精細控壓鉆井技術在土庫曼斯坦阿姆河右岸的應用與認識

＊李 賽

（1.中國石油集團川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術研究院 四川 618300 2.油氣鉆完井技術國家工程研究中心欠平衡/氣體鉆井實驗室 四川 618300）

1.前言

近年來，勘探開發逐步走向深層復雜地層，常規鉆井方式面臨漏噴復雜多、井控風險高、鉆井周期長等難題，嚴重制約勘探開發步伐。精細控壓鉆井技術（MPD）是近年來發展起來的鉆井新技術，該技術能夠及時發現、有效控制井涌、井漏，降低非生產時間和鉆井成本，提高鉆井安全性，是國際公認的解決上述問題的最佳手段[1]。2011年，川慶鉆探精細控壓鉆井技術在冀東油田邁開國產技術工業化步伐，至今已在渤海灣、四川盆地、塔里木盆地開展了大規模應用，后走出國門，在土庫曼斯坦阿姆河右岸卡洛夫-牛津階儲層成功應用2井次，應用效果顯著。

2.卡洛夫-牛津階儲層精細控壓鉆井可行性分析

（1）儲層地質特征。阿姆河右岸區塊目的層為上侏羅統卡洛夫-牛津階碳酸鹽巖，厚度330～410m，儲層溫度在90～133℃，產量可達190×104m3/d，受儲集層與硬石膏蓋層直接接觸或儲層段中夾有硬石膏層影響，孔隙、裂縫發育，地層滲透性好，壓力敏感性強。儲層天然氣中含硫化氫，大多數硫化氫含量＜0.3%，少數氣田硫化氫含量在1.4%～3.8%。A區屬于孔隙性儲層、埋藏較淺、壓力低，含硫高；B、C區儲層埋藏深，壓力高，縫、洞發育，井漏突出，易引發其它井下復雜。土庫曼斯坦阿姆河右岸區塊目的層鉆探過程中井壁總體穩定，儲層井眼擴大率普遍小于20%，屬于正常擴大范圍，均未發生過由于井壁失穩造成的卡鉆，見表1。

表1 土庫曼斯坦阿姆河右岸目的層特征統計表

（2）鉆井工程復雜。阿姆河氣田目的層卡洛夫-牛津階為裂縫發育的碳酸鹽巖，鉆井液安全密度窗口窄，以及存在“人工淺氣藏”，以前的鉆井中井噴、井漏等惡性事故頻發，進而引發了鉆井速度慢、成本高，嚴重制約了勘探開發的進程。

①儲層孔洞、裂縫發育，安全密度窗口窄，井漏普遍存在，且井漏嚴重，處理復雜時間長。通過對典型井安全密度窗口分析，其安全密度窗口在0.02～0.05g/cm3，鉆遇裂縫后發生嚴重井漏、惡性井漏可能性大，處理難度大。B區和C區發生井漏井占78%，平均單井漏失675.9m3，平均單井處理復雜時間7.8d，見表2。

表2 典型井密度窗口分析

②因井漏誘發井涌，關井套壓高，井控風險高。每年發生的溢流、井涌20井次以上，處理涌、漏復雜過程中普遍存在井口高套壓狀態，最高41.5MPa，井控風險高[1]，見表3。

表3 典型井處理井漏過程關井套壓情況

③部分井因堵漏效果不佳，提前完鉆。由于裂縫非常發育，部分井堵漏效果不佳，被迫提前完鉆。B區因堵漏效果不佳，提前完鉆井占總井數12%，見表4。

表4 典型井堵漏效果不佳提前完鉆

（3）可行性分析小結。綜上所述，阿姆河右岸B、C區儲層卡洛夫-牛津階孔洞、裂縫發育，安全密度窗口窄，因此，鉆井過程中鉆井液漏失量大、處理復雜時間長，井控風險高，甚至被迫提前完鉆，但阿姆河右岸B、C區儲層段井壁較穩定，存在安全密度窗口，具備精細控壓鉆井施工條件。采用精細控壓鉆井技術，通過實時的PWD井底壓力監測、準確的出口微流量監測、自動化的套壓調節等先進手段，可以及時發現溢漏，并精確控制井底壓力在安全密度窗口內，預期可以達到減少井漏、避免高套壓的出現，保障鉆井作業的井控安全、提高鉆井效率的目的。

3.精細控壓鉆井配套方案及技術實施情況

(1)精細控壓鉆井裝備配套

阿姆河右岸B、C區卡洛夫-牛津階儲層精細控壓鉆井設備配套方案：主要配備自動節流控制系統、數據監測與控制系統、隨鉆井下壓力監測系統（PWD）、旋轉控制頭及控制裝置等，見表5。

