超前注水區(qū)塊水平段安全快速鉆井技術(shù)

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周鼎石油科技有限公司2015.04超前注水區(qū)塊水平段安全快速鉆井技術(shù)

近年來(lái)，油田產(chǎn)建圍繞老油區(qū)布井，鉆井井控風(fēng)險(xiǎn)和井下復(fù)雜也逐年增加，每年有幾十口井發(fā)生井控溢流險(xiǎn)情，高密度壓井又容易造成井漏，導(dǎo)致鉆井隊(duì)花費(fèi)大量的時(shí)間、材料來(lái)處理溢流、井漏等復(fù)雜情況，降低了水平井的鉆井時(shí)效，部分井由于壓井困難被迫填井。針對(duì)上述問題，研制了低壓旋轉(zhuǎn)防噴器和地面節(jié)流控制系統(tǒng)，該旋轉(zhuǎn)防噴器高度低、操作方便、成本低等優(yōu)勢(shì)，適合長(zhǎng)慶區(qū)域的推廣普及；地面節(jié)流裝置也是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行了改進(jìn)，具有操作簡(jiǎn)單、方便等特點(diǎn)。前言一、超前注水區(qū)塊鉆井技術(shù)現(xiàn)狀二、井口控壓技術(shù)及裝備三、井口控壓技術(shù)在注水區(qū)塊的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)四、井口控壓鉆井技術(shù)服務(wù)匯報(bào)提綱一、超前注水區(qū)塊鉆井技術(shù)現(xiàn)狀1、注水區(qū)塊鉆井，極易發(fā)生溢流一、超前注水區(qū)塊鉆井技術(shù)現(xiàn)狀2、注水區(qū)塊鉆井溢流頻發(fā)、井控風(fēng)險(xiǎn)高注水區(qū)塊鉆井溢流井控風(fēng)險(xiǎn)高先漏后溢，溢流發(fā)現(xiàn)不及時(shí)井身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，高密度壓井導(dǎo)致上漏下溢，壓井困難人工加重效率低，時(shí)效性差加重鉆井液懸浮穩(wěn)定性差，易沉淀，密度下降快高密度壓井易造成漏、粘、卡、鉆進(jìn)困難等井下復(fù)雜井控險(xiǎn)情處置過(guò)程中伴生氣含量高、浸入速度快，壓井難度大；一、超前注水區(qū)塊鉆井技術(shù)現(xiàn)狀3、注水區(qū)塊水平井鉆井技術(shù)難點(diǎn)

◆注水井密集，異常壓力分布復(fù)雜注水區(qū)塊地下注水井網(wǎng)密布，同一水平層位之間連通性好、壓力傳遞遠(yuǎn)，有的井距在500—800m以上仍然導(dǎo)致正鉆井溢流出水。有的井垂直方向不同層位之間互相連通滲透，導(dǎo)致正鉆井在未進(jìn)入注水層位之前就發(fā)生油氣侵入，進(jìn)而發(fā)生溢流。左圖為華慶油田白465井區(qū)長(zhǎng)63油層構(gòu)造圖。圖中藍(lán)色帶斜杠實(shí)心圓代表注水井，綠色長(zhǎng)線代表水平井靶點(diǎn)軌跡。從圖中可以看出施工水平井的區(qū)塊已經(jīng)形成完善的注水井網(wǎng)。一、超前注水區(qū)塊鉆井技術(shù)現(xiàn)狀3、注水區(qū)塊水平井鉆井技術(shù)難點(diǎn)

◆水平井場(chǎng)周邊注水井壓力高，壓井頻繁，壓井液密度大

2012年在華慶油田長(zhǎng)6油藏部署水平井65口，井場(chǎng)周邊配套注水井多且大都實(shí)施超前注水，注水量大、壓力高。有的注水井注水量已達(dá)到3-5萬(wàn)方，井口注水壓力最高達(dá)18MPa；有的井場(chǎng)臨近注水井達(dá)到4-5口，停注泄壓不及時(shí)統(tǒng)一，井控程度較高，個(gè)別井最高壓井密度1.70g/cm3仍然不能完全控制住地層出水，后期鉆井施工異常困難。

2013年長(zhǎng)慶鉆井第二項(xiàng)目部在華慶油田共完成水平井59口，發(fā)生井控險(xiǎn)情16口，占施工水平井口數(shù)的27.1%，壓井液平均密度1.46g/cm3，最低密度1.22g/cm3，最高密度1.70g/cm3。一、超前注水區(qū)塊鉆井技術(shù)現(xiàn)狀3、注水區(qū)塊水平井壓井技術(shù)難點(diǎn)

