蘇丹3/7區Ruman區塊淺層氣的預防與控制

摘要:淺層氣的防控一直是世界性的難題，鉆遇后若措施采取不當，極易釀成嚴重事故。蘇丹3/7區Ruman區塊在400 -500m的Jimidi Sand地層有活躍的淺層氣，ZPEB施工的Ruman N-3井發生了井噴事故，但是得到成功控制，未造成嚴重后果，并在淺層氣預防及處理上探索出一套適合的方法，積累寶貴經驗財富。然而淺層氣井噴的危險依然不容小視，本文根據Ruman區塊發生的淺層氣井噴實例，分析發生井噴的原因，及該地區控制并消除井噴危害的方法，為該區塊淺層氣的安全鉆進積累了寶貴經驗，并為其它地區安全鉆進淺層氣提供借鑒。

關鍵詞:淺層氣，井噴，后效，防控技術

淺層氣的控防一直制約Ruman區塊的勘探開發進程。Ruman區塊上部地層裂縫發育，壓實程度低，成巖性差，膠結疏松。儲層呈透鏡狀，多為細砂巖、粉細砂巖，地層砂粒度中值0.05-0.2mm之間，分選性中。該區塊淺層氣具有埋藏淺、壓力低、易發生、速度快、允許波動壓力低、處理困難的特點。

本井井噴及處理過程如下:5月18日7:00，在12-1/4”表層井眼鉆進至400米時(鉆進密度9.4ppg)，發現溢流0.5方，關井，關井壓力370psi，從壓井管線泵入10.1ppg泥漿壓井，泥漿返出后，經循環排氣后沒有溢流，恢復鉆進，在鉆進過程中逐漸提高泥漿密度到9.7ppg。

19日8:15鉆進到497米，鉆進期間正常，準備起鉆換鉆頭。8:15開始循環，座崗人員監測發現泥漿進出口泥漿密度不均勻，入口9.7ppg，出口9.4ppg，提泥漿密度到10.0ppg循環均勻后11:30開始起鉆。起鉆過程中連續灌漿，且有拔活塞現象，13:00起鉆到182米時發現發現環空溢流，關井套壓250psi，配加重泥漿10.1ppg。向井內打入120bbls加重泥漿后，失返，改打9.7ppg的泥漿100bbls，仍然失返，但炮彈除氣器排氣管線有大量氣體排出，停泵觀察，只有氣體噴出。從鉆桿內打入10.1ppg的泥漿，不返，從環空灌入10.1ppg的泥漿8bbls后開井。活動鉆具，鉆具只能往上提，無法下放，關井立壓220psi，環空坍塌。

20日5:00打入10.1ppg的堵漏泥漿100bbls，泵壓250psi，無返漿。停泵觀察環空，無溢流，立壓緩慢升至560psi。從壓井管線向環空內泵入35bbls密度為10.4ppg的重漿，在關井的狀態下，從鉆桿內泵入170bbls密度為10.1ppg的泥漿。通過節流管匯放壓后，開始劃眼，至17:00劃眼到150米，井涌。

22日11:00，打入300bbls壓井泥漿10.4ppg，環空無壓力，立壓220psi。從泥漿泵回水泄壓3小時，立壓未變。從環空擠入40bbls，鉆具內打入180bbls密度為10.4ppg的泥漿，套壓、立壓為0，開井，繼續小排量劃眼至165米，因排量很小，大量返沙堵塞架空槽無法繼續劃眼，關井清淤。到21:00時因管匯有氣體排出，從壓井管線打10.4ppg壓井泥漿40bbls以及鉆具內打入60bbls密度為10.4ppg的泥漿后開井繼續劃眼到175米，172-174米劃眼很慢，在175米時突然放空，大量泥沙上返堵架空槽，關旋塞關井，清淤。

