伊拉克Missan油田BU區塊鉆遇鹽膏層超高壓流體圈閉的鉆井技術探討

蘇振

中海油服一體化和新能源事業部 天津 300450

鹽膏層鉆井是鉆井工程重大技術難題之一，而伊拉克Missan油田800米復合鹽膏層含高壓鹽水層，使油田內鹽膏層鉆井工藝較為復雜。近年來，針對該油田鹽膏層段鉆井形成了特有的全過程ECD控制技術、雙扶正器鉆具組合鉆鹽膏層技術、錄井精準卡層技術、鹽膏層段雙壓穩固井技術等關鍵技術，成功解決了該區塊復合鹽膏層鉆井中的一系列難關。但隨著鉆井數量的增多，在鹽膏層井段作業中又出現了不少新問題，其中BU區塊某井?311.2cm井段在鹽膏層段鉆遇了超高壓流體圈閉，處理過程極為艱難。本文就該井在鉆遇鹽膏層內超高壓流體圈閉作業中，所遇到的井下復雜情況及制定的應對措施進行分析總結，提出了針對此類井況的處置方案，以供廣大鉆井工作者參考。

1 技術難點分析

1.1 井下復雜情況簡介

本井位于伊拉克Missan油田BU區塊，處于地質構造高點位置，受該區塊斷層擠壓影響，鹽膏層內存在超高壓流體圈閉。采用設計鹽膏層鉆井液密度2.27g/cm3鉆開后，在2533.91m鉆遇高壓圈閉，圈閉內流體（高壓氣體和鹽水）迅速侵入井筒，連續監測返出鉆井液密度由2.28 g/cm3最低降至1.91g/cm3，5分鐘泥漿池上漲1m3，迅速關井后顯示立壓270psi，套壓1230psi。用密度為2.35g/cm3鉆井液（接近地層破裂壓力梯度）壓井成功后小參數繼續鉆進，發生井漏，漏失后鉆井液液柱壓力降低，再次引發溢流，形成上噴下漏，噴漏同層的井下復雜情況，在處理過程中先后經歷多次的壓井、鉆進、漏失、井涌、再次壓井，現場作業一度陷入這種惡性循環，導致下步作業舉步維艱。本井四開鹽膏層段的作業時間長達65.25天，遠高于油田內同類型井平均的23天。

1.2 技術難點分析

1.2.1 地層壓力預測與鉆進實時監控困難

Missan油田鹽膏層埋深在2100～2900m，以泥頁巖和石膏互層為主，期間夾雜厚薄不均且純度不一的鹽巖，非均質性重，加之部分區塊靠近伊朗高原擠壓嚴重，地質構造復雜，超高壓流體圈閉呈薄體小塊透鏡狀夾與互層之間，在鉆前地層壓力預測時很難發現。由于埋藏較深、地層多變，鹽膏層高壓低滲等，又造成了鉆遇前及剛鉆遇時的監控困難。

1.2.2 鉆遇超高壓圈閉時的井眼安全問題

Missan油田鹽膏層預測壓力系數為2.20～2.24，超高壓流體圈閉壓力系數最高可達2.33～2.40，一旦鉆遇，將會導致高壓氣、鹽水迅速侵入井筒，發生井涌，誘發井噴。壓井后，鉆井液密度接近地層破裂壓力當量密度，繼續鉆進過程中，極有可能壓裂下部薄弱層而導致井漏發生；而井眼漏失后，井筒內液柱壓力在短時間內的降低又會導致高壓圈閉層再次井涌，進而出現上噴下漏的井下復雜現象，這也是導致該井在近一個月時間內反復處理井涌與井漏的根本原因。

另外，當漏失導致井筒內液柱壓力小于鹽膏層蠕變壓力時，則極有可能發生井眼縮徑卡鉆事故，作業風險極高。該油田多口井鉆鹽膏層井段時，因發生漏失導致鹽膏層段縮徑卡鉆，最終被迫爆炸松扣并填井側鉆。

