隨鉆測(cè)壓ESD在蓬萊油田的應(yīng)用

陳清正，柳海嘯，邱小華，秦天寶，喬中山

（1.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452；2.中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津 300452）

蓬萊19-3油田位于山東半島北部的渤海中，距山東省龍口市僅48海里，是1999年由康菲石油發(fā)現(xiàn)的海上特大型整裝油田。蓬萊19-3油田于2002年12月投產(chǎn)，目的層位主要分布在館陶組。在十余年的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，采用大段合采合注方式，注采比不平衡，上館陶超壓，下館陶虧空，加上注水井連通性好，地層壓力系數(shù)復(fù)雜。側(cè)鉆井同一裸眼段存在超壓層與虧空層并存現(xiàn)象，鉆井期間作業(yè)難度大，井控風(fēng)險(xiǎn)高。

隨鉆測(cè)壓工具可在鉆井過(guò)程中實(shí)時(shí)測(cè)量當(dāng)前地層的孔隙壓力，可以根據(jù)實(shí)測(cè)的地層壓力數(shù)據(jù)為后續(xù)調(diào)整井鉆完井作業(yè)的鉆井液密度提供選擇依據(jù)，減少井下復(fù)雜情況的發(fā)生并有利于儲(chǔ)層保護(hù)。Halliburton公司隨鉆測(cè)壓工具PWD內(nèi)置的ESD模塊，可在鉆井期間實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)空壓力變化趨勢(shì)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)判斷井況有十分重要的指導(dǎo)意義。

1 隨鉆測(cè)壓ESD介紹

隨鉆測(cè)壓PWD是Halliburton公司生產(chǎn)的FEWD儀器串中的一種嵌入式半智能測(cè)量環(huán)空和自身內(nèi)部壓力的短節(jié)。其通過(guò)內(nèi)部雙重夸脫達(dá)因換能器持續(xù)測(cè)量在開(kāi)泵及關(guān)泵狀態(tài)時(shí)工具自身內(nèi)部壓力和井眼環(huán)空壓力，從而檢測(cè)鉆桿內(nèi)和井眼環(huán)空的壓力值。這些壓力值可以為測(cè)量井底壓力提供參考數(shù)據(jù)，從而用于分析井底狀況，PWD可以配合MWD使用，數(shù)據(jù)傳輸方式分為實(shí)時(shí)傳輸和記憶式傳輸兩種方式。

在實(shí)際應(yīng)用中常使用ECD或者ESD來(lái)判斷環(huán)空壓力、井底壓力和井底巖屑的攜帶情況。在實(shí)際的鉆井過(guò)程中選擇ESD曲線對(duì)井底環(huán)空壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，這樣既有利于了解地層的原始?jí)毫Γ灿欣诒O(jiān)測(cè)井眼的清潔情況。施工過(guò)程中，傳感器內(nèi)部的壓力傳感器、溫度傳感器通過(guò)壓力監(jiān)測(cè)端口隨時(shí)監(jiān)測(cè)鉆具內(nèi)部、井眼環(huán)空的工作壓力和傳感器工作溫度，電子線路控制所有數(shù)據(jù)的采集、處理和儲(chǔ)存，所有測(cè)量數(shù)據(jù)可以通過(guò)數(shù)據(jù)通信口由MWD向地面實(shí)時(shí)傳輸。

隨 鉆 測(cè) 壓 ESD（Equivalent Static Density-Pump off 等效靜態(tài)密度）是基于Halliburton公司PWD（Pressure While Drilling）內(nèi)置模塊，分析在停泵無(wú)環(huán)空壓耗下的環(huán)空壓力變化。是在鉆具坐卡瓦接立柱時(shí)，在無(wú)激動(dòng)壓力、無(wú)鉆具振動(dòng)和馬達(dá)壓差的影響下，計(jì)算井筒內(nèi)靜液柱壓力與地層孔隙壓力相互作用。

現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)期間，ESD數(shù)據(jù)可通過(guò)MWD進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，用于監(jiān)測(cè)地層真實(shí)壓力，與實(shí)際鉆井液密度進(jìn)行對(duì)比，判斷井下情況。

現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)期間，檢測(cè)ESD實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，與實(shí)際井下鉆井液密度對(duì)比，判斷井下?tīng)顩r。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2.1 PL19-3-CXX井

PL19-3-CXX井設(shè)計(jì)9-5/8”套管1 037m處開(kāi)窗側(cè)鉆，8-1/2”井眼定向鉆進(jìn)至完鉆井深2 019m。鉆前油藏預(yù)測(cè)在L50～L110油組可能存在6.7MPa虧空～2.8MPa超壓。

現(xiàn)場(chǎng)鉆井作業(yè)8-1/2”井眼定向鉆進(jìn)至井深1 421m_MD，氣全量升高至48%且循環(huán)不降，監(jiān)測(cè)井口發(fā)現(xiàn)溢流，此時(shí)鉆井液密度1.17g/cm3，關(guān)井求壓，循環(huán)加重鉆井液至1.30g/cm3，壓井成功。