表5 主要特殊設備

(2)精細控壓鉆井工藝

常規鉆至卡洛夫-牛津階后固井，在215.9mm井眼采用精細控壓鉆井技術對卡洛夫-牛津階進行專層專打，針對B、C區密度窗口窄、縱向裂縫發育、惡性井漏、堵漏效果不佳、漏涌轉換快的特點，以“不涌、少漏”為目標，確定合理的安全密度窗口，準確控制井底壓力在窗口范圍內，實現安全平穩鉆進，見圖1。

圖1 施工流程

實施原則：

①探索安全密度窗口，各個工況保持井筒壓力在安全壓力窗口內或微過平衡狀態。

②以微流量、PWD井底壓力實時監測、水力學模型相結合的控壓模式。

③起下鉆方式：采用常規方式起下鉆，若窗口窄則采用重漿帽方式起下鉆。

(3)技術實施情況

在土庫曼斯坦阿姆河右岸W-22井、M-21井目的層卡洛夫-牛津階成功實施精細控壓鉆井技術。其中W-22井鉆井過程中漏失鉆井液8.6m3，復雜處理時間2h，總用時9.2d，M-21井更是實現了“一趟鉆、零復雜”鉆達設計井深[2]。以下以W-22井為例，闡述精細控壓鉆井技術實施情況。

第一階段：變排量試驗，精細控壓鉆進，探索安全密度窗口。接215.9mmPDC鉆頭、組合鉆具、安裝PWD儀器下鉆至3336m，做變排量實驗。下鉆到底，井深3387m，鉆井液密度1.80g/cm3，排量25L/s，鉆進過程中井口套壓0.31～0.41MPa，控制ECD在1.89g/cm3開始精細控壓鉆進。停泵測斜及接立柱均未控壓，后效出口流量穩定，液面未上漲，判斷本井實際地層壓力系數低于1.80，為避免后期發生嚴重井漏，下調鉆井液密度至1.77g/cm3。

第二階段：下調鉆井液密度，控制ECD在安全密度窗口范圍內。鉆井液密度下調至1.77g/cm3，井口套壓0.31～0.41MPa，停泵補壓2.5～3MPa，ECD降低至1.86g/cm3繼續精細控壓鉆進，鉆進至3556～3557m巖屑中發現大量1～2cm大小的片狀巖屑，之后恢復正常，分析認為該處為鉆遇層位交接的破碎帶。

第三階段：及時發現、處理井漏，保證鉆井作業安全。鉆至井深3670.46m發現出口流量從23L/s下降到21L/s，井漏0.6m3，利用精細控壓鉆井技術降低排量循環測漏速，測得該漏失層位原始漏失壓力系數為1.79。為擴大安全密度窗口，替入10m3隨鉆堵漏漿，恢復正常排量循環觀察無漏失，處理過程共歷時2h，繼續鉆進。

第四階段：承壓試驗，合理選擇起鉆方式。精細控壓鉆進至完鉆井深3725m，利用精細控壓鉆井技術循環控壓最高2.8MPa做承壓試壓，井底壓力當量密度最大1.94g/cm3，未漏。循環加重鉆井液密度至1.87 g/cm3，起鉆至井深3325.86m靜觀3d。循環觀察后效不明顯，符合常規起鉆條件，常規起鉆。

(4)實施效果

①W-22井創造了精細控壓鉆井技術在土庫曼斯坦阿姆河區塊首次成功應用，創造了該構造鉆井液密度最低紀錄，相比鄰井M-21井減少鉆井液漏失99%，提高鉆井時效58%。

②M-21井目的層鉆進過程中實現鉆井液零漏失，用時僅5.4d，相比鄰井W-22井時效提高78%，創造了阿姆河右岸B區目的層鉆進最快紀錄。

③通過精細控壓鉆進技術合理控制ECD，施工過程中控制套壓最高3MPa，避免了井漏后地層流體置換產生的高套壓，保障了鉆井作業的井控安全。

4.結論

①精細控壓鉆井技術可以快速、準確摸索出裸眼段的安全密度窗口，對未來鄰井避免嚴重漏噴復雜，保證安全鉆井作業具有重要的參考價值。

②精細控壓鉆井技術可以及時發現井漏，并能夠快速、靈活處理，有效避免井漏引起的漏噴轉換、高套壓風險。

③精細控壓鉆井技術在土庫曼斯坦阿姆河右岸的成功應用，驗證了其應對深層超深層噴漏復雜井的實用性、有效性，為其他類似油氣田高效、安全鉆井提供了有力的技術利器。