編譯:呂立新 趙繼軍 (渤海鉆探工程有限公司第四鉆井工程分公司)

審校:陳日吉 劉洪濤 (長(zhǎng)城鉆探工程公司)

控制壓力鉆井技術(shù)在 KVITEBJΦRN油田高溫高壓井中的應(yīng)用

編譯:呂立新 趙繼軍 (渤海鉆探工程有限公司第四鉆井工程分公司)

審校:陳日吉 劉洪濤 (長(zhǎng)城鉆探工程公司)

KVITEBJΦRN油田是高溫高壓凝析氣田,油層位于中侏羅紀(jì)BREN T組和下侏羅紀(jì)的砂巖中,經(jīng)過(guò)幾年的開(kāi)采,地層壓力虧空嚴(yán)重,造成井下情況復(fù)雜,無(wú)法進(jìn)行鉆井作業(yè)。為此,采用了以控制壓力鉆井為主的多項(xiàng)綜合技術(shù),較好地解決了井下鉆井壓力窗口窄小的難題?？刂茐毫︺@井是利用較低的鉆井液密度和地面控制回壓裝置來(lái)調(diào)整井下壓力的一項(xiàng)技術(shù),能精確地控制井底壓力接近或稍大于最大地層孔隙壓力。同時(shí)采用支持該技術(shù)的其他配套技術(shù):鉆井液技術(shù)、不間斷循環(huán)技術(shù)等,以適應(yīng)高溫高壓環(huán)境,為鉆井作業(yè)創(chuàng)造了一個(gè)安全的環(huán)境。該技術(shù)成功應(yīng)用于 KVITEBJΦRN油田的后續(xù)2口井。

凝析氣田 控制壓力鉆井 窄小壓力窗口 KVITEBJΦRN油田 高溫高壓

1 概述

KVITEBJΦRN油田位于北海北部挪威大陸架Gullfaks油田的東南部,是高溫高壓凝析氣田,油層位于中侏羅紀(jì)BRENT組和下侏羅紀(jì)的砂巖中。儲(chǔ)層的油頂垂深大約是4070 m。早期的開(kāi)發(fā)導(dǎo)致了地層壓力虧空,致使儲(chǔ)層的地層孔隙壓力接近破裂壓力。原始孔隙壓力是77.5 MPa(相對(duì)密度1.93 SG),破裂壓力是87.5 MPa(2.19 SG),儲(chǔ)層溫度155℃,作業(yè)處海水深度193 m。

在應(yīng)用控制壓力鉆井 (MPD)技術(shù)以前,共鉆了9口井。2004年9月,第二口井完井后,該油田開(kāi)始投產(chǎn)。34/11-A-2井是最后一口采用常規(guī)方法鉆的井,該井鉆遇壓力虧空層,地層壓力虧空達(dá)14～17 MPa,發(fā)生了嚴(yán)重的井漏。考慮到井漏帶來(lái)的井控方面的高風(fēng)險(xiǎn),被迫中斷鉆井作業(yè),未能鉆達(dá)設(shè)計(jì)井深。

34/11-A-2井的井漏停鉆事實(shí)表明:傳統(tǒng)的鉆井方法不再適用于該油田,除非找到能在壓力窗口窄小情況實(shí)現(xiàn)安全鉆進(jìn)的鉆井方式,否則KVITEBJΦRN油田的鉆井計(jì)劃無(wú)法進(jìn)一步實(shí)施。

發(fā)生34/11-A-2井井漏停鉆事件后,該油田靠采取降低產(chǎn)量、遏制地層壓力衰竭速度的方法,以完成其最初的勘探開(kāi)發(fā)計(jì)劃。2006年12月,油田產(chǎn)量降低了50%,而到2007年5月,當(dāng)?shù)貙犹澘諌毫_(dá)20 MPa時(shí),被迫關(guān)井停產(chǎn)。

為解決這一高溫高壓氣田窄小壓力窗口鉆井問(wèn)題,繼續(xù)該油田的開(kāi)發(fā),綜合使用了包括控制壓力鉆井在內(nèi)的多項(xiàng)技術(shù)。

