鶯歌海盆地高溫高壓井窄壓力窗口ECD精細(xì)控制應(yīng)用

賈軻

中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)湛江分公司 廣東 湛江

鶯歌海盆地地層壓力系數(shù)最高達(dá)2.49，地層溫度超過(guò)200℃，最窄壓力窗口小于0.01g/cm3，溢流、井漏等復(fù)雜情況多次發(fā)生，降低現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)效率增加勘探成本。2016年前多口井進(jìn)入目的層后由于窄壓力窗口問(wèn)題導(dǎo)致出現(xiàn)溢流、井漏等復(fù)雜情況，少部分井無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行作業(yè)，被迫進(jìn)入棄井程序。嚴(yán)重影響了南海氣區(qū)的勘探步伐。

1 鶯歌海盆地高溫高壓井窄壓力窗口挑戰(zhàn)

高溫高壓安全密度窗口窄，存在薄弱地層，極易發(fā)生井漏，堵漏成功率低，復(fù)漏風(fēng)險(xiǎn)高；同時(shí)，壓井、起下鉆、控壓鉆井等過(guò)程全井段ECD監(jiān)測(cè)與控制手段不足，難以滿足高溫高壓窄壓力窗口要求。以上挑戰(zhàn)影響了海上高溫高壓窄壓力窗口井安全高效作業(yè)，使海上高溫高壓窄壓力窗口井復(fù)雜情況頻繁，鉆井周期長(zhǎng)，成本高，嚴(yán)重影響南海區(qū)域油氣勘探進(jìn)程。

通過(guò)對(duì)區(qū)域完成井進(jìn)行系統(tǒng)分析總結(jié)，形成了針對(duì)鶯歌海盆地高溫高壓井窄壓力窗口ECD精細(xì)控制技術(shù)，主要有以下三個(gè)方面。

2 建立大數(shù)據(jù)環(huán)空壓耗分配模型

基于現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際鉆井參數(shù)包括井深、泵壓、排量、鉆井液密度、粘度等，建立了鉆進(jìn)及循環(huán)等不同工況下的ECD經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停?lián)合ECD理論預(yù)測(cè)值與隨鉆的ECD實(shí)測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)修正，減小預(yù)測(cè)誤差，將修正后的ECD用于排量低、無(wú)信號(hào)等工況下的ECD精確預(yù)測(cè)，有效指導(dǎo)了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)決策。見圖1。

圖1 鶯歌海盆地大數(shù)據(jù)ECD環(huán)空分配模型

圖2 普通重晶石粒徑分布

圖3 優(yōu)質(zhì)普通重晶石粒徑分布

通過(guò)對(duì)已經(jīng)完成井進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析整合，建立了鶯歌海盆地高溫高壓井鉆井、循環(huán)工況下的壓耗比數(shù)據(jù)庫(kù)。指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)在隨鉆工具失聯(lián)、低排量下隨鉆工具無(wú)信號(hào)及其他特殊工況下進(jìn)行井底ECD的精細(xì)控制。

表1 鶯歌海盆地鉆井循環(huán)工況環(huán)空壓耗比數(shù)據(jù)庫(kù)

3 高密度鉆井液流變性高效控制

鶯歌海盆地高溫高壓井目的層鉆井液密度大部分在2.10-2.30g/cm3之間。使用常規(guī)4.2g/cm3的普通重晶石加重致使鉆井液中固相含量高效果捉襟見肘。優(yōu)選4.4-4.5g/cm3密度的優(yōu)質(zhì)重晶石，在相同密度情況下能有效降低鉆井液的實(shí)際固相含量，如以2.25g/cm3的鉆井液為例，使用優(yōu)質(zhì)重晶石與普通重晶石對(duì)比，可以將固相體積百分比下降2%，能起到更好的控制流變性目的。

表2 現(xiàn)場(chǎng)使用優(yōu)質(zhì)重晶石加重后鉆井液性能情況

3.1 鉆井液體系中活性固相含量及分散度控制

嚴(yán)格控制般土含量，般土作為鉆井液的骨架，結(jié)合考慮般土在高溫狀態(tài)的細(xì)分散情況，根據(jù)實(shí)際的比重使用范圍，控制與之匹配的般土含量，保證基本的重晶石懸浮即可。

根據(jù)排量情況，盡可能使用高目數(shù)篩布，做好一級(jí)固控，盡可能的清除鉆屑，降低劣質(zhì)固相進(jìn)入鉆井液。結(jié)合使用抗溫抑制劑，能對(duì)鉆屑進(jìn)行較好的抑制，降低其水化分散對(duì)鉆井液性能的影響，從而能更有效的控制流變性。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)鉆井液性能精細(xì)化維護(hù)

