精细控压钻井技术在通探1井应用.pdf

2023年第10期西部探矿工程精细控压钻井技术在通探1井应用刘永伟*1，胡磊2，于德成3，孙明亮1，杨方方1（1.西部钻探钻井工程技术研究院，新疆 克拉玛依 834000；2.西部钻探固井公司，新疆 克拉玛依 834000；3.西部钻探钻井液分公司，新疆 克拉玛依 834000）摘要：精细控压钻井技术是依靠控压钻井系统实现对井口回压进行全过程自动调控的钻井技术，可有效降低井壁坍塌、井涌和井漏等井下复杂钻井难题，是解决当前深井、超深井、压力敏感地层、高温高压地层、窄密度窗口地层等钻井难题的主流技术方向。从柴达木盆地冷湖构造带目的储层的地质情况和钻井难点出发，重点阐述了该区块通探1井钻井中存在的技术难点、控压施工过程及取得的良好效果，为该区块解决类似钻井难题提供了有效的钻井方式和经验分享，具有显著的推广应用价值。关键词：控压钻井；压力控制；窄密度窗口；漏涌同层；通探1井中图分类号：TE242 文献标识码：B 文章编号：1004-5716(2023)10-0065-03柴达木盆地冷湖构造带目的储层为侏罗系小煤沟组（J1x）和湖西山组（J1h），孔隙度平均5.2%8.7%，属低特低渗透储层，岩性主要以粉砂岩、细砂岩、粉砂质泥岩为主。储层上部下干柴沟组（E32、E31）至路乐河组（E1+2）地层发育高压含气水层，易发生盐水侵、溢流及溢漏转换，井控风险极高，为减少溢流、井漏、卡钻等复杂事故发生，提高钻井时效，青海油田公司决定在该层段实施精细控压钻井技术。控压钻井技术（简称MPD）通过闭环系统精确控制整个井眼环空压力分布的自适应钻井工艺，通过使用小于地层孔隙压力的钻井液密度，应用自动节流回压控制技术，对整个井筒压力进行闭环压力管理，实现钻进、停泵、接单根、起下钻各个工况下井筒压力控制在安全压力窗口范围内，从而有效地解决在窄密度窗口、压力敏感地层难以克服的漏涌同层和井壁坍塌等复杂钻井问题1。其本质特点是以对井底压力的精确控制为基础，快速发现和控制地层流体进出，提高复杂条件下钻井施工的安全。1通探1井基本概况通探1井是位于柴达木盆地冷湖地区冷湖五号构造的一口风险探井，冷湖五号构造是柴达木盆地柴北坳陷冷湖构造带上的一个三级构造，地面构造由四个高点组成，从南向北依次为一、二、三、四高点，通探1井位于冷湖五号构造带二高点东斜坡，三开控压设计井段14503930m，层段为下干柴沟组上段E32、下干柴沟组下段E31、路乐河组E1+2，主要岩性以褐灰色棕褐色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩和含砾砂岩为主，设计钻井液密度2.052.28g/cm3，为最大限度降低溢、漏复杂，保障三开安全钻进，通探1井三开采用精细控压钻井技术，钻井身结构如图1所示。通探1井三开三开井段发育高压气上部水层，且地层承压能力有限，高密度钻井液条件下易井漏，为此，*收稿日期：2022-09-28第一作者简介：刘永伟（1982-），男（汉族），河南柘城人，高级工程师，现从事控压钻井技术研究与服务工作。图1通探1井井身结构示意图652023年第10期西部探矿工程（2）根据邻井资料分析，通探1井在E32-E1+2地层井段发育高压气水层，且地层承压能力较低，存在安全钻井密度窗口窄或无安全钻井密度密度窗口的难题。（3）根据邻井资料分析，通探1井预计E1+2底部发育砾状砂岩、含砾砂岩及砾岩等粗碎屑岩、侏罗系发育煤层和炭质泥岩，有井漏、卡钻等风险。3通探1井精细控压钻井技术应用情况2021年10月29日6:00通探1井三开精细控压钻进，共进行9趟钻进和2趟通井作业，其中井段15001713m钻揭两套高压水层并根据水层能量释放情况逐步降低井底控制当量密度，尽量减少井底漏失量，在冷湖区块实现E32-E1+2高低压互层一个开次安全钻穿，实现油田勘探开发目标。（1）精细控压钻进作业。精细控压钻进钻井液密度 2.012.05g/cm3，排量 4548L/s，模拟计算循环压耗0.51.1MPa，井口套压0.81.0MPa，停泵井口套压2.02.7MPa，保持井底当量循环密度在2.062.10g/cm3。（2）溢漏监测与处理。通探1井精细控压钻进程中实时监测出入口流量变化，快速判断井漏、溢流，通过回压调整快速控制，最大限度减少漏失量，进一步准确确定所钻井段地层压力窗口，从而确定合理的控压值与钻井液密度。图2为钻进至2680m质量流量计监测到出口流量由48L/s下降至45L/s发生渗漏，降排量循环寻找漏失平衡点，通过主动堵漏承压后恢复控压钻进。（3）精细控压起下钻作业。控压提下钻+重泥浆帽的方式压稳地层，维持井底压力稳定。