控制壓力鉆井是利用較低的鉆井液密度和地面控制回壓裝置來(lái)調(diào)整井下壓力的一項(xiàng)技術(shù)。如果能精確地控制井底壓力接近或稍大于最大地層孔隙壓力,就能創(chuàng)造一個(gè)安全的作業(yè)環(huán)境,繼續(xù)進(jìn)行鉆井作業(yè)。控制壓力鉆井技術(shù)為 KVITEBJΦRN油田后續(xù)鉆井作業(yè)提供了一個(gè)解決方案,但該技術(shù)在高溫高壓環(huán)境下的應(yīng)用卻鮮有成功先例。

高溫高壓環(huán)境需要用到精確的自動(dòng)節(jié)流控制,以補(bǔ)償因井下溫度、鉆具旋轉(zhuǎn)、抽吸/壓力激動(dòng)及其他原因產(chǎn)生的井底壓力變化。為了恢復(fù)KVITEBJΦRN油田的鉆井作業(yè),采用了以控制壓力鉆井技術(shù)為核心,選擇了能支持該技術(shù)的其他配套技術(shù),以適應(yīng)高溫高壓環(huán)境,統(tǒng)稱為綜合控制壓力鉆井技術(shù)。2007年,該技術(shù)在 KVITEBJΦRN油田2口開(kāi)發(fā)井中得到成功應(yīng)用。

2 綜合控制壓力鉆井技術(shù)

綜合控制壓力鉆井技術(shù)是多項(xiàng)技術(shù)的集成,包括:MPD在高溫高壓井中的應(yīng)用技術(shù);接單根/立柱過(guò)程中的不間斷循環(huán)技術(shù);選用能提高地層承壓能力的鉆井液體系等。新技術(shù)和新方法的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用貫穿于項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、配套裝備測(cè)試和調(diào)試等各個(gè)階段。

2.1 專業(yè)管理

專業(yè)管理是成功實(shí)施MPD技術(shù)的關(guān)鍵。MPD鉆井的復(fù)雜性,以及服務(wù)、設(shè)備和人員的協(xié)作,要求高水平的監(jiān)督和管理。要充分發(fā)揮設(shè)備的潛能,必須優(yōu)化設(shè)備的配套,但這種配套應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)和要求進(jìn)行優(yōu)化。

完成技術(shù)和設(shè)備的配套設(shè)計(jì)后,要做的便是進(jìn)行合理的取舍和權(quán)衡,例如要在快速反應(yīng)和高精度之間進(jìn)行合理的均衡等。水力模型模擬在應(yīng)用MPD作業(yè)全過(guò)程中十分重要,是作為一項(xiàng)最基礎(chǔ)的工作反映在MPD作業(yè)的設(shè)計(jì)、作業(yè)程序、應(yīng)急方案及設(shè)備配套等各個(gè)環(huán)節(jié)中。

然而,實(shí)踐表明,計(jì)算機(jī)的模擬數(shù)據(jù)和實(shí)際情況還是有差別的,在MPD實(shí)施的過(guò)程中,應(yīng)始終進(jìn)行實(shí)時(shí)參數(shù)的人工解釋,對(duì)模擬數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與否作出判斷。

2.2 MPD的技術(shù)核心

MPD核心是利用旋轉(zhuǎn)頭實(shí)現(xiàn)環(huán)空動(dòng)態(tài)密封,使返回的泥漿流經(jīng)地面節(jié)流閥,依靠節(jié)流閥控制環(huán)空回壓,達(dá)到調(diào)節(jié)井下壓力的目的。采用的泥漿密度低于初始地層孔隙壓力,泥漿柱靜壓力、環(huán)空循環(huán)阻力和環(huán)空回壓平衡于底層壓力或稍微高于地層孔隙壓力。MPD技術(shù)以這種方式保持了井下壓力平衡,阻止地層流體侵入,防止地層垮塌。

水力流型是實(shí)現(xiàn)MPD技術(shù)應(yīng)用于高溫高壓井的關(guān)鍵。

高溫高壓井的顯著特點(diǎn)是井下壓力大,這種變化并不只是體現(xiàn)在高當(dāng)量循環(huán)密度 (ECD)的影響,而且井溫的變化可以影響泥漿密度和黏度,管柱的運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、扭矩和巖屑的運(yùn)移等,這一切對(duì)井底壓力變化產(chǎn)生連續(xù)和顯著的影響。因此,只有通過(guò)采用補(bǔ)償壓力機(jī)制,才能實(shí)現(xiàn)井底壓力穩(wěn)定(圖 1)。