1.2.3 無鉆井液密度窗口

為平衡地層壓力，抑制鹽膏層蠕變，Missan油田鹽膏層段常規鉆井液密度隨井深增加由2.23g/cm3逐步加重至2.28g/cm3，目前Missan油田鹽膏層薄弱地層破裂壓力2.40～2.44g/cm3，作業過程中的井底當量壓力已接近地層承壓極限，鉆井液密度窗口窄。在鉆遇超高壓流體圈閉后，既要平衡超高壓，又要避免井漏，安全作業鉆井液密度需調整至2.33g/cm3以上，導致鉆井液密度作業窗口極窄。在鉆進和循環時依靠環空循環當量密度（ECD）來平衡超高壓圈閉流體實現井眼穩定，一旦長時間停泵，ECD變小，圈閉內的超高壓流體就會侵入井筒發生井涌，這就給接立柱、起下鉆、下套管以及空井期間如何實現井眼穩定提出了挑戰。

1.2.4 鹽水侵入導致鉆井液性能惡化，處理困難

Missan油田鹽膏層使用HIBDRILL水基鉆井液體系，為飽和鹽水體系，鉆遇超高壓流體圈閉后，高壓鹽水的侵入會使鉆井液自由水增加，導致粘度降低、固相沉降，鉆井液性能迅速惡化。另外，鉆井液性能惡化后需要向鉆井液中補充大量的優質重晶石和處理劑，現場處理難度大，需要花費大量的時間、物料及人力，而往往這種情況下又需要快速的調整好泥漿性能，這一矛盾在本井的作業中尤顯突出。

1.2.5 無壓力窗口條件下的“雙壓穩”固井難度大

壓力安全密度窗口窄、封固段長，9.625英寸套管下深達3000m，采用雙級固井，一級水泥漿返至上層管鞋200m以上，封固段長達1000m以上，采用密度2.35g/cm3水泥漿，固井過程中既要實現壓穩、速凝，同時又要避免固井過程中井底循環當量密度（ECD）超過破裂壓力而發生漏失，導致水泥漿返高不足，影響固井安全和封固質量，無法達到壓穩地層孔隙流體及壓穩地層蠕變的雙壓穩工藝要求。

2 應對措施

針對上述技術難題，現場通過不斷摸索，分工況制定了以下技術措施：

2.1 鉆進措施

（1）確定合理鉆井液密度及鉆進參數，精確控制井底ECD：在經歷數次壓井和處理井漏后，逐步摸索出在循環當量密度（ECD）大于2.40g/cm3后，會出現地層漏失；井眼靜止狀態下，平衡超高壓圈閉流體鉆井液密度須高于2.34g/cm3，下部井眼鉆進鉆井液密度既需壓穩超高壓圈閉，又要避免因ECD過高引發井漏。經過精確計算及摸索驗證，采用密度為2.32g/cm3鉆井液，在犧牲部分鉆進排量的情況下控制井底ECD不至于過高，并控制ROP小于8m/Hr的情況下來進行下部井眼的鉆進；

（2）簡化鉆具組合的同時，采用高轉速低鉆壓及加密劃眼措施：將Missan油田鉆鹽膏層常規雙扶正器組合簡化為單扶正器鐘擺鉆具組合：?311.2cmPDC鉆頭+?203.2cm浮閥+?203.2cm鉆鋌×2+?308cm螺旋扶正器+?203.2cm鉆鋌×13+?203.2cm振擊器+變扣接頭（631×XT54）+?139.7cm加重鉆桿×14+?139.7cm鉆桿，結合高轉速低鉆壓實現了防斜打直；每鉆1至2個單根或多夾層井段適時加密劃眼措施，防止低排量下巖屑堆積造成ECD上升，同時也防范了復合鹽膏層縮徑風險；

（3）密切注意開泵期間工程參數變化，縮減停泵時長：注意扭矩、泵壓變化，一旦出現扭矩增大，泵壓突變等現象，迅速調整參數，避免因憋扭，憋泵而人為導致的井況復雜；縮減接立柱等停泵時長，減少超高壓圈閉內流體的侵入量，對比每一次返出的單根氣變化，實時掌握井下狀況；