對(duì)比表1ESD數(shù)據(jù)，溢流前ESD數(shù)據(jù)1.20g/cm3，溢流后異常ESD數(shù)據(jù)1.27g/cm3。

表1 CXX井隨鉆ESD數(shù)據(jù)

結(jié)合鉆前油藏壓力預(yù)測(cè)及水淹層分析，L50層強(qiáng)水淹比例37.5%，而本井鉆至1 421m_MD正屬于L50層位，鉆遇強(qiáng)水淹層將受到注水井的影響，也是本井溢流的直接原因。

本井ESD數(shù)據(jù)變化較大且稍有滯后，因?yàn)殂@遇超壓層后，氣全量上升且循環(huán)不降，一直未停泵，ESD數(shù)據(jù)無(wú)法傳輸。壓井成功后，結(jié)合最近測(cè)量ESD數(shù)據(jù)可判斷壓井液密度是否滿足壓井條件，確保鉆井作業(yè)順利進(jìn)行。

2.2 PL19-3-BXX井

PL19-3-BXX井設(shè)計(jì)9-5/8”套管931m處開(kāi)窗側(cè)鉆，8-1/2”井眼定向鉆進(jìn)至完鉆井深1 886m，隨鉆ESD數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。鉆前油藏壓力預(yù)測(cè)在L40～L90油組可能存在4.33MPa虧空～1.14MPa超壓，在L100油組可能存在1.39～3.41MPa超壓。

表2 BXX井隨鉆ESD數(shù)據(jù)

現(xiàn)場(chǎng)鉆井作業(yè)8-1/2”井眼定向鉆進(jìn)至1 740m，氣全量升高至51%，振動(dòng)篩返出大量地層砂，鉆井液氯離子下降，地層水入侵，測(cè)量鉆井液密度入口1.18g/cm3，出口1.14g/cm3，循環(huán)加重鉆井液密度至1.26g/cm3壓井成功。

結(jié)合鉆前油藏壓力預(yù)測(cè)及水淹層分析，L100層位存在水淹，顯示鉆進(jìn)至1 656m_MD，層位L100層出現(xiàn)溢流水侵入，與油藏預(yù)測(cè)相符。

本井ESD數(shù)據(jù)異常可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)溢流存在，結(jié)合本井鉆井日?qǐng)?bào)分析，鉆進(jìn)至1656m_MD后ESD數(shù)據(jù)突變，但沒(méi)有相應(yīng)調(diào)整鉆井液密度，鉆進(jìn)至1 740m_MD，鉆井液密度受注水井影響降低至1.14g/cm3，是導(dǎo)致本井溢流的主要原因。

若發(fā)現(xiàn)ESD突變后及時(shí)調(diào)整鉆井液密度，本井可能不會(huì)發(fā)生溢流等復(fù)雜情況。

2.3 PL19-3-CXXX井

CXXX井設(shè)計(jì)9-5/8”套管1 321m處開(kāi)窗側(cè)鉆，8-1/2”井眼定向鉆進(jìn)至完鉆井深2 350m，隨鉆ESD數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。鉆前油藏預(yù)測(cè)L50～L70油組可能存在1.0MPa超壓，在L80-L100可能存在最大3.7MPa虧空。

表3 CXXX井隨鉆ESD數(shù)據(jù)

現(xiàn)場(chǎng)鉆井作業(yè)8-1/2”井眼定向鉆進(jìn)至1 898m_MD時(shí)，ESD值由1.19g/cm3突變至1.21g/cm3，當(dāng)時(shí)鉆井液密度1.19g/cm3，結(jié)合井內(nèi)ESD值，未發(fā)生溢流情況。

后續(xù)鉆井作業(yè)根據(jù)ESD值及時(shí)調(diào)整鉆井液密度，未發(fā)生溢流情況。

3 結(jié)論

1）PWD中內(nèi)置ESD模塊可在鉆進(jìn)中隨鉆測(cè)量壓力，MWD作為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸工具，可在鉆進(jìn)過(guò)程中隨鉆測(cè)量壓力，有效檢測(cè)循環(huán)壓力和井下巖屑的攜帶情況，保持井眼清潔，保障井下安全。

2）鉆進(jìn)期間，若鉆遇超壓較多的井，氣全量和循環(huán)池液面均有變化，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)期間會(huì)先循環(huán)排氣至氣全量下降，此時(shí)ESD數(shù)據(jù)異常會(huì)滯后，但停泵測(cè)取的ESD異常值，可作為判斷溢流的依據(jù)并且可作為現(xiàn)場(chǎng)壓井液密度的參考

3）鉆遇超壓較小的層位，可在溢流前監(jiān)測(cè)ESD值發(fā)生突變，從而提前加重鉆井液密度，防止溢流的發(fā)生。

4）進(jìn)行地層壓力不明確層位鉆井作業(yè)期間，應(yīng)密切關(guān)注ESD數(shù)據(jù)，若碰到ESD數(shù)據(jù)突變，可循環(huán)進(jìn)行溢流檢查，調(diào)整鉆井液密度，防止復(fù)雜情況的出現(xiàn)。