欠平衡鉆井工藝及裝備在漏失井鉆井中的應(yīng)用

余漣

摘要：漏失井的主要因素為地層中間存在溶洞、孔隙或者縫隙，地層的壓力比較鉆井液的液柱壓力較小就會(huì)引起井漏。采用欠平衡鉆井工藝能夠有效解決鉆井液滲入地層或者出現(xiàn)漏失的情況，能夠有效避免工程出現(xiàn)復(fù)雜的情況，也能夠?qū)τ蜌鈱舆M(jìn)行保護(hù)。本文對(duì)漏失井的類(lèi)型進(jìn)行了分析，對(duì)欠平衡鉆井的概念和技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了闡述，研究分析了欠平衡鉆井工藝和設(shè)備在漏失井鉆井中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：欠平衡鉆井;漏失井鉆井;工藝應(yīng)用

欠平衡井鉆井工藝能夠在控制井口的情況下通過(guò)采用低密度的鉆井液或者降低鉆井液的密度來(lái)降低井底的壓力，有效防治鉆井液滲入地層或者漏失的情況。欠平衡鉆井工藝和設(shè)備被廣泛應(yīng)用在世界各地的鉆井工程中，通過(guò)使用低密度鉆井液來(lái)獲得最大的效益，其主要優(yōu)勢(shì)在于能夠避免鉆井液的漏失和地層滲入。

1、漏失井的類(lèi)型

1.1 裂縫型

這種類(lèi)型的漏失井主要分為天然型和誘導(dǎo)型良好總，實(shí)際工作過(guò)程中能夠發(fā)現(xiàn)其裂縫具有較大的差異，長(zhǎng)度的跨度最小幾厘米最大數(shù)千米，具有不同的表現(xiàn)形態(tài)，發(fā)育不是均勻狀態(tài)，受靜液柱壓力的影響會(huì)出現(xiàn)閉合或者張開(kāi)的狀態(tài)。如果井壁和地層裂縫處于連接的狀態(tài)，一旦液柱壓力大于地層壓力，裂縫就會(huì)張開(kāi)，導(dǎo)致鉆井液的漏失。對(duì)以往的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)能夠發(fā)現(xiàn)鉆井液漏失的速率受到裂縫長(zhǎng)度、寬度、發(fā)育程度、地層聯(lián)通效率以及井底壓力差的影響，分析時(shí)需要對(duì)全面情況進(jìn)行綜合分析。

1.2 滲透型

這類(lèi)漏失井主要出現(xiàn)在滲透性良好和膠結(jié)性較差的地層環(huán)境當(dāng)中，漏失速率需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行分析，通常處于1-5m3/h不等的狀態(tài)。一旦壓差增加，漏失速率就會(huì)加大。

1.3 縫洞型

這類(lèi)漏失井主要分為孔洞型和裂縫+孔洞型兩種，具有較高的復(fù)雜聯(lián)通性，分布具有隨機(jī)性且不均勻發(fā)育，應(yīng)力敏感特性對(duì)比其他類(lèi)型更強(qiáng)。通常出現(xiàn)這類(lèi)漏失井時(shí)，應(yīng)力狀態(tài)就會(huì)被破壞，巖石的應(yīng)力被釋放后會(huì)出現(xiàn)新的裂縫。對(duì)比其他類(lèi)型，這種類(lèi)型的漏失量更大漏失速率更快。

2、欠平衡鉆井工藝和技術(shù)分析

2.1 工藝

欠平衡鉆井工藝可以概括為利用自然或者人工的方法來(lái)降低鉆井液的液柱壓力，讓鉆井過(guò)程中的井筒處于內(nèi)負(fù)壓的狀態(tài)。這項(xiàng)工藝的基本流程是將旋轉(zhuǎn)控制頭安裝在常規(guī)的環(huán)形防噴器上，采用泡沫鉆井液、低密度鉆井液或者在鉆井液中注入天然氣、氮?dú)獾龋_保環(huán)空液柱的壓力能夠小于地層的壓力。旋轉(zhuǎn)防噴器的節(jié)流管和控制頭能夠有效控制井口的壓力，對(duì)井底的負(fù)壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保井內(nèi)的油氣能夠有序地進(jìn)入，通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)達(dá)到分離的狀態(tài)。對(duì)于地層壓力較高的區(qū)域可以充分利用自然條件來(lái)達(dá)到負(fù)壓效果，降低鉆井的投入成本。地層壓力較低的狀態(tài)可以采用人工方法來(lái)達(dá)到負(fù)壓效果，但這種方法需要配備成套的制劑和設(shè)備，成本較高。

