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[摘 要]在碳酸盐裂缝地层的深井钻探过程中,由于地质情况极为复杂,压力系数不一致,在同一裸眼中时常出现喷漏共存,井下复杂情况常有发生。文章总结了不同的工况下的喷漏同存处理的工艺特点,得出了在窄钻井液安全密度窗口采用精细控压钻井是预防喷漏发生的有效手段,归纳了不同区块钻井过程中发生喷漏同存时的处理方式,对治理喷漏共存的堵漏压井施工具有重要的借鉴作用。
[关键词]喷漏同存;堵漏;压井;精细控压;现场处置
中图分类号:TE258 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)34-0260-01
1 喷漏同存类型
喷漏同存通常分为三种情形:上喷下漏、上漏下喷、同层又喷又漏。含气低压高渗地层,上部气层压力略高于下部油层压力,钻进过程中钻遇异常低压地层会引起井漏而失返,井内液柱压力迅速下降,气体迅速滑脱上窜膨胀至井口,导致井喷,这种情况属于上喷下漏;钻进过程中钻遇高压气层时,发生严重溢流,关井后随着气体的滑脱上升,环空压力快速升高,引起上部地层井漏,这种情况属于下喷上漏;上提下放钻具过程中,若灌浆不及时或者出现拔活塞现象,会造成液柱小于地层压力,地层气体会侵入环空,后经滑脱上升体积膨胀出现井涌,关井后压力升高又会憋漏薄弱地层,出现喷漏同存的情况,属于同层又喷又漏 [1]。
2 喷漏同存处理措施
无论噴漏并存于同一裸眼井段还是同一地层,处理起来都相当困难。当井涌在发生喷、漏时,常见的处置方法如下:
2.1 气层吊灌堵漏压井技术
“吊灌”技术是指在发生井漏以后,静液面不在井口,采取定时定量向井内灌注钻井液,维持井内动压力平衡,以防止井喷的一项技术。气层发生井漏后,钻井液静液面不在井口,井内液柱压力降低,容易造成井筒压力系统失去平衡。采用吊灌法能够有效控制地层中天然气进入井筒,能有效控制其向上运行或者将天然气压回地层中去。采用吊灌技术可以为堵漏施工赢得时间,是防止造成井喷险情的重要举措。关井后为了防止出现井口压力过高,应当及时采取置换法卸压法向井内注钻井液,达到增加井筒液柱压力降低井口压力的目的。
2.2 正循环堵漏压井技术
正循环堵漏压井,是指通过正循环方式将堵漏与压井有机结合起来,处置喷漏同存的一项工艺技术,其工艺特点为:将堵漏液前置或放在中间位置,在其前面走一段轻钻井液以便于建立液柱让堵漏泥浆到达漏层发挥作用,压井液放在最后,以利于最终实现井内压力平衡。该工艺适用于钻具距离漏层位置较近,钻具水眼畅通、不易堵塞的情况。
2.3 反循环堵漏压井技术
反循环堵漏压井,是指将流体从环空注入从钻杆返出,将堵漏与压井有机结合在一起,处置喷漏同存的一项工艺技术。其施工原则和适用条件比正循环堵漏压井更为严格。以下条件和施工原则必须同时具备:(1)具有完善的能实现反循环的井控装备;(2)套管固井必须能够有效封隔地表和浅部疏松、易漏、破碎地层复杂带,套管下入深度在1000m 以下,固井质量良好;(3)井内钻具在漏层附近或以下;(4)套管磨损与腐蚀不严重;(5)保证反循环通道畅通。它是首先将压井液前面的堵漏浆,用反循环方式注入,封堵漏层提高漏层承压能力,然后在半个循环周内钻井液在环空迅速建立液柱截断溢流,达到又堵漏又压井的目的。
2.4 反推法堵漏压井技术
反推法堵漏压井,适用于套管下入较深、钻头水眼偏小及钻具配置近钻头回压阀不适合通过高浓度桥接堵漏材料,或井内空井或钻具较少,或钻具水眼不畅无法建立反循环通道。采用该工艺的前提是地层能够推进钻井液和堵漏液,同时具备完善的井控装备系统。施工过程必须随时掌握注入量和压力变化,根据压力高低调节泵的排量,以判断堵漏和压井的效果。
