動態壓井鉆井技術在超深水井的應用研究

柳亞亞 鄭金龍 劉正 劉立焱

1. 中海石油(中國)有限公司湛江分公司 廣東 湛江 524057；2. 中海油能源發展股份有限公司工程技術深水鉆采技術公司 廣東 湛江 524057；3. 中海油能源發展工程技術湛江分公司 廣東 湛江 524057

表層鉆井作業未建立循環，無常規井控手段，針對該問題目前常用的解決方法為動態壓井鉆井=技術，主要是通過動態調節鉆井液密度的方式控制井底壓力，達到深水表層鉆井井控的目的。該技術首先由國外提出，而后Baker Hughes、Halliburton公司都成功開發并進行了商業化應用[1]。目前，我國也已經成功研制“深水表層鉆井泥漿密度動態調節裝置”，并配置在“海洋石油981鉆井平臺”上。

1 動態壓井技術簡介

動態壓井鉆井技術的實質是用海水與鉆井液重漿按比例混合，達到設計鉆井液比重和流變性要求。在鉆進作業期間，只要監測到井下有地層異常高壓，就可以通過人為調節海水和鉆井液重漿的流量，立即輸送出所需要的高密度、大排量鉆井液，不需要循環和等待高密度鉆井液。基本的工藝流程如圖1所示。鉆井液重漿、海水或輕質鉆井液分別通過不同分支管路，經渦輪流量計測得所需參數后注入混合艙，經過混合艙的混合后，將混配好的壓井液注入井口，經由環空進入海底，完成動態壓井鉆井作業[1-2]。

圖1 DKD工作原理示意圖

2 動態壓井技術現場應用

2.1 地質情況簡介

LSXX井位處水深1699.3m，處于深海沉積環境，海底土質分析主要為高液限黏土，LSXX井淺層存在地震振幅異常體（海底以下325.3m），異常體分布廣泛，可對比性強，主要是巖性反射界面，雖然分析認為異常體為淺層氣的概率很小，但是為了降低作業風險，本井二開φ660.4mm井段設計從2020m（可疑地層位于2050.3m）至本井段結束深度2135m采用1.25S.G的重漿鉆進，根據鄰井資料，本井段平均機械鉆速為50m/hr，排量3800L/min。

2.2 DKD鉆井液密度計算

LSXX井2050.3m～2135m地層空隙壓力系數≤1.03，地層破裂壓力系數≥1.12，結合臨井資料，2050.3m位置靜液柱當量鉆井液密度選擇ρy=1.065g/cm3。DKD 技術本質上是一種雙梯度鉆井方式，根據鉆井液異常體位置液柱壓力計算公式[3]可計算得到DKD鉆井液密度為1.25g/cm3。經計算，DKD鉆井液混配比例為：1.90g/cm3鉆井液重漿:海水=1:2.95。

2.3 現場準備工作

（1） DKD系統測試

本井段DKD鉆進設計混漿比重1.25g/cm3，由于平臺海水管線限制，測試DKD最大排量3500L/min，無法滿足現場作業需求。

解決方案1：增加一臺混合泵將提前配好的1.25g/cm3的墊漿向活動池補充（混合泵排量為2000L/min），最大排量可達5500 L/min，滿足鉆進需要。

解決方案2：活動池提前配置160m3比重1.25g/cm3鉆井液，考慮到DKD鉆進井段較短，期間增加掃般土漿及胍膠漿的量，加上接立柱期間停泵時間，如果DKD系統可持續供應1.25g/cm3鉆井液到活動池，則滿足鉆進需要。

綜合上述兩種方案，現場計劃采用方案2，備用方案1。

（2）鉆井液配制

作業前需要抓緊時間完成所需鉆井液的配制，根據海洋石油981平臺泥漿池大小，綜合考慮般土漿、胍膠漿、墊漿和重漿的不同用途和不同用量，分配泥漿池的使用情況：1號池墊漿170方（1.25s.g）、2號池墊漿120方（1.25s.g）、3號池般土漿180方、4號池重漿150方（1.90s.g）、5A號池重漿90方（1.90s.g）、6號池墊漿160方（1.25s.g、DKD混漿回收池）。

2.4 現場作業

LSXX井φ660.4mm井段海水鉆進至2020m，泵入20m3稠般土漿，循環海水1周后，開始采用1.25g/cm3的DKD鉆井液鉆進，鉆進參數：鉆壓5～25klbs，轉速60rpm，排量3800L/min，維持機械鉆速50m/h左右。鉆進期間通過實時監測混漿出口密度，鉆井液密度在1.25g/cm3±0.02g/cm3范圍內，DKD系統工作狀態良好；專人負責觀察活動池液面，如果無法滿足持續上水需求，則執行方案1，補充1.25g/cm3墊漿至活動池維持液面；ROV在井口位置觀察返出情況，如果發現有氣泡等異常情況，及時通知監督及鉆臺，提高DKD鉆井液密度，及時采取相關應急措施。本次DKD鉆進采用1.25g/cm3鉆井液，作業順利，有效預防淺層氣帶來的危害，為后續作業提供了保障。

3 結束語

關于DKD技術在LSXX井超深水表層作業中成功應用，得到幾點認識：

（1）快速混漿功能可以解決平臺泥漿池空間不足的問題，甚至可以通過供應船進行重漿儲存，節省平臺的鉆井液儲存空間；

（2）實現無隔水管井底ECD控制，有效預防淺層氣、淺層流造成的風險；

（3）可有效防氣竄，提高固井質量，保證井口穩定。