2.2技術(shù)分析

2.2.1負(fù)壓值確定和控制的過(guò)程

負(fù)壓值代表隨鉆產(chǎn)油氣量和單位負(fù)壓產(chǎn)油氣量，隨鉆產(chǎn)油氣量代表著地層壓力最低的部分處于負(fù)壓狀態(tài)的時(shí)候各個(gè)產(chǎn)層的隨轉(zhuǎn)產(chǎn)油氣量綜合，確定負(fù)壓值能夠在多套地層壓力體系中采用地層壓力最低的部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保整體壓力體系能夠始終處于負(fù)壓的狀態(tài)。平衡壓力指的是水平段長(zhǎng)度超過(guò)一定值的情況下鉆頭的狀態(tài)，因此在設(shè)計(jì)水平井的負(fù)壓值是應(yīng)當(dāng)對(duì)水平段的長(zhǎng)度進(jìn)行充分的考慮。井口的設(shè)備需要考慮到其除液和除氣的能力是否對(duì)負(fù)壓值的設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響，井口的防噴設(shè)備也需要考慮到其工作壓力是否對(duì)負(fù)壓值設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響。隨鉆產(chǎn)油氣量上升時(shí)井口的回壓會(huì)受到鉆井液液柱壓力的影響出現(xiàn)波動(dòng)，因此可以根據(jù)負(fù)壓值來(lái)選擇除油氣設(shè)備以及分離設(shè)備的外旋轉(zhuǎn)防噴器。欠平衡鉆井的穩(wěn)定運(yùn)行大前提是井眼的穩(wěn)定，負(fù)壓差的大小會(huì)對(duì)井底負(fù)壓值產(chǎn)生直接的影響，嚴(yán)重會(huì)出現(xiàn)出砂、井眼坍塌等情況，需要從綜合的角度來(lái)對(duì)負(fù)壓值進(jìn)行選擇。欠平衡壓差的設(shè)計(jì)合理與否也需要對(duì)井壁、井底壓力的波動(dòng)對(duì)地層是否造成影響進(jìn)行深入考慮。可以根據(jù)欠平衡鉆井的地面控制系統(tǒng)結(jié)合套管、立管通過(guò)軟件來(lái)調(diào)節(jié)井口的回壓和鉆井液的密度，對(duì)井底負(fù)壓差進(jìn)行有效的控制。

2.2.2欠平衡鉆井液的選擇

鉆井是否能夠處于負(fù)壓狀態(tài)，欠平衡鉆井液的選擇非常關(guān)鍵。在自然條件允許的情況下不需要對(duì)鉆井液進(jìn)行外加制劑的添加，也無(wú)需采用相關(guān)的設(shè)備，應(yīng)用成本較低。如果自然條件不允許則需要進(jìn)行人工調(diào)節(jié)鉆井液或者采用低密度的鉆井液來(lái)確保鉆井處于負(fù)壓狀態(tài)。人工調(diào)節(jié)需要通過(guò)專業(yè)設(shè)備和輔助設(shè)備，運(yùn)行成本較高。在選擇鉆井液時(shí)需要對(duì)地質(zhì)條件、井的類(lèi)型以及井的結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分的考慮，對(duì)儲(chǔ)層的孔隙壓力、物性、負(fù)壓值的設(shè)計(jì)等相關(guān)參數(shù)也需要全面考慮。另外還需要考慮鉆井液的物理性能和對(duì)井壁穩(wěn)定性是否存在影響，也要對(duì)鉆井液的攜屑能力進(jìn)行考慮，確保能夠安全施工。

2.2.3井底壓力控制技術(shù)

欠平衡鉆井工藝的關(guān)鍵在于對(duì)井底壓力的控制，井底壓力值的設(shè)計(jì)和操控失誤都會(huì)導(dǎo)致鉆井安全事故的發(fā)生，輕者油氣污染、產(chǎn)能降低，重者引發(fā)井漏。能夠影響井底壓力值的因素包括：地層的參數(shù)、泵排量、井筒尺寸、氣體注入的速度、注氣的方式、控制閥和節(jié)流閥的開(kāi)度、下鉆起鉆的操控以及修理等。

3、欠平衡鉆井工藝及裝備在漏失井鉆井中的應(yīng)用

3.1 常規(guī)復(fù)雜地層處理

鉆進(jìn)先漏后涌或者既漏又涌的復(fù)雜漏失地層中時(shí)，不應(yīng)只考慮如何堵漏，而是應(yīng)當(dāng)考慮最大限度降低鉆井液的密度，這樣能夠有效減輕和解決鉆井液的漏失問(wèn)題。采用欠平衡鉆井工藝和設(shè)備能夠確保鉆井能夠安全施工，能夠有效避免儲(chǔ)層被污染，具有其他常規(guī)鉆井無(wú)法代替的優(yōu)勢(shì)。

3.2 潛山復(fù)雜地層處理

鉆進(jìn)既漏又涌的潛山復(fù)雜地層時(shí)，在調(diào)整ECD并且確保沒(méi)有大量漏失的大前提下采用欠平衡鉆井工藝和裝備能夠通過(guò)節(jié)流閥向井口試壓來(lái)限制溢流，有效控制漏失等情況。

3.3地層壓力低的處理

地層壓力系數(shù)低于0.8的地層可以采用充氣鉆井液來(lái)降低液柱壓力，氣液比可以在25或者以上，通過(guò)大充氣量來(lái)降低液柱壓力。目前發(fā)達(dá)國(guó)家在進(jìn)行超低壓地層鉆井工作時(shí)會(huì)采用霧流體或者充氣泡沫作為循環(huán)的介質(zhì)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和應(yīng)用能夠有效滿足特殊地層的漏失井欠平衡鉆井需求。

結(jié)束語(yǔ)：

油氣鉆井的過(guò)程中因地層原因經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)漏失的情況，漏失類(lèi)型的不同表征也各不相同，為提升開(kāi)采的效率和質(zhì)量，避免生態(tài)污染，采用欠平衡鉆井工藝和設(shè)備能夠有效防治漏失的問(wèn)題，有效提升鉆井作業(yè)的效率和質(zhì)量。

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