3 喷漏同存现场对策
对于容易出现喷漏的地层钻进应采取预防为主、防堵结合的技术措施,首先应做好前期准备工作,优选钻井工艺,推荐使用精细控压钻井钻过复杂地层;其次在出现不可预知状况导致涌漏发生时应快速响应,采取得当措施压井堵漏。
3.1 精细控压钻井技术
精细控压钻井可以通过控制井筒液柱压力剖面实现井底压力的调节,保持井底压力等于或略大于地层压力,不需中断钻井即可控制涌、漏,达到安全、高效钻过油气层的目的[2]。
精细控压包括井底恒压控压模式和微流量控压模式。井底恒压法控压钻井技术,主要基于随钻测压技术实时测量井底压力,并通过自动节流管汇调节井口回压,实现井底压力的精确平稳控制,使井底压力处于安全密度窗口范围内,其控制精度能达0.35MPa;微流量控压钻井技术,主要通过高精度流量计精确测量泵入和返回钻井液的质量和密度,判断溢漏,并通过自动节流管汇调节井口回压,达到不溢不漏的目的可在地层流体浸入或涌入量小于80L时检测到溢流并进行控制。
四川盆地GS19井属于碳酸盐岩裂缝性储层钻井液安全密度窗口窄,在钻井过程中极易发生喷漏同存的复杂情况,施工中引入精细控压钻井技术,采用该技术顺利钻过二叠系栖霞组、梁山组和下志留统龙马溪组等复杂地层,实现了在易喷漏地层的安全快速钻进。
3.2 礁石坝水平井储层防喷堵漏技术
在礁石坝页岩气水平井三开油基钻井液钻进过程中,地层情况复杂频发漏失,造成钻井成本大大增加。针对漏失情况,结合该区块礁石坝页岩气成藏机理及地质特征,对页岩气水平井储层漏失原因进行分析,制定了以下防喷堵漏技术方案:(1)钻井液密度尽量采用设计下限,保持近平衡压力钻井;(2)下钻至目的层时,控制下钻速度,防止激动压力过大压漏地层;(3)下钻过程中采用分段循环的方式,开泵要缓慢,排量由小到大,避免因瞬时激动压力过大而引起井漏;(4)控制起钻时加重塞重浆量,避免引起钻井液密度波动引起溢流。(5)发生漏失是优先采取随钻堵漏,若无效,采用桥塞堵漏。(6)钻井过程中若发生溢流,立即关井,测量钻井液当量密度;(7)在钻井液中增加防漏材料浓度,节流并循环排气。采用该方案最终顺利完成该井的施工。
3.3 华西2井间歇关挤堵漏压井技术
川中油气公司华西2井地层碳酸盐裂缝发育,产层多,压力系数不一致,钻进过程中出现了又喷又漏的复杂情况。该井施工中根据具体情况采取了间歇关挤堵漏压井技术并取得良好效果。施工中技术要点如下:(1)了解该构造、该区块、该层位的喷漏史及施工经验,全面收集现场各项第一手资料;(2)找准漏层、喷层位置。以大量的优质钻井液为基浆,加入桥堵剂和封闭剂,先注入压井液,后注堵漏液,再注压井液,通过关井挤压措施,将1/2以上的堵漏液在井口关井压力的推动下,把堵漏液硬挤入漏失通道,通过关井憋压3-5MPa,形成牢固的堵塞隔墙;(3)尽可能降低压井液和堵漏液的黏度和切力,以尽量降低流动阻力与井内摩阻,这样可以缓解井漏与井喷的程度,增强钻井液的脱气效果;(4)在喷漏共存的地层钻井中,选用大水眼与不装喷嘴的钻头钻进,一旦发生又喷又漏,有利于迅速注入压井液和堵漏液,这样可免除堵塞水眼的后患,不需起下钻直接压井,可以为处理复杂情况赢得时间,该做法对实施“随钻堵漏”也非常有效。
4 总结
总之,建议进一步完善压力预测和监测系统,研究合理的井身结构,引进发展新型的堵漏压井技术,开展综合堵漏压井工艺技术的培训工作,努力将处理喷漏共存的复杂井的施工提高到一个新水平,为实现安全快速钻进复杂地层提供技术保障。
参考文献
[1] 曾明昌,曾时田,毛建华.气井喷漏同存的处理技术研究[J].天然气工业,2005,25(6):42-44
[2] 晏凌,吴会,晏琰.精细控压钻井技术在喷漏同存复杂井中的应用.天然气工业,2015,35(2):59-63.