◆“漏侵同存”井普遍存在，壓井難度增大目前油井水平井普遍采用二開井身結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)裸眼井段上部洛河、表層套管腳等位置易承壓能力低，不能承受1.2g/cm3以上的密度，在壓井過(guò)程中易出現(xiàn)下噴上漏的井下復(fù)雜，鉆井液密度難以確定，壓井困難，處理難度很大。安平137井緊身結(jié)構(gòu)一、超前注水區(qū)塊鉆井技術(shù)現(xiàn)狀3、注水區(qū)塊水平井壓井技術(shù)難點(diǎn)

◆高氣油比

西峰、華池等區(qū)塊氣油比高，達(dá)到100m3/t左右，在鉆進(jìn)和處理溢流過(guò)程中，伴生氣隨循環(huán)溢出井口，易引發(fā)井控失控事故。

◆水平段鉆進(jìn)困難，易發(fā)生阻卡

在高密度壓井條件下水平段鉆井困難，大量壓井材料由于地層承壓能力低井漏使得固相堆積在井眼中，造成在水平段鉆井過(guò)程中鉆時(shí)慢、易阻卡等井下復(fù)雜。二、控壓鉆井技術(shù)及裝備1、井口控壓鉆井技術(shù)

井口控壓鉆井技術(shù)主要通過(guò)控制井口壓力和調(diào)整鉆井液密度相結(jié)合的方式，有效控制地層流體侵入井眼，減少井涌井漏卡鉆等多種鉆井復(fù)雜情況，非常適宜孔隙壓力和破裂壓力窗口較窄的地層作業(yè)。二、控壓鉆井技術(shù)及裝備2、控壓鉆井的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)◆兩道防線控制井口，更安全

安裝井口控壓裝置降低注水區(qū)塊溢流井控風(fēng)險(xiǎn)至少要提供兩道防線控制井口，第一道防線旋轉(zhuǎn)控制頭承受一定壓力，控制地層流體的侵入，當(dāng)井口壓力超過(guò)設(shè)定的控制壓力或井口控壓裝置時(shí)，由第二道防線防噴器組合控制井口。防噴器組合的配備按井控管理規(guī)定執(zhí)行。第一道防線井口控壓裝置(旋轉(zhuǎn)防噴器）第二道防線防噴器組合（2FZ、FZ）二、控壓鉆井技術(shù)及裝備2、控壓鉆井的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)◆與常規(guī)鉆井二次井控相比，反應(yīng)更迅速、更安全常規(guī)鉆井二次井控是指在鉆井中，發(fā)現(xiàn)溢流，要及時(shí)關(guān)井，通過(guò)調(diào)整鉆井液密度的方法，重新建立壓力平衡。

控壓鉆井技術(shù)在密閉系統(tǒng)下工作，使用了井口控壓裝置、鉆柱內(nèi)防噴工具，形成了密閉承壓系統(tǒng)，鉆進(jìn)時(shí)井口能夠承受一定的壓力，能將地面回壓施加于井眼，無(wú)需加重鉆井液密度即可快速控制突然出現(xiàn)的異常高壓和溢流，不需要中斷鉆進(jìn)。相比常規(guī)二次井控措施，節(jié)約了大量的循環(huán)加重等非生產(chǎn)損耗時(shí)間，提高了水平段的鉆井時(shí)效。二、控壓鉆井技術(shù)及裝備3、控壓鉆井設(shè)備◆井口控壓裝置旋轉(zhuǎn)防噴器防噴器控制系統(tǒng)該裝置控壓鉆井過(guò)程中的標(biāo)準(zhǔn)裝置,能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)空的動(dòng)密封,使地層流體大量涌入的過(guò)程中保證安全、連續(xù)鉆進(jìn)。二、控壓鉆井技術(shù)及裝備3、控壓鉆井設(shè)備◆液動(dòng)節(jié)流閥節(jié)流閥在壓力控制過(guò)程中起到至關(guān)重要的作用,通過(guò)調(diào)整節(jié)流閥的開啟程度,可以控制井底和環(huán)空壓力的補(bǔ)償,實(shí)現(xiàn)合理的井底循環(huán)壓力,保證地面壓力和流速不超過(guò)額定值。三、控壓鉆井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)1、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況簡(jiǎn)介

1、在安塞坪橋區(qū)塊進(jìn)行了十多口現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。其中3口井在水平段鉆進(jìn)過(guò)程中發(fā)生溢流出水，采取不壓井鉆井作業(yè)，通過(guò)井口控制回壓，快速完成水平段作業(yè)（1000米內(nèi)水平段一趟鉆完成），完鉆后進(jìn)行壓井作業(yè)，提高了鉆井效率。