23日3:00，因關井后一直從除氣器有氣體排出，環空泵入10.5ppg壓井泥漿40bbls，鉆具內打入130bbls密度為10.5ppg的泥漿，7:45發現圓井內有氣泡，考慮13-3/8”表層套管下深只有74米，判斷為套管旁地層發生氣竄，從鉆具內憋入水泥漿100bbls打水泥塞封堵，起鉆至73米導管鞋內，循環正常，開井候凝。

24日6:00，起鉆換鉆頭，下鉆探水泥面為103米，劃至171米預定井深，下套管。25日3:00，下9-5/8”套管到148米發生井涌，關封井器接循環頭小排量循環消除。小排量循環有少量氣體，監測泥漿比重進出口平衡之后逐步加大排量。9:30開始固井，泵入15.8ppg水泥漿60bbl，返出地面，關井候凝8小時。

26日檢修安裝封井器后組合鉆具下鉆，鉆具組合為鉆頭+裝浮閥+ 6-1/2”DC14根+DJ+ HWDP，探水泥塞位置152米，鉆開水泥塞。

27日，鉆至171米套管鞋之后出現放空現象，小排量循環觀察，正常之后逐步下探井底至178米，其中放空井段為172米—175米，發生溢流。小排量循環2分鐘之后，泥漿沖出喇叭口，停泵，上提鉆具進入套管內，關半封求套壓為350psi，小排量節流循環，有大量氣體和泥漿排出，注入泥漿不能滿足，小排量注入10.8ppg泥漿并注滿環空，進出口平衡之后開井下探至178米，循環正常。5月28日凌晨關井等待井底氣體滑脫聚集，同時將泥漿密度從10.8ppg提至11.5ppg，5:00開節流閥放壓(套壓為250psi)，放壓時套壓降至100psi穩定放壓直至為零，但是仍有氣體間斷排出，泵入11.5ppg泥漿，節流循環無套壓。8:00開始打水泥塞，擠入50bbls15.8ppgG級水泥。17:45下鉆探水泥面為159米，轉盤70轉，泵排量280gal/min，正常劃眼至180米(原劃眼井深)，從181米開始劃眼就有氣體從環空上串，將泵排量降至180 gal/min，加壓3-4噸劃眼，無放空現象。21:30劃至185米時發生井涌，停泵觀察后無溢流，繼續劃眼至190米，發現井涌，立即關半封閘板節流循環。

5月29日將地面泥漿密度從11.5ppg提至12.1ppg。29日5:00開節流閥放壓(套壓為220psi)，放壓時套壓降至零，6:30開泵從方鉆桿泵入11.5ppg泥漿，節流循環無套壓。再次擠15.8ppg水泥。鉆頭位置186米。7:30固井隊開始打水泥塞，擠入70bbls15.8ppgG級水泥，無井口壓力開井，起鉆3柱，在6-1/2”鉆鋌上接上一根加重鉆桿，接方鉆桿循環，鉆頭位置112米，11:30開始候凝，候凝時無套壓。17:30開井，下鉆探水泥面為179米，轉盤70轉，泵排量280gal/min，正常劃眼至189.43米(原劃眼井深)，劃眼期間無溢流，正準備接單根卸扣時，座崗人員在振動篩處發現大量溢流，關半封閘板，求套壓為260psi。

5月30日凌晨開始打水泥塞，先打入27bbls泥漿，擠入100 bbls 15.8 ppg G級水泥，再從壓井管線擠入15bbls泥漿，無井口壓力開井，起鉆3柱，起鉆灌漿正常。然后接方鉆桿循環，排量200gal/min，井內泥漿可見液面臨近出漿口并不下沉，但是不從架空槽返出，上下活動鉆具井內泥漿液面正常，泥漿罐總體積下降，判斷為鉆頭下開泵時擠入地層，于是停止循環，關井關旋塞候凝，鉆頭位置94米，12:30開始候凝，候凝時無套壓。