圖1 設(shè)備布置圖

壓力補(bǔ)償是利用調(diào)節(jié)節(jié)流閥和調(diào)控環(huán)空回壓實(shí)現(xiàn)的。為此,在高溫高壓情況下,需要實(shí)時(shí)運(yùn)行一個(gè)高級(jí)動(dòng)態(tài)水力流型。受微機(jī)計(jì)算能力和來(lái)自鉆機(jī)傳感器的數(shù)據(jù)輸入速度和準(zhǔn)確性的限制,需要用實(shí)測(cè)的井下壓力數(shù)據(jù)對(duì)流型進(jìn)行校對(duì),確保其準(zhǔn)確性。

自動(dòng)節(jié)流控制的作用有兩方面:一方面將來(lái)自流型的變化準(zhǔn)確地輸入給節(jié)流閥控制器;另一方面是準(zhǔn)確及時(shí)地調(diào)節(jié)節(jié)流閥,從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的節(jié)流調(diào)節(jié)與控制。二者是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)快速反應(yīng)和有效工作的關(guān)鍵。

一般的鉆井過(guò)程中,是連續(xù)小幅度地調(diào)節(jié)節(jié)流閥,平衡井下壓力的連續(xù)小幅變化。但在一些特殊情況下需要節(jié)流控制作出極快速和精確的反應(yīng),例如,環(huán)空發(fā)生堵塞、突然停泵、動(dòng)力系統(tǒng)故障、刺鉆具等,這時(shí)通常就需要人工干預(yù)。

用于鉆井液的先進(jìn)的流體計(jì)量技術(shù)也適用于MPD鉆井系統(tǒng)。質(zhì)量流量計(jì)精度高,與合適的軟件配套應(yīng)用,可對(duì)井涌進(jìn)行極其準(zhǔn)確的檢測(cè)和辨識(shí)。

2.3 不間斷循環(huán)系統(tǒng)

不間斷循環(huán)系統(tǒng)允許在不停止鉆井液循環(huán)的條件下實(shí)現(xiàn)接單根或立柱的上卸扣作業(yè)。在高溫高壓井中,泥漿不間斷循環(huán)降低了井下溫度變化造成的影響,實(shí)現(xiàn)井筒內(nèi)的水力學(xué)穩(wěn)定,并有利于更好地實(shí)施節(jié)流閥控制。作為設(shè)備配套的不可或缺步驟,在完成安裝調(diào)試不間斷循環(huán)系統(tǒng)后,還需要與鉆機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行匹配運(yùn)轉(zhuǎn),該系統(tǒng)才能完成預(yù)期的作業(yè)任務(wù)。

2.4 鉆井液

作業(yè)中采用的泥漿體系為甲酸鹽 (銫/鉀)體系,加入含量和分布得到良好控制的固相顆粒,以及混入碳酸鈣、石墨和果殼等材料。實(shí)驗(yàn)室證明,這種混合泥漿配方具有良好的提高地層承壓能力特性,能有效提高 KVITEBJΦRN油田砂巖破裂壓力。

在鉆高溫高壓井過(guò)程中,起鉆時(shí)單靠應(yīng)用旋轉(zhuǎn)頭和節(jié)流閥機(jī)械密封的方式實(shí)現(xiàn)井筒壓力的控制并非最佳的選擇,對(duì)于井下壓力的有效控制是不夠的。在MPD控制壓力作業(yè)中,當(dāng)起鉆起出大約2/3時(shí),可以采用打平衡泥漿塞 (BMP)和加重泥漿的辦法實(shí)現(xiàn)井內(nèi)的靜液柱壓力過(guò)平衡于地層壓力,此后便可以采用常規(guī)方法起鉆。這種新研制的BMP是非常穩(wěn)定的,具有良好的分隔作用,同時(shí)可以完全傳遞靜液柱壓力,對(duì)井底壓力實(shí)現(xiàn)直接控制。當(dāng)打重泥漿時(shí),先打膠聯(lián)隔離塞 (基于甲酸鹽泥漿),起支撐作用,最大程度地減小輕重泥漿間的接觸面,防止重泥漿沿井眼下滑。不過(guò)應(yīng)該注意到,這種利用井內(nèi)多密度泥漿柱實(shí)現(xiàn)井底壓力平衡辦法可能會(huì)使井內(nèi)壓力過(guò)平衡于油層壓力的程度較高,且由于后續(xù)起鉆作業(yè)沒(méi)有MPD的壓力補(bǔ)償機(jī)制,起鉆時(shí)產(chǎn)生的井內(nèi)壓力波動(dòng)會(huì)比較大。

