鉆進、接單根等工況的井口回壓自動遠程控制需要（控制精度±0.2MPa）。

井口回壓自動控制系統與超前注水區塊控壓系統現場施工數據對比（見表2），井口回壓自動控制系統更有效地解決了試驗井溢漏同層、窄密度窗口難題，平均溢漏復雜處置時間2.98h，同比常規控壓技術減少83.8%。

表2 不同鉆井方式復雜情況處理時間對照表

1.4 預控壓鉆井技術

預控壓鉆井技術是指熟悉了解作業井的地質情況并精確掌握其密度窗口，在可能發生的溢流風險點前，提前實施井口控壓技術。它要經過精確計算做到即能壓穩又不壓裂地層，此項技術多用于平臺叢式井的后期井位。

2019年在長慶注水區塊實施了預控壓鉆井技術6口，成功抑制住溢流發生的5口。預控壓與非預控壓井數據采集見表3。

表3 預控壓與非預控壓井數據采集表

預控壓鉆井技術的應用，不僅可以降低了溢流的風險，而且對降低泥漿密度，提高機械鉆速也起一定的作用。

2 控壓鉆井的發展展望

2.1 小井眼井口控壓裝備的研發

隨著長慶注水區的老井側鉆需求日益增加，應用控壓鉆井技術解決側鉆中出現的地層出水等風險也提上日程，但側鉆鉆機底座低、防噴器組合通徑小，無法滿足現有旋轉防噴器安裝。故此，研制了一套適應小井眼的小型旋轉防噴器（見圖3）：高0.957m，殼體通徑為?180mm，旋轉總成通徑?122mm，靜態/動態密封壓力分別為14MPa/7MPa。

圖3 XK18-7/14型旋轉防噴器樣機

2.2 井口回壓自動控制技術的改造升級

井口回壓自動控制技術在現場實踐中得到了不斷的升級改造，井口回壓自動控制裝置的精確控制在不斷提升，設備的精細化、智能化不斷加強；自動控制工藝也不斷的完善，將逐漸形成具有獨特的井口回壓自動控制配套技術，實現控壓鉆進、接單根等工況的井口回壓自動控制，為溢漏同存（目前為止已實現復雜處理時間為零的突破）、窄密度窗口地層鉆井提供技術手段。

3 結論

（1）研制適合長慶地區注水區域井口控壓鉆井的壓力自動控制系統，該系統基于長慶低成本開發特點，在原有井口控壓鉆井技術及井口控壓裝置基礎上研制而成，能夠在循環或停泵作業過程中使節流閥始終維持有效的節流效果，適應井口控壓鉆井作業中不同工況的井口壓力自動控制要求。

（2）小井眼控壓鉆井設備研制成功將有效降低先期注水區老井側鉆井控風險，進一步提升開采作業能力。

（3）自動控壓設備的現場實踐為長慶區塊的低成本精控提供了可能。

（4）預控壓鉆井技術能夠有效地降低溢流的風險，目前正在逐漸推廣應用。