新钻易漏地层注入封堵浆；控压起钻至设定井深；在钻头上部注入一定井段的重钻井液；常规起钻。整个过程维持井底当量循环密度在设定范围内，控压起钻和重浆帽示意图如图3所示。（4）钻井结束。2022年1月1日21:00控压钻进至井深3890m接甲方通知提前完钻，精细控压作业井段14503890m，进尺2440m，1月2日钻井公司项目部将钻井液密度提高至2.04g/cm3，控压起钻进行电测、控压通井作业，1月9日控压通井完进行常规下套管和固井，精细控压施工结束。4通探1井精细控压钻井效果分析（1）实现工程地质目标：通探1井三开井段应用精细控压钻井技术，保障进尺2440m，创青海区域单井控压最长井段纪录，实现冷湖区块一个开次安全钻穿E32、E31、E1+2三个复杂层段，完成甲方工程地质目标，为后续四开储层专打奠定良好基础。见图4。（2）解决溢漏同层钻井难题：冷湖五号区块普遍上部（E32）发育高压水层，下部地层（E31-E1+2）承压能力较制定本施工方案。2通探1井难点分析（1）根据邻井资料分析，冷湖五号构造二高点区块E32-E1+2地层钻进过程中井漏、溢流、卡钻等事故频发，复杂事故率居高不下，严重制约该片区钻井提速提效。见表1。表1冷湖五号构造二高点区块E32-E1+2复杂统计表井号冷新1井冷科1井冷97井冷五1井垣1井垣2井复杂次数1289138386层位E32-E1+2E32-E1+2E32-E1+2E32E32E32钻井液密度（g/cm3）2.082.141.742.101.611.651.611.951.842.251.421.88复杂类型卡钻4次、卡套管1次、外溢3次、井漏4次卡钻1次、井涌4次、井漏84次溢流1次卡钻1次、井溢28次、井漏9次井溢34次、井漏4次井溢6次备注漏失154.1m3，外溢0.82m3漏失318.7m3，外溢26m3外溢0.07m3漏失80.92m3，外溢11.58m3漏失126.7m3，外溢167.1m3外溢12.03m3图2井深2680m井漏曲线图3控压起钻及重浆冒示意图662023年第10期西部探矿工程低，常规钻井易发生上溢下漏的钻井复杂，难以一个开次实现钻井工程目标。通探1井通过应用精细控压钻井技术，以较低钻井液密度钻揭上部高压水层，减少下部井漏的发生，成功解决了溢漏同存的安全钻井难题。（3）减少井下复杂发生：冷湖五号构造E32-E1+2层位复杂频发，已钻邻井平均单井复杂20余次，通探1井三开精细控压井段共发生复杂6次，损失时间119.46h（其中井漏处理54.96h，钻头断刀翼处理64.5h），三开复杂占比6.45%，复杂次数较常规钻井减少70%。（4）精确刻画施工井段压力窗口：通过逐段进行地层压力窗口求取，通探1井精确掌握所钻地层压力和漏失压力，为安全钻进、完井等作业提供数据支持，控压施工井段共进行求压次、承压16次。14502681m窗口：2.052.21g/cm3，26813890m窗口：2.0382.16g/cm3。见图5。（5）井筒压力控制稳定、钻井液污染少：利用精细控压钻井系统的设备及工艺优势维持钻进、接单根、起下钻等工况转换过程中井筒压力稳定，减少上部高压水层（15001713m）对钻井液的污染，同时通过排水降压工艺，减少井漏的发生。5结论及认识（1）精细控压钻井技术经过在国内外的广泛应用，被证实是一种比较先进的压力控制钻井技术，可有效解决目前各油田面临的“卡、塌、漏、喷”等钻井难题，这项技术的推广应用对于促进中国石油钻井技术进步、降低油气勘探开发成本具有非常重要的现实意义。（2）通探1井通过应用西钻XZ-MPD精细控压钻井技术，进一步摸清了该区块施工井段的地层压力窗口，配合微流量监测与自动节流控压调节技术，有效解决了该区块溢漏频发的钻井难题，保证三开钻井作业的安全实施，同时减少了非生产时间，缩短钻井周期，节约钻井成本，值得在本区块进行大力推广应用。（3）青海片区钻井钻井液密度选取存在偏高现象，导致漏失时有发生，同时导致地层压力难以准确求取，如本井2681m之前地层压力一直难以求取出来，同时漏失三次损失钻井液26.6m3，损失时间29.26h，建议进一步加强地层压力窗口刻画，合理选择钻井液密度。参考文献：1陈若铭,伊明,杨刚.精细控压钻井系统C/石油科技论坛,2013:55-61.2周英操,崔萌,查永进.控压钻井技术探讨与展望J.石油钻探技术,2008,36(4):1-4.3伊明,陈若铭,兰祖权,等.控压钻井系统研究J.石油钻采工艺,2010,32(S0):69-72.4孙宝江,王雪瑞,王志远,等.控制压力固井技术研究进展及展望J.石油钻探工艺,2019,47(3):57-58.图4青海区域单井控压进尺对比图图5通探1井三开压力窗口刻画图67