控壓鉆井技術(shù)在深井復(fù)雜結(jié)構(gòu)井中的應(yīng)用

陳林　黃術(shù)軍

摘要:控壓鉆井是解決窄安全窗口鉆井問(wèn)題的有效手段之一，能夠提高鉆井時(shí)效。控壓鉆井是用于精確控制整個(gè)井眼壓力剖面的自適應(yīng)鉆井程序，其目的在于保持井底壓力在設(shè)定范圍內(nèi)。其概念表明了裝備是關(guān)鍵、工藝是核心的技術(shù)理念。Weatherford主要是通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)進(jìn)出口鉆井液的微小壓力，質(zhì)量流量，當(dāng)量循環(huán)密度，流速等參數(shù)，快速改變井口回壓，能在小于80L時(shí)監(jiān)測(cè)到溢流，并在2min內(nèi)控制溢流，使總溢流體積小于800L。

關(guān)鍵詞：控壓鉆井；壓力控制；監(jiān)測(cè)；流量

1前言

濱41井的鄰井在鉆探過(guò)程中多次出現(xiàn)溢流、井涌、而且在加重過(guò)程中產(chǎn)生井漏，地層安全密度窗口窄，造成井下情況復(fù)雜，歧北次凹34*1井東巖性圈閉構(gòu)造沙河街地層泥巖水化膨脹導(dǎo)致井壁不穩(wěn)定產(chǎn)生掉塊，井下復(fù)雜且處理時(shí)間較長(zhǎng)、鉆井液密度高、機(jī)械鉆速慢等情況嚴(yán)重制約著油氣勘探開(kāi)發(fā)的速度。

2控壓鉆井技術(shù)簡(jiǎn)介

（1）控壓鉆井定義。IADC將MPD定義為：控制壓力鉆井是一種用于精確控制整個(gè)井眼環(huán)空壓力剖面的自適應(yīng)鉆井過(guò)程，其目的是確定井下壓力環(huán)境界限，并以此控制井眼環(huán)空液柱壓力剖面。控壓鉆井方式避免地層流體連續(xù)侵入井筒，任何偶爾侵入井眼的液體將通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒ò踩奶幚淼簦唬?）控壓鉆井原理。對(duì)井底壓力實(shí)現(xiàn)精確控制，保持井底壓力在安全密度窗口之內(nèi)。井底壓力等于靜夜柱壓力，環(huán)空壓力損耗和井口回壓三者之和。靜液柱壓力主要受鉆井液密度影響，通常不能快速改變環(huán)空壓力損耗受鉆井液排量井身結(jié)構(gòu)鉆具組合、鉆井液性能，巖屑含量，鉆具轉(zhuǎn)速多方面影響，保持井底壓力恒定，必須改變井口回壓以補(bǔ)償環(huán)空壓力損耗的改變。Weatherford 微流量控壓鉆井技術(shù)是根據(jù)鉆井液進(jìn)出口流量的變化，判斷井下?tīng)顩r，自動(dòng)節(jié)流管匯根據(jù)出口流量的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開(kāi)、關(guān)度，降低或增加井口回壓，來(lái)達(dá)到井底壓力穩(wěn)定。在控壓鉆井過(guò)程中設(shè)定出口流量連續(xù)15s變化量達(dá)到15L以上，自動(dòng)節(jié)流管匯立刻報(bào)警并開(kāi)始動(dòng)作；（3）控壓鉆井實(shí)施的依據(jù)。本井三開(kāi)井段采用MFC控壓鉆井方式鉆進(jìn)，初衷是歧北次凹34*1井東巖性圈閉存在異常高壓地層，而且鄰井出現(xiàn)異常高壓后壓井過(guò)程中又出現(xiàn)井漏，MFC控壓鉆井方式是通過(guò)應(yīng)用旋轉(zhuǎn)控制設(shè)備，建立起閉環(huán)循環(huán)系統(tǒng)，將鉆井液密度盡可能地降低至接近地層孔隙壓力系數(shù)進(jìn)行鉆井作業(yè)。MFC控壓鉆井系統(tǒng)不但對(duì)溢流和漏失的監(jiān)測(cè)精度非常高（流量的千分之一），而且可以迅速通過(guò)自動(dòng)節(jié)流管匯做出反應(yīng)，及時(shí)控制溢流和漏失，減少因此而產(chǎn)生的非生產(chǎn)時(shí)間。

3現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果分析

3.1濱41井基本數(shù)據(jù)

井 別：預(yù)探井 井 型：直井地理位置：河北省黃驊市張巨河村西約4.1km 構(gòu)造位置：歧北次凹濱34×1井東巖性圈閉目 的 層：沙三段。巖性：深灰色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖淺灰色灰質(zhì)粉砂巖。三開(kāi)日期：2011年9月19日，完鉆日期：2011年10月5日鉆 井 液 體 系：硅基防塌鉆井液 ，鉆井液密度：1.32-1.48g/cm3控壓鉆井井段：3390-4450m進(jìn)尺：1060m 平均機(jī)械鉆速：4.23m/h。完鉆層位：沙三段