（4）增加短起下次數：短起下由常規每鉆進300～500m調整為150m左右短起下一次，及時掌握上部井眼狀況，并保證已鉆上部井眼穩定通暢；

（5）準確卡層：地質錄井與鉆井工程緊密結合，敲定準確的完鉆層深，卡準地質必封點，防止提前鉆開鹽膏層下的低壓層；

（6）加強鉆進期間地質錄井實時監測，加密測量泥漿性能，一旦有異常情況，早發現早解決，避免井下情況進一步惡化。

2.2 起下鉆措施

（1）超高壓流體圈閉以下井段采用開泵起下鉆：與鉆進時相同，利用環空ECD平衡超高壓；在起下鉆須劃眼時，控制頂驅轉速，將扶正器和鉆頭對井壁泥餅的破壞降至最低，過漏層盡可能不開轉速；

（2）起下鉆作業中逐級分段加/降密度，分層漿柱穩定井眼：起鉆至超高壓圈閉以上循環加重鉆井液至2.35g/cm3，壓穩超高壓后，上部井段正常起鉆；下鉆至超高壓層位前，循環降鉆井液密度至2.32g/cm3后開泵下鉆至井底。起下鉆分層漿柱措施實現了在井眼不循環鉆井液狀態下既壓穩上部超高壓圈閉，又不致下部井段當量密度過高導致井漏；

（3）起鉆前試起鉆，檢驗井眼穩定情況；

（4）確定不同井段的管柱起下速度，盡量減小抽吸壓力和激動壓力；

（5）每次長時間停泵再次開泵前，小排量頂通后分臺階逐步提排量至正常；

（6）每次下鉆到井底前充分循環，監測返出鉆井液變化同時維護鉆井液性能穩定；

（7）下套管期間，在下至超高壓流體圈閉前分級循環降密度，分井段細分控制下套管速度，防止壓漏地層；

（8）下套管前取消電纜測井，減少空井時長，降低井控風險。

3 措施實施結果

最后一次壓井成功后，在后續作業中，采用了上述針對性工程技術措施，用時11.75天鉆至本井段中完井深，成功避免之前一個多月的反復壓井、堵漏、再壓井、再堵漏的惡性循環，實現了在壓穩超高壓流體圈閉的同時又避免井漏的發生，保障了本井鹽膏層段后續作業的順利。

4 認識與建議

本井鹽膏層段鉆遇超高壓流體圈閉后，依然取得作業成功的關鍵技術措施有以下兩方面：一是下部井眼采用高密度鉆井液鉆進時的ECD精確控制，二是利用開泵（劃眼）起鉆、分層漿柱穩定井眼，這些關鍵工藝措施既達到了壓穩超高壓層，又避免了井漏的出現，是井眼穩定、繼續作業的有力保障；也給以后同類地層、同類井況作業提供了新的解決思路。

在Missan油田鹽膏層段一旦鉆遇超高壓流體圈閉，在處理過程中有可能出現涌（噴）漏同層的復雜井況，正常作業的鉆進液密度窗口將會消失，僅依靠設計鉆井液密度的液柱壓力來平衡地層壓力，實現井眼穩定基本無可行性，井控風險較大。

針對鹽膏層作業，提高地質風險預測的準確性尤為重要。由于鹽膏層本身的特殊性，作業風險較高，出現復雜情況處理手段少，這就要求地質部門加強地質研究，給出較為準確的地質風險預測，在此基礎之上，工程作業才能有效的規避或應對風險。

鉆遇此類超高壓地層，若在工程允許條件下，可考慮適當的調整井身結構，增加一層套管，減少工程損失。

若圈閉較小，總體能量不大，考慮將鉆具上提到上層套管內，通過降低環空ECD的方式嘗試逐步釋放掉圈閉壓力是否可作為后續此類情況的處理措施還需探討。