3 設(shè)備布置

MPD作業(yè)的設(shè)備布置見(jiàn)圖1。將MPD技術(shù)用于高溫高壓井的關(guān)鍵是將MPD井口壓力控制組置于高壓防噴器 (HP BOP)上面,這樣的井口組合可以滿足高溫高壓井的所有井控要求。在任何情況下,都可以即時(shí)啟用高溫高壓井控程序,使用高壓防噴器。

KVITEBJΦRN油田 MPD作業(yè)中,采用了183/4in(1 in=25.4 mm) 15000 psi(1 psi=6.895 kPa)防噴器組,其包含4個(gè)閘板防噴器和1個(gè)10000 psi的環(huán)形防噴器。其中中上部閘板為全封/剪切閘板,可以實(shí)現(xiàn)剪切鉆桿并實(shí)施全密封。置于高壓防噴器組上面的MPD井口控制組則由1個(gè)11 in 5000 psi的旋轉(zhuǎn)控制頭 (RCH)、1個(gè)135/8in 5000 psi的閘板防噴器 (能起刮泥和密封作用)和1個(gè)135/8in 5000 psi的起下鉆環(huán)形防噴裝置組成。

就設(shè)備本身而言,MPD井口控制裝置可以作為鉆低壓井的井控裝置,但在這里的MPD作業(yè)中,應(yīng)將井控控制和正常作業(yè)控制區(qū)分開(kāi)來(lái)。MPD控制系統(tǒng)的核心是隨鉆壓力控制 (PCWD)旋轉(zhuǎn)控制頭,通過(guò)活動(dòng)的密封元件控制帶壓起下鉆具,并要考慮多組密封配合,確保密封膠芯可以在作業(yè)過(guò)程中安全更換。

安裝雙節(jié)流閥是為了防止節(jié)流閥腐蝕壞損。泄壓閥安裝在回流管線,主泄壓閥由節(jié)流控制軟件自動(dòng)控制,主泄壓閥的壓力設(shè)置比節(jié)流參考?jí)毫Ω叱?.5～1 MPa。

當(dāng)節(jié)流閥設(shè)定壓力通過(guò)流型器調(diào)節(jié)時(shí),泄壓閥的設(shè)定壓力也會(huì)相應(yīng)自動(dòng)調(diào)節(jié)。壓力超過(guò)設(shè)定值,泄壓閥打開(kāi),泄壓。當(dāng)壓力降到設(shè)定值后,泄壓閥會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。這種泄壓閥能準(zhǔn)確地按照預(yù)設(shè)自動(dòng)調(diào)節(jié),保持井眼的壓力平衡。

流量計(jì)安裝在旁路,以便清潔和拆卸。安裝和校驗(yàn)后,它可提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可用于實(shí)時(shí)在線分析和判斷,甚至可以用于對(duì)意外事件的系統(tǒng)反應(yīng)和決策。在MPD作業(yè)中,流量計(jì)只用于監(jiān)測(cè),不用于對(duì)系統(tǒng)的直接控制。

輔助泵用于在起下鉆時(shí)通過(guò)井口裝置連續(xù)從循環(huán)罐向井內(nèi)注清潔的泥漿,保持環(huán)空充滿泥漿,泥漿的連續(xù)循環(huán)流動(dòng)使節(jié)流管匯可以維持回壓。這樣就能在不使用鉆井主泥漿泵的情況下,確保環(huán)空的壓力控制,降低能耗。輔助泵要求必須是獨(dú)立驅(qū)動(dòng)(電動(dòng)機(jī)或柴油機(jī)),此外,對(duì)其可靠性、壓力波動(dòng)和排量也有較高的要求。