[关键词]喷漏同存;堵漏;压井;精细控压;现场处置
中图分类号:TE258 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)34-0260-01
1 喷漏同存类型
喷漏同存通常分为三种情形:上喷下漏、上漏下喷、同层又喷又漏。含气低压高渗地层,上部气层压力略高于下部油层压力,钻进过程中钻遇异常低压地层会引起井漏而失返,井内液柱压力迅速下降,气体迅速滑脱上窜膨胀至井口,导致井喷,这种情况属于上喷下漏;钻进过程中钻遇高压气层时,发生严重溢流,关井后随着气体的滑脱上升,环空压力快速升高,引起上部地层井漏,这种情况属于下喷上漏;上提下放钻具过程中,若灌浆不及时或者出现拔活塞现象,会造成液柱小于地层压力,地层气体会侵入环空,后经滑脱上升体积膨胀出现井涌,关井后压力升高又会憋漏薄弱地层,出现喷漏同存的情况,属于同层又喷又漏 [1]。
2 喷漏同存处理措施
无论噴漏并存于同一裸眼井段还是同一地层,处理起来都相当困难。当井涌在发生喷、漏时,常见的处置方法如下:
2.1 气层吊灌堵漏压井技术
“吊灌”技术是指在发生井漏以后,静液面不在井口,采取定时定量向井内灌注钻井液,维持井内动压力平衡,以防止井喷的一项技术。气层发生井漏后,钻井液静液面不在井口,井内液柱压力降低,容易造成井筒压力系统失去平衡。采用吊灌法能够有效控制地层中天然气进入井筒,能有效控制其向上运行或者将天然气压回地层中去。采用吊灌技术可以为堵漏施工赢得时间,是防止造成井喷险情的重要举措。关井后为了防止出现井口压力过高,应当及时采取置换法卸压法向井内注钻井液,达到增加井筒液柱压力降低井口压力的目的。
2.2 正循环堵漏压井技术
正循环堵漏压井,是指通过正循环方式将堵漏与压井有机结合起来,处置喷漏同存的一项工艺技术,其工艺特点为:将堵漏液前置或放在中间位置,在其前面走一段轻钻井液以便于建立液柱让堵漏泥浆到达漏层发挥作用,压井液放在最后,以利于最终实现井内压力平衡。该工艺适用于钻具距离漏层位置较近,钻具水眼畅通、不易堵塞的情况。
2.3 反循环堵漏压井技术
反循环堵漏压井,是指将流体从环空注入从钻杆返出,将堵漏与压井有机结合在一起,处置喷漏同存的一项工艺技术。其施工原则和适用条件比正循环堵漏压井更为严格。以下条件和施工原则必须同时具备:(1)具有完善的能实现反循环的井控装备;(2)套管固井必须能够有效封隔地表和浅部疏松、易漏、破碎地层复杂带,套管下入深度在1000m 以下,固井质量良好;(3)井内钻具在漏层附近或以下;(4)套管磨损与腐蚀不严重;(5)保证反循环通道畅通。它是首先将压井液前面的堵漏浆,用反循环方式注入,封堵漏层提高漏层承压能力,然后在半个循环周内钻井液在环空迅速建立液柱截断溢流,达到又堵漏又压井的目的。
2.4 反推法堵漏压井技术
反推法堵漏压井,适用于套管下入较深、钻头水眼偏小及钻具配置近钻头回压阀不适合通过高浓度桥接堵漏材料,或井内空井或钻具较少,或钻具水眼不畅无法建立反循环通道。采用该工艺的前提是地层能够推进钻井液和堵漏液,同时具备完善的井控装备系统。施工过程必须随时掌握注入量和压力变化,根据压力高低调节泵的排量,以判断堵漏和压井的效果。
3 喷漏同存现场对策
对于容易出现喷漏的地层钻进应采取预防为主、防堵结合的技术措施,首先应做好前期准备工作,优选钻井工艺,推荐使用精细控压钻井钻过复杂地层;其次在出现不可预知状况导致涌漏发生时应快速响应,采取得当措施压井堵漏。