2、在安平83井區(qū)完成了5口井的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。其中安平137井在鉆開儲(chǔ)層約30米后發(fā)生井漏，循環(huán)堵漏過(guò)程中發(fā)生溢流，發(fā)生溢流后通過(guò)井口回壓控制（0.4-1.8MPa），鉆井液密度控制在1.20-1.21g/cm3，實(shí)現(xiàn)了安全快速鉆進(jìn)，完鉆壓井鉆井液密度為1.28g/cm3,壓井成功后起鉆。三、控壓鉆井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)2、安83井區(qū)試驗(yàn)效果對(duì)比川慶鉆探安83井區(qū)2013年溢流情況統(tǒng)計(jì)三、控壓鉆井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)3、試驗(yàn)效果分析（1）安平137井水平段溢流后，不進(jìn)行壓井作業(yè)，通過(guò)調(diào)整井口回壓節(jié)流循環(huán)的方式，增加液柱壓力，排除氣侵鉆井液，恢復(fù)井內(nèi)壓力平衡，實(shí)現(xiàn)水平段安全鉆井。（2）與目前常規(guī)鉆井壓井鉆井液密度（1.40—1.70g/cm3）相比鉆井液密度未進(jìn)行調(diào)整，減少了壓井處理環(huán)節(jié)和高密度鉆進(jìn)導(dǎo)致的井漏、鉆進(jìn)困難、井壁垮塌等井下風(fēng)險(xiǎn)，提高了水平段的鉆井時(shí)效。（3）由本鉆井隊(duì)承鉆的同區(qū)塊安平78井，與安平137井直線距離約3km，水平段施工過(guò)程中，共發(fā)生油侵溢流68次，有2次泥漿噴出鉆臺(tái)面，壓井泥漿密度為1.29g/cm3，最后因溢流井控風(fēng)險(xiǎn)高，后期滑動(dòng)定向困難，提前完鉆。三、控壓鉆井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)4、井口控壓在注水區(qū)塊應(yīng)用的技術(shù)及效益優(yōu)勢(shì)

（1）研制的低壓旋轉(zhuǎn)防噴器和地面控制系統(tǒng)適合于長(zhǎng)慶油田異常高壓注水區(qū)塊水平井的安全鉆井，通過(guò)井口控壓，確保在鉆井作業(yè)中井口處于可控狀態(tài)，一旦發(fā)生溢流，利用井口節(jié)流控制迅速平衡井筒壓力，實(shí)現(xiàn)安全施工。（2）發(fā)生溢流利用井口控壓技術(shù)，可有效降低注水區(qū)塊水平段鉆井液密度、減少因高密度壓井造成的井漏、鉆進(jìn)困難等復(fù)雜情況，與常規(guī)二次井控處理措施相比，節(jié)約了大量的循環(huán)加重等處理時(shí)效，降低了井控及井下復(fù)雜等風(fēng)險(xiǎn)，縮短了鉆井周期，提高了鉆井效率，節(jié)約了鉆井液成本。（3）不進(jìn)行注水井停注卸壓作業(yè)，符合油田公司的注采技術(shù)要求，該項(xiàng)技術(shù)也能夠滿足長(zhǎng)慶油田降低井控風(fēng)險(xiǎn)及低成本開發(fā)的技術(shù)需求。四、控壓鉆井技術(shù)服務(wù)1、控壓鉆進(jìn)推薦應(yīng)用區(qū)塊2、鉆機(jī)配置要求

采油六廠的安平83井區(qū)、超二的華慶油田、超一的合水區(qū)塊注水開發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，局部地層壓力系統(tǒng)復(fù)雜，井漏、溢流問題比較嚴(yán)重，需要在窄密度窗口下的鉆進(jìn)技術(shù)。而控壓鉆井技術(shù)最大特點(diǎn)就是通過(guò)調(diào)節(jié)井口回壓,精確控制井底壓力，提高窄密度窗口鉆進(jìn)的安全性。建議在上述區(qū)塊推廣控壓鉆井技術(shù)。鉆機(jī)要求至少為40型鉆機(jī)，轉(zhuǎn)盤面高度大于3.7米四、控壓鉆井技術(shù)服務(wù)2、控壓鉆井技術(shù)服務(wù)能力旋轉(zhuǎn)防噴器4套控制系統(tǒng)4套7”液動(dòng)節(jié)流閥3只可同時(shí)滿足4口井的井口控壓鉆井技術(shù)服務(wù)四、控壓鉆井技術(shù)服務(wù)3、技術(shù)服務(wù)費(fèi)用（按日費(fèi)）注：費(fèi)用按姬塬油田安83井區(qū)，水平段1000米水平井估算：預(yù)計(jì)二開直井段+斜井段6天

（安裝旋轉(zhuǎn)防噴器殼體但未安裝旋轉(zhuǎn)總成及膠芯），二開水平段10天（安裝旋轉(zhuǎn)總成

及膠芯）；預(yù)計(jì)使用膠芯5只。0.8萬(wàn)