4 壓力控制

根據(jù)所鉆井的地層壓力預(yù)測(cè),制定了壓力控制策略和辦法,在鉆34/11-A-13 T2井時(shí)采用的壓力控制方法中,初始儲(chǔ)層壓力根據(jù)已鉆井獲得;儲(chǔ)層壓力曲線是由當(dāng)量循環(huán)密度來(lái)表示的,儲(chǔ)層頂部的值為1.92 SG,儲(chǔ)層底部的值為1.86 SG。由于地層破裂壓力衰竭情況無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)計(jì),因此在該儲(chǔ)層中鉆遇壓力虧空的幾率和風(fēng)險(xiǎn)較高。

鉆井過(guò)程中,在儲(chǔ)層頂部,井眼壓力梯度控制在1.94 SG(比預(yù)測(cè)的最大孔隙壓力高出 0.02 SG)。隨著井深增加,壓力逐漸降低,原則是:

◇在儲(chǔ)層鉆進(jìn)時(shí),始終保持井筒壓力高于最大地層預(yù)測(cè)壓力值0.02 SG;

◇井筒壓力保持高于已鉆地層壓力測(cè)量值0.02 SG,已鉆地層壓力值通過(guò)井下鉆具組合中的隨鉆地層壓力測(cè)試 (FPWD)工具獲取。

對(duì)于壓力控制策略而言,FPWD技術(shù)是關(guān)鍵,它可以在不停泵或起下鉆的情況下,對(duì)地層壓力隨時(shí)進(jìn)行測(cè)定。

這種壓力控制方法可以最大限度地利用“壓力窗口”內(nèi)的可控性,不存在欠平衡帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)節(jié)流壓力的控制,可以簡(jiǎn)單又快捷地實(shí)現(xiàn)對(duì)井下壓力的增量控制。實(shí)踐表明,利用MPD控制壓力系統(tǒng)對(duì)井下壓力進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整的范圍是±0.5 MPa。

5 作業(yè)概述

97/8in套管下深為6101 m(垂深4093 m),調(diào)整替換為甲酸鹽泥漿 (密度為1.84,測(cè)量溫度50℃),在鉆出97/8in套管鞋23 m后,進(jìn)行地層破裂壓力試驗(yàn),測(cè)得地層破裂壓力當(dāng)量泥漿密度為2.05。之后,安裝、調(diào)試MPD控制系統(tǒng),并完成人員培訓(xùn)、實(shí)戰(zhàn)演練等準(zhǔn)備工作。

鉆具組合配有綜合隨鉆測(cè)井 (LWD)(包括1個(gè)隨鉆地層壓力測(cè)試工具)、環(huán)空壓力和溫度傳感器、3個(gè)鉆柱浮閥 (工作壓力51.7 MPa)、1個(gè)多功能循環(huán)接頭 (MFCS)。采用含41/2in和5 in鉆桿的塔形鉆具組合,能承受55 kN·m的扭矩。

以MPD模式鉆81/2in井眼至6197 m,由于當(dāng)量循環(huán)密度比預(yù)測(cè)的高0.8～1 MPa,泥漿密度從1.84降至1.81(測(cè)量溫度50℃),從而提高了節(jié)流閥控制的壓力范圍。

在鉆進(jìn)過(guò)程中壓力檢測(cè)到鉆具被刺壞,停鉆,起鉆檢查,發(fā)現(xiàn)鉆具在1900 m處斷開(kāi)。關(guān)高壓封井器,關(guān)井套壓為4.2 MPa,以補(bǔ)償當(dāng)量循環(huán)密度及回壓的損失,確保井下壓力平衡。人工干預(yù)措施以盡量縮短井下欠平衡的時(shí)間,未監(jiān)測(cè)到有地層流體的侵入。為達(dá)到靜液態(tài)平衡,打入密度為2.12的重泥漿塞 (特制的平衡泥漿塞)。由于在斷開(kāi)處以上的鉆具中沒(méi)有浮閥,當(dāng)起鉆并替換井內(nèi)泥漿時(shí),不間斷循環(huán)系統(tǒng) (CCS)被證明可以維持井筒內(nèi)的壓力。