鉆井液在井上作業(yè)時(shí)，即使不鉆井的情況下，隨著循環(huán)剪切也存在鉆井液老化的趨勢(shì)，而引起低端切力抬升，實(shí)際作業(yè)中需密切監(jiān)控鉆井液的性能變化情況，當(dāng)性能出現(xiàn)變差時(shí)，分析具體原因，是泥漿老化引起，還是地層流體污染，還是鉆屑污染等。因情施策，有針對(duì)性的優(yōu)化新漿性能，然后用新漿適時(shí)置換處理，將鉆井液性能控制在理想范圍內(nèi)；另維護(hù)鉆井液性能時(shí)，務(wù)必以操作平穩(wěn)為首要，比如比重調(diào)整、補(bǔ)充膠液等，專人監(jiān)控跟蹤作業(yè)環(huán)節(jié)，有問(wèn)題也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取措施解決。

4 模擬優(yōu)選最佳鉆具結(jié)構(gòu)

鶯歌海盆地窄壓力窗口原鉆井組合為：8-3/8″P D C 鉆頭+浮閥（高溫閥芯）+LWD+MWD+8-1/8″倒劃眼扶正器+6-1/2″鉆鋌3根+ 6-3/4″震擊器（帶撓性接頭）+配合接頭+5-1/2″加重鉆桿1根+投入式止回閥座接頭+5-1/2″加重鉆桿13根+5-1/2″鉆桿。

以鶯歌海盆地某井為例進(jìn)行目的層井段環(huán)空壓耗模擬：

4.1 井身體結(jié)構(gòu)

井身體結(jié)構(gòu)見表3所示。

表3 井身體結(jié)構(gòu)

4.2 鉆井液性能

鉆井液性能見表4所示。

表4 鉆井液性能

4.3 參數(shù)設(shè)置

排量800L/min，轉(zhuǎn)速120rpm

4.4 循環(huán)壓耗模擬

根據(jù)以上參數(shù)設(shè)置，分別進(jìn)行鶯歌海盆地窄壓力窗口井段原鉆具、復(fù)合500m、1000m、1500m、2000m小鉆具進(jìn)行鉆進(jìn)循環(huán)工況下環(huán)空壓耗模擬，見圖5～9所示。

圖5 原鉆具鉆井工況循環(huán)壓耗模擬

圖6 復(fù)合500m小鉆具鉆井工況循環(huán)壓耗模擬

圖7 復(fù)合1000m小鉆具鉆井工況循環(huán)壓耗模擬

圖8 復(fù)合1500m小鉆具鉆井工況循環(huán)壓耗模擬

圖9 復(fù)合2000m小鉆具鉆井工況循環(huán)壓耗模擬

模擬校核結(jié)果表明，復(fù)合4″鉆桿可有效降低循環(huán)壓耗，每復(fù)合500m約降低ECD當(dāng)量0.006～0.015，排量越高、復(fù)合鉆具越長(zhǎng)降低循環(huán)壓耗效果越好。實(shí)鉆還應(yīng)注意綜合考慮復(fù)合鉆桿抗扭強(qiáng)度及彎曲對(duì)鉆進(jìn)的影響，及復(fù)合小鉆具后對(duì)井控裝置的影響。

5 應(yīng)用效果

鶯歌海盆地高溫高壓井窄壓力窗口ECD精細(xì)控制技術(shù)在XX-1-2/3/4/5/6/13/12/10、XX-1-7、XX-1-1、XX-2-1等10余口高溫高壓井中得到廣泛應(yīng)用。基于大數(shù)據(jù)環(huán)空壓耗分配模型、高密度鉆井液流變性高效控制以及優(yōu)選最佳鉆具，使高溫高壓井ECD循環(huán)當(dāng)量附加值由0.04～0.1 g/cm3降至0.02～0.04 g/cm3，有效緩解了窄壓力窗口問(wèn)題，極大程度上降低了因環(huán)空壓耗過(guò)大造成的復(fù)雜情況，同時(shí)節(jié)省作業(yè)工期和勘探成本。

6 結(jié)論及展望

鶯歌海盆地高溫高壓井窄壓力窗口ECD精細(xì)控制的應(yīng)用，對(duì)國(guó)內(nèi)海上高溫高壓井作業(yè)有一定的技術(shù)借鑒意義。該技術(shù)系統(tǒng)化的提升有助于節(jié)省作業(yè)工期和勘探成本。是對(duì)加快建設(shè)能源強(qiáng)國(guó)，全力保障能源安全的踐行。