本井在12.5ppg的高密度下仍然發生井涌，而且證實已經在190米左右的淺層形成了氣道，壓住了490米的氣層卻壓不住190米左右的形成的串氣，無法依靠擠水泥塞就能夠封堵氣層通道，每次劃開新井眼幾米就發生劇烈井涌，該井已無處理價值，劃開的裸眼段越長，每次長時間靜止鉆具關井給井隊帶來的風險越來越大，溢流越來越大越來越快，還有井塌埋鉆具的危險，目前190米的井眼無法提供足夠的泥漿液柱壓力壓井，再繼續處理下去，風險愈增，故本井打水泥塞棄井。

本井淺層氣無法控制直至棄井原因分析:

(1)起鉆前沒有作后效測試;

(2)在起鉆過程中，由于循環壓耗喪失和拔活塞產生的抽吸作用，致使侵入井筒的氣體壓力釋放并迅速上竄;

(3)在井噴關井后，氣體繼續滑脫上升，沒有及時開節流閥放壓，造成井底壓力過高，壓漏地層，進而造成井踏。

(4)表層套管設計不合理，在490米氣層下還要打200多米才下套管，增加了井噴的可能性。

(5)在打開氣層后沒有及時調整設計，下套管封隔淺層氣層。

(6)在發生井噴壓井下表層套管過程中，發生井涌，沒有作壓井作業而是在只下了171米的情況下固井，造成表套沒有封住氣層，損失一層套管，為下步施工帶來隱患。

(7)由于上部地層裂縫發育，壓實程度低，成巖性差，膠結疏松，在400米淺層氣層與190米形成氣道，串氣嚴重，190米泥漿液柱壓力不能滿足壓井需要，過高泥漿比重又會在下不造成井漏，形成上吐下瀉。

通過本井可以看出":

1、氣層特別是淺氣層，本性活躍，一旦發生溢流，發展為井噴的速度快、來勢猛、反應時間短、控制難度大。2、淺氣層對井筒壓力特別敏感，起鉆是淺氣層井噴概率最大的工況(鉆進安全、起鉆井噴)，在氣層或淺氣層井段附近拔活塞或上提下放活動鉆具(停泵)易于激活誘噴氣層。 3、井口溢流是最直接的淺氣層井噴顯示。4、現場淺氣層井控工作的要點是及時發現溢流和正確快速關井。5、井身結構設計要根據目的層含氣情況和淺氣層及其潛在風險。6、對淺氣層的密度設計要綜合采用當量密度附加法、井底壓差附加法和經驗法三種方法，根據實際情況確定合理值。7、要配置鉆頭浮閥，鉆臺上要配有處于開位和快裝手柄的旋塞，高度重視淺氣層的內防噴工作。8、起下鉆的坐崗方式要觀察井口泥漿返出情況和泥漿體積計量并舉，要充分利用實鉆的錄井和氣測資料，及時分析螢光、氣測異常鉆時和槽面顯示等資料，及早發現儲層和淺氣層，采取相應的防噴措施。9、堅持“發現溢流立即關井，疑似溢流關井檢查”的現場井控關井原則，及時、果斷、快速地關井，及時控制井控險情。10、進入油氣層要控制起下鉆速度，不要在油氣層或淺氣層井段長時間上提下放活動鉆具，防止抽汲誘噴;起下鉆采用專用計量罐準確計量灌入量，要加密計量泥漿體積。為了直接觀察井口溢流，嚴禁連續灌泥漿，可以加密灌泥漿的頻次，每起一個立柱鉆桿灌一次泥漿。11、進入目的層和鉆開淺氣層后，在起鉆前、下鉆中途、下鉆到底、短起下鉆以及發現氣測異常時要采取關封井器、利用節流管匯和泥漿回收管線進行循環，一旦發生井噴，立即采取相應措施。

參 考 文 獻

1、楊鴻波.齊恒之 渤海油田淺層氣井噴預防及控制技術 中國海上油氣2004(01)

2、靳三江.鄭小平.王進忠 國外陸上淺層氣鉆井技術簡介鉆采工藝2001(05)

3、范兆祥.袁新平 勝利油田淺層氣井噴原因分析及預防技術-石油鉆采工藝2002(02)