打撈作業(yè)進(jìn)行了數(shù)次,在成功打撈出落魚(yú)前,還下了電纜測(cè)試工具。通過(guò)打入平衡泥漿塞,曾幾次在控制壓力鉆井模式和普通鉆井之間轉(zhuǎn)換。由于泥漿中固相粒子的沉降,落魚(yú)的頂部所處環(huán)空和鉆具被堵塞,因此必須先清除堵塞物才能成功實(shí)施打撈,這延長(zhǎng)了打撈作業(yè)的時(shí)間。在打撈作業(yè)過(guò)程中,控制壓力鉆井系統(tǒng)的設(shè)計(jì)靈活性及其可靠性得到充分的證明。

成功完成打撈后,繼續(xù)采用控制壓力鉆井的方式鉆穿油層,到測(cè)量井深6351 m完鉆。平均鉆井參數(shù):機(jī)械鉆速10 m/h,排量 (鉆井泵)1000 L/min, (輔助泵)580 L/min,轉(zhuǎn)速100 r/min,扭矩是45～58 kN·m。井下壓力維持在當(dāng)量泥漿密度1.92,節(jié)流閥的節(jié)流壓力是1.4～1.6 MPa。在鉆穿儲(chǔ)層時(shí),對(duì)多點(diǎn)進(jìn)行地層壓力測(cè)試,測(cè)試記錄表明儲(chǔ)層壓力衰竭很大,且測(cè)到的最大地層虧空壓力出現(xiàn)在下Ness地層,虧空值為12.4 MPa。

鉆達(dá)目的井深后,評(píng)估完獲取的數(shù)據(jù),后續(xù)作業(yè)順利轉(zhuǎn)換為過(guò)平衡鉆井方式,即常規(guī)鉆井模式。

6 總結(jié)

6.1 實(shí)現(xiàn)高溫高壓環(huán)境下MPD壓力自動(dòng)控制

正常鉆進(jìn)和循環(huán)作業(yè)期間,MPD鉆井系統(tǒng)將井眼壓力變化增幅控制在0.04 MPa的范圍內(nèi)。MPD系統(tǒng)在鉆高溫高壓井中,可以實(shí)施精確的壓力自動(dòng)控制。

6.2 成功配套應(yīng)用不間斷循環(huán)系統(tǒng)

在不間斷循環(huán)系統(tǒng)安裝調(diào)試結(jié)束后,完全可以在不中斷井內(nèi)循環(huán)的情況下接鉆具。接鉆具時(shí),立管壓力波動(dòng)范圍大約是0.6 MPa,比井下壓力指示值低0.2 MPa,鉆桿上卸扣的扭矩是63 kN·m。

當(dāng)多次連接鉆具時(shí),停止泥漿循環(huán)。此時(shí),當(dāng)量循環(huán)密度減少到零,利用泥漿泵摘泵后的慣性并配合節(jié)流閥自動(dòng)控制模式增加節(jié)流閥回壓,用這樣的方法維持井底壓力。這種方法多在緊急情況下和在上部井段起下鉆時(shí)使用。

6.3 LWD測(cè)量和隨鉆地層壓力測(cè)試

要啟動(dòng)隨鉆測(cè)量系統(tǒng) (LWD)中的地層壓力測(cè)試功能 (FPWD),需要周期性地將泥漿泵排量從1000 L/min減到600 L/min,排量的定量變化可以啟動(dòng)FPWD工具進(jìn)行壓力測(cè)量。要補(bǔ)償泥漿排量的這種變化造成的壓力波動(dòng),單靠控壓系統(tǒng)的自動(dòng)控制難以達(dá)到穩(wěn)定壓力的目的,這就需要實(shí)施人工控制,并且產(chǎn)生結(jié)果過(guò)程具有可重復(fù)性。盡管利用人工干預(yù)的方式與井下工具進(jìn)行通訊會(huì)產(chǎn)生±0.4 MPa的井下壓力波動(dòng),但仍在±0.5 MPa的控制目標(biāo)范圍內(nèi)。