3.1 精细控压钻井技术
精细控压钻井可以通过控制井筒液柱压力剖面实现井底压力的调节,保持井底压力等于或略大于地层压力,不需中断钻井即可控制涌、漏,达到安全、高效钻过油气层的目的[2]。
精细控压包括井底恒压控压模式和微流量控压模式。井底恒压法控压钻井技术,主要基于随钻测压技术实时测量井底压力,并通过自动节流管汇调节井口回压,实现井底压力的精确平稳控制,使井底压力处于安全密度窗口范围内,其控制精度能达0.35MPa;微流量控压钻井技术,主要通过高精度流量计精确测量泵入和返回钻井液的质量和密度,判断溢漏,并通过自动节流管汇调节井口回压,达到不溢不漏的目的可在地层流体浸入或涌入量小于80L时检测到溢流并进行控制。
四川盆地GS19井属于碳酸盐岩裂缝性储层钻井液安全密度窗口窄,在钻井过程中极易发生喷漏同存的复杂情况,施工中引入精细控压钻井技术,采用该技术顺利钻过二叠系栖霞组、梁山组和下志留统龙马溪组等复杂地层,实现了在易喷漏地层的安全快速钻进。
3.2 礁石坝水平井储层防喷堵漏技术
在礁石坝页岩气水平井三开油基钻井液钻进过程中,地层情况复杂频发漏失,造成钻井成本大大增加。针对漏失情况,结合该区块礁石坝页岩气成藏机理及地质特征,对页岩气水平井储层漏失原因进行分析,制定了以下防喷堵漏技术方案:(1)钻井液密度尽量采用设计下限,保持近平衡压力钻井;(2)下钻至目的层时,控制下钻速度,防止激动压力过大压漏地层;(3)下钻过程中采用分段循环的方式,开泵要缓慢,排量由小到大,避免因瞬时激动压力过大而引起井漏;(4)控制起钻时加重塞重浆量,避免引起钻井液密度波动引起溢流。(5)发生漏失是优先采取随钻堵漏,若无效,采用桥塞堵漏。(6)钻井过程中若发生溢流,立即关井,测量钻井液当量密度;(7)在钻井液中增加防漏材料浓度,节流并循环排气。采用该方案最终顺利完成该井的施工。
3.3 华西2井间歇关挤堵漏压井技术
川中油气公司华西2井地层碳酸盐裂缝发育,产层多,压力系数不一致,钻进过程中出现了又喷又漏的复杂情况。该井施工中根据具体情况采取了间歇关挤堵漏压井技术并取得良好效果。施工中技术要点如下:(1)了解该构造、该区块、该层位的喷漏史及施工经验,全面收集现场各项第一手资料;(2)找准漏层、喷层位置。以大量的优质钻井液为基浆,加入桥堵剂和封闭剂,先注入压井液,后注堵漏液,再注压井液,通过关井挤压措施,将1/2以上的堵漏液在井口关井压力的推动下,把堵漏液硬挤入漏失通道,通过关井憋压3-5MPa,形成牢固的堵塞隔墙;(3)尽可能降低压井液和堵漏液的黏度和切力,以尽量降低流动阻力与井内摩阻,这样可以缓解井漏与井喷的程度,增强钻井液的脱气效果;(4)在喷漏共存的地层钻井中,选用大水眼与不装喷嘴的钻头钻进,一旦发生又喷又漏,有利于迅速注入压井液和堵漏液,这样可免除堵塞水眼的后患,不需起下钻直接压井,可以为处理复杂情况赢得时间,该做法对实施“随钻堵漏”也非常有效。
4 总结
总之,建议进一步完善压力预测和监测系统,研究合理的井身结构,引进发展新型的堵漏压井技术,开展综合堵漏压井工艺技术的培训工作,努力将处理喷漏共存的复杂井的施工提高到一个新水平,为实现安全快速钻进复杂地层提供技术保障。
参考文献
[1] 曾明昌,曾时田,毛建华.气井喷漏同存的处理技术研究[J].天然气工业,2005,25(6):42-44
[2] 晏凌,吴会,晏琰.精细控压钻井技术在喷漏同存复杂井中的应用.天然气工业,2015,35(2):59-63.