控壓鉆井技術在威202H33-4井的應用

李紅剛

摘要：威202H33-4井是頁巖氣項目部部署在四川省威遠縣的一口水平氣井，實鉆井深4680m。施工難點是該井屬于典型的窄密度窗口地層，易發(fā)生漏失和氣侵現(xiàn)象，嚴重影響了施工進度和鉆井安全。應用控壓鉆井技術，利用地面回壓、循環(huán)壓耗、鉆井液密度等多種方式調整井底壓力，使得井底壓力在鉆進、接單根和起下鉆過程中維持穩(wěn)定，并保持在地層壓力和漏失壓力之間，從而解決漏失和氣侵的現(xiàn)象，解決窄密度窗口地層的鉆井問題，保證鉆井安全，縮短非生產時間，提高機械鉆速。

關鍵詞：頁巖氣窄密度窗口控壓鉆井

1. 威202H33-4井概況

1.1威202H33-4井基本情況

1）鉆井層位：龍馬溪

2）地理位置：四川省威遠縣慶衛(wèi)鎮(zhèn)桃李村9組

3）構造位置：威遠構造屬于川中隆起區(qū)的川西南低陡褶帶

4）鉆探目的： 開發(fā)威202井區(qū)龍馬溪組頁巖氣藏儲量

5）完鉆井深：4680m

1.2威202H33-4井井身結構

2. 威202H33-4井施工難點

1） 本區(qū)塊施工難點：

本區(qū)塊構造縱向上具多產層、多壓力系統(tǒng)特征。鄰井各個層位有不同的油氣顯示，發(fā)生過井涌、井噴等現(xiàn)象，目的層存在異常高壓，井控風險大。

易發(fā)生漏失。鄰井在上部地層漏失現(xiàn)象嚴重，特別是三開鉆井需鉆至龍馬溪頂部，地層壓力系數(shù)不一，很容易造成低壓地層漏失。

窄密度窗口地層。

2） 威202H33-4井施工難點：

7月22日鉆進至2886.85m發(fā)生漏失，最大漏速：50方/小時，加入隨鉆堵漏劑，鉆進時不漏，停泵接立柱時回吐;2968m發(fā)生漏失，漏速25方/小時，之后加入隨鉆堵漏劑，未成功。降低密度，恢復正常鉆進，共計漏失46m3。

8月1日鉆進至3278m發(fā)生漏失，最大漏速：36方/小時，降低泵沖，起下鉆堵漏，堵漏成功，共計漏失95m3.

8月9日鉆進至3303m發(fā)生漏失，降低泵沖至雙45沖/min仍然漏失，打水泥塞堵漏，堵漏失敗，泵沖只能開至40沖/min。

期間共計漏失油基泥漿349m3，損工429.3h。可以看出，開泵漏失，停泵回吐氣侵，常規(guī)堵漏無效，屬于典型窄密度窗口地層。

3.威202H33-4井施工目的及方案

3.1施工目的

1、使用控壓鉆井工藝措施，逐漸降低鉆井液密度，通過低密度鉆井，減少井漏風險，并通過回壓和環(huán)空壓耗控制井底壓力，防止氣侵，保證窄密度窗口正常鉆進，減少非生產作業(yè)時間。

2、提高鉆井安全性。井口安裝旋轉控制頭或者旋轉防噴器，井口環(huán)空始終處于密封狀態(tài)，一直處于可控狀態(tài)。

3.2總體方案

應用控壓鉆井技術，利用地面回壓、鉆井液排量（循環(huán)壓耗）、鉆井液密度等多種方式調整井底壓力，在施工過程中以控制井底壓力穩(wěn)定為原則，并使井底壓力保持在地層壓力和漏失壓力之間，實現(xiàn)鉆進、接單根和起下鉆過程中井底處于平衡狀態(tài)。

3.2.1水力參數(shù)計算

1） 鉆井液密度1.85cm3，排量1.8m3/min時，井底壓力計算如下：

從上表可以看出，鉆井液密度降到1.85g/cm3時，鉆進循環(huán)時，井底壓力當量密度在1.95-2.03g/cm3之間，鉆進過程中有循環(huán)壓耗的存在不用在井口施加回壓，就能滿足設計需求;

4.控壓鉆井施工過程

4.1降密度過程

8月20日下鉆至3300m，循環(huán)排氣;

8月21日每次降低0.02，密度降至1.85g/cm3，泵沖由雙泵40沖提至雙60沖，不漏，后提至雙泵62沖漏失，恢復至雙泵60沖循環(huán)。開始鉆進，鉆進全烴2.7-11%，鉆時4min/m左右;接單根控制回壓1.0-2.0MPa，單根峰5.0-14.5%;

8月22日鉆進中加入隨鉆堵漏劑，全烴4-20%，鉆時6-12.7min/m，降密度至1.83，提泵沖至雙泵63，不漏，提泵沖至雙65漏失，降至雙泵62-63沖鉆進，接單根控制回壓2MPa ，單根峰后效8%-14 %;

8月23日，鉆進過程中，密度降至1.82，緩慢提高泵沖至雙70，排量為1.87m3/min，未發(fā)生漏失，接立柱時，控壓2.5-3MPa。

4.2控壓鉆進過程

8月24日至9月11日，正常鉆進，鉆井液密度1.82g/cm3，排量130-140沖/min，接立柱控壓2.5-3MPa，根據(jù)每次循環(huán)時，發(fā)生漏失的排量，計算井底循環(huán)漏失情況下的ECD，建立一條隨鉆漏失壓力系數(shù)ECD，作為控制排量和密度的依據(jù)，始終維持井底壓力在地層壓力和漏失壓力之間，但隨著鉆進的加深和隨鉆堵漏劑的加入，漏失壓力系數(shù)略有增加。

實現(xiàn)3次帶壓（2.5-3MPa）起下鉆，起出鉆具體積與灌入鉆井液體積一致，未發(fā)生溢流和漏失。3次后效點火成功，鉆進至3898m期間起鉆下入測壓短節(jié)一次，成功取得井底壓力，直至鉆進至完鉆井深。

5.結論與認識

1） 保障鉆井安全。低密度控壓鉆井時，鉆井液經旋轉控制頭和節(jié)流管匯，井口時刻處于密封可控狀態(tài)，鉆進或接單根時發(fā)氣侵或者溢流時，立即通過專用節(jié)流管匯提高套壓，控制井口;發(fā)現(xiàn)漏失時，立刻降低井口套壓或者排量，減少鉆井液漏失，維持井底處于微過平衡狀態(tài)，保持井筒處于可控狀態(tài)。

2） 有效鉆穿窄密度窗口地層。鉆進過程中，根據(jù)鉆井液性能，排量和密度等變化參數(shù)，利用水力學軟件實時計算井底ECD和測壓短接測量井底壓力，校準漏失壓力和地層壓力，保證井底壓力在窄密度窗口范圍內，為窄密度窗口鉆井提供技術指導。

3） 縮短非生產時間，降低鉆井液損失，減少作業(yè)成本。三開至上控壓鉆井設備前，損失工時429.3h，損失油基泥漿349m3;采用1.82-1.85g/cm3低密度控壓鉆井后，未發(fā)生因漏失造成損工時間，滲漏油基泥漿共計僅42m3。

4） 提高機械鉆速。威202H33-4平均機械鉆速4.19m/h，與鄰井威202H33-3井平均機械鉆速3.97m/h相比，提高機械鉆速1.06倍。