6.4 鉆井過(guò)程中的氣體問(wèn)題

在鉆穿油層的過(guò)程中,沒(méi)有觀察到氣體滲入或氣侵。但仍然在鉆進(jìn)過(guò)程中有氣體進(jìn)入井內(nèi),根據(jù)記錄,在泥漿中鉆進(jìn)氣的濃度最高達(dá)到3%,泥漿循環(huán)量增加了400～500 L。滯后時(shí)間約是1小時(shí)。依據(jù)流量計(jì)的測(cè)量,相應(yīng)的上返速度相當(dāng)于300 L/min。

監(jiān)測(cè)各參數(shù)是確定泥漿中侵入氣體性質(zhì)及其相關(guān)事故的最好方法,一旦鉆進(jìn)過(guò)程中進(jìn)入井內(nèi)的氣體返回到地面,泥漿池液面和流速恢復(fù)到正常水平,對(duì)BHP沒(méi)有影響。必要時(shí),應(yīng)停鉆循環(huán)排放氣體。在這種情況下,用BOP關(guān)井會(huì)使水力流型不穩(wěn)定,產(chǎn)生更大的壓力波動(dòng)。明確判斷是氣侵或是地層其他流體侵入,有利于減少關(guān)井次數(shù)。

6.5 泥漿體系

所用泥漿配方基于大量的室內(nèi)實(shí)驗(yàn),其特點(diǎn)是具有低的當(dāng)量循環(huán)密度,但同時(shí)在某種程度上犧牲低泥漿的懸浮性。最初的泥漿配方包括果殼材料,但施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)它會(huì)堵塞一些地面設(shè)備,因此沒(méi)再使用。

泥漿中加入了大量的碳酸鈣。正常循環(huán)時(shí),沒(méi)有發(fā)生問(wèn)題。停止循環(huán)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的打撈作業(yè)時(shí),在井斜57°的井段發(fā)現(xiàn)存在嚴(yán)重的固相顆粒沉降,嚴(yán)重影響了打撈作業(yè)的進(jìn)行。

可見(jiàn),該泥漿的固相粒子懸浮特性較差,因此在后續(xù)的作業(yè)中需要調(diào)整固相粒子的濃度和增加泥漿的懸浮能力,在優(yōu)化當(dāng)量循環(huán)密度 (ECD)和泥漿懸浮性能間獲取較平衡、合理的方案。

6.6 流型和APWD讀數(shù)

用隨鉆環(huán)空壓力測(cè)試 (APWD)短節(jié)實(shí)時(shí)測(cè)量環(huán)空壓力值。這些壓力值主要用來(lái)校核流型,優(yōu)化流型。在測(cè)試階段,APWD讀數(shù)有1.2 MPa的誤差,經(jīng)過(guò)仔細(xì)校核后,讀數(shù)穩(wěn)定。

在鉆井過(guò)程中,流型分析結(jié)果和APWD讀數(shù)之間有0.8～1 MPa的壓力差值,由此可見(jiàn)校核的必要性。通過(guò)修正鉆井液流變性輸入值,兩者之間的差值可以減至0.2 MPa,從而提高了精度。

當(dāng)精度要求較高時(shí),結(jié)果校核及APWD工具的誤差值是非常重要的考慮因素。盡管流型的精度不斷得到改善,但畢竟是有限的?？梢员容^來(lái)自APWD和FPWD(隨鉆地層壓力測(cè)試)兩個(gè)工具的壓力讀數(shù)值,這兩個(gè)壓力值是獨(dú)立的,可與流型比較。對(duì)這些測(cè)量工具而言,準(zhǔn)確性和誤差依然需要關(guān)注。

6.7 靜態(tài)鉆井液密度

在作業(yè)開(kāi)始階段,依靠鉆井液密度來(lái)盡可能減少出現(xiàn)欠平衡,并可以實(shí)現(xiàn)較小的回壓。在實(shí)際的鉆井過(guò)程中,當(dāng)量循環(huán)密度比預(yù)計(jì)的高,只能逐步降低鉆井液密度,這占用了大量的鉆機(jī)時(shí)間。隨著對(duì)MPD系統(tǒng)信心的增加,將會(huì)采用更低的鉆井液密度,提高作業(yè)效率。實(shí)踐表明,節(jié)流壓力越高,節(jié)流閥控制的性能和輔助泵的功效越穩(wěn)定。

10.3969/j.issn.1002-641X.2010.3.009