完井井深：斜深4450m

3.2控壓鉆井的準(zhǔn)備工作

（1）井口封井器組合：ST35-70+2FZ35-70+FZ35-70+FZ35-70+FH35-35+7100RCH；（2）控壓鉆井的工藝流程：鉆井液經(jīng)過(guò)立管、到達(dá)井底、經(jīng)過(guò)環(huán)空到達(dá)井口，經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)防噴器的三通到達(dá)控壓管匯、走自動(dòng)節(jié)流管匯進(jìn)入液氣分離器到達(dá)循環(huán)罐；（3）鉆具組合的優(yōu)選。控壓鉆井工藝鉆具組合：馬達(dá)動(dòng)力鉆具，因?yàn)榻恿⒅鶗r(shí)采用井底恒壓模式所以，井筒內(nèi)得承受由于停泵造成的壓力損失，所以?xún)?nèi)防噴工具使用兩個(gè)箭型止回閥加一個(gè)浮閥確保井控安全。

3.3控壓鉆井施工工藝過(guò)程

（1）第一趟鉆主要施工過(guò)程。鉆具組合：Φ215.9mm鉆頭+Ф172mm馬達(dá)+Ф165mm箭形止回閥×2只+Ф210mm扶正器+MWD+Ф165mm無(wú)磁鉆鋌×1根+Ф127mm加重鉆桿×5柱+Ф127mm鉆桿×若干。主要施工過(guò)程：濱41井于2011年9月19日23:15從3390m開(kāi)始控壓鉆進(jìn)，鉆井液密度1.32 g/cm3，控壓50psi。9月20日06:30鉆至井深3432m時(shí)，控壓鉆井系統(tǒng)檢測(cè)到溢流顯示，溢流38L，控壓鉆井系統(tǒng)自動(dòng)施加回壓，由50psi提高至400psi，，全烴值最高25%，8:00全烴值下降為7%，控壓改為手動(dòng)控制，從400psi逐步降為100psi，恢復(fù)正常控壓鉆進(jìn)。

9月22日00:30系統(tǒng)出現(xiàn)溢流警報(bào)，溢流量87L，控壓最大625psi，全烴值3.7%，9月22日00:30-1:45控制井口回壓逐步降低為100psi，鉆井液密度1.32g/cm3，全烴值最高3.7%。

9月23日3:45鉆到深度3724.40米， 威德福控壓系統(tǒng)檢測(cè)到有溢流，溢流量220L，全烴值最高到13.03%，3:55點(diǎn)火成功，火焰高度5米，寬2米，橘黃色火焰，有黑煙。威德福控壓系統(tǒng)自動(dòng)控制控壓到900psi，全烴值維持在6%到10%之間， 5:00將控壓改為手動(dòng)控制，增加控壓到1000psi，繼續(xù)保持循環(huán)，全烴值維持在5%到7%之間。6:30甲方現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督在向領(lǐng)導(dǎo)請(qǐng)示后，決定控壓1000psi繼續(xù)鉆進(jìn)。系統(tǒng)設(shè)定為自動(dòng)控制，地面控壓在1000psi，火焰在7:35熄滅。8:00采取邊加重邊鉆進(jìn)方式控壓鉆進(jìn)。15:30控壓由1000psi逐步降低為100psi，鉆井液密度由1.32 g/cm3 提高到1.38g/cm3，系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，正常控壓鉆進(jìn)。

（2）第二趟鉆主要施工過(guò)程。鉆具組合：Φ 215.9 mm鉆頭+Ф 171mm馬達(dá)+Ф165mm箭形止回閥×1+Ф165浮閥×1只+Ф165mm箭形止回閥×1只+Ф165mm無(wú)磁鉆鋌×1根+Ф212mm扶正器×1根+Ф127mm加重鉆桿×5柱+Ф127mm鉆桿×若干。主要施工過(guò)程：9月27日8:00鉆井液密度1.42 g/cm3，控壓由400psi，降至300psi，8:45井深3961.8m,控壓鉆井系統(tǒng)檢測(cè)到溢流顯示，溢流量140L，8:48開(kāi)始循環(huán)，8:53全烴值由1.59%-1.74%， 8:58控壓最高升高到780 psi，溢流停止，9:33控壓降至400 psi，9:39控壓降至300 psi，9:43控壓升至350 psi，循環(huán)到9:46開(kāi)鉆鉆進(jìn)，9:52出現(xiàn)控壓鉆井系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)溢流顯示，溢流量60l，系統(tǒng)自動(dòng)控制溢流，10:43井深3963米，控壓500psi，當(dāng)量密度1.55 g/cm3，鉆井液密度1.42 g/cm3，11:07井深3968米，控壓650psi，當(dāng)量密度1.58 g/cm3，11:07開(kāi)始加重（準(zhǔn)備從泥漿密度1.42 g/cm3提高至1.45 g/cm3,14:30泥漿密度提高至1.45 g/cm3，15:00井深3974，降至300psi，當(dāng)量密度1.55 g/cm3，正常控壓鉆進(jìn)。

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