精细控压钻井技术在新疆油田南缘区块 的应用

石峥 陈国栋 杨桓 陈佳良

渤海钻探工程有限公司管具与井控技术服务分公司 天津市 300280

摘 要：新疆油田南缘区块地质情况复杂，地层破碎，稳定性差，给该地区的钻探带来了一定的挑战。该区块部分井采用常规钻井方式施工，出现井壁失稳、卡钻、井漏、溢流等井下复杂事故，且钻井液密度高，机械钻速低，严重影响施工进度且不利于储层保护。精细控压钻井技术能够有效降低钻井液密度，并能够及时发现流量异常，有利于减少井下复杂的发生并保护油气储层。本文以天安1井为例，说明精细控压钻井技术在南缘区块的应用效果，结果表明采用该技术能够持续保持井底压力恒定，及时发现溢流与井漏并控制，有效解决该区块的钻井难题。

关键词：新疆南缘 精细控压 压力控制 钻井液密度 地层压力系数

新疆准噶尔南缘区块储量丰富，勘探潜力高。但该区块山前高陡构造发育，地层倾角大，且部分区块地层压力高，压力窗口窄，对该区块的钻井施工影响极大。目前该区块采用常规钻井方式施工的井出现了卡钻、井漏、溢流等井下复杂，加剧了对地层的损害且增加了钻井成本，给该地区的勘探开发带来了一定影响^[1]。精细控压技术作为一项专门解决钻井难题的先进技术，能够精准控制钻井过程中的井口压力^[2-3]，实时监测钻井过程中相关参数，及早发现异常并处理，减少井下复杂的发生，显著提高南缘区块的钻探效果。本以天安1井为例，结合其钻探难点说明精细控压钻井技术在该区块的应用效果与重要作用。

1 施工设计简况与难点

天安1井构造位置位于南缘安集海背斜，设计井深7950m。钻探主要目的是探索安集海构造带含油气性，突破以安集海背斜为代表的走滑背斜型目标，主探八道湾组、三工河组、清水河组，兼探安集海河组、沙湾组。本井设计精细控压井段为2600—7950m（三开至六开），各开次基本信息如表1所示。

表1 天安1井三—六开基本信息

天安1井设计控压井段邻井发生漏失、溢流等井下复杂，部分地层压力系数高且无邻井资料进行参考，在钻进过程中容易发生井壁失稳、溢流等问题，给钻井的正常施工运行带来了极大的挑战。

2 应用情况

该井于2020年7月6日开始精细控压钻井施工作业，实际使用钻井液密度为2.18-2.29g/cm³，于2021年9月22日完钻，完钻实际井深为8104m，为南缘区块目前井深最深的风险探井。该井使用精细控压钻井设备1246小时，控压钻井期间精确控制井口压力，未发生井下复杂，为南缘区块的勘探开发提供了强有力的技术支持。本井精细控压设备包括中央控制系统、旋转控制装置、自动节流管汇系统与回压补偿系统，主要实现以下功能：

（1）地层动态承压能力测试

常规地层承压能力测试需要关闭防喷器半封闸板，而采用精细控压钻井设备可在不关井的条件下进行动态承压能力测试。其主要步骤为在钻井液循环过程中调节井口压力，观察其出口流量变化，当出口流量有较明显的下降时可判断当前井口压力为漏失点的井口压力，并通过计算井底ECD评价当前地层承压能力。

2020年7月18日，该井使用精细控压设备进行地层动态承压能力测试。分别调整井口压力值为0.66MPa、0.72MPa、0.87MPa、0.9MPa，结果显示，当回压调整至0.72MPa以上时，出口流量大幅下降，折合当前的井底ECD为2.324g/cm³，即当前最小破裂压力系数为2.324。

（2）控压钻进

控压钻井期间精细控压系统对井口回压、出入口流量、立压等数据进行实时监测，及时发现溢流、井漏等复杂，并通过调节节流阀开度及时调整井口压力，使井内压力系统处于安全稳定的状态。

2020年11月11日，该井五开钻进至5557m时,钻井液密度为2.15g/cm³，出口流量开始出现明显波动，通过反复调整井口回压方式探索压力稳定的平衡点，最终确定在井口回压2MPa时，流量达到稳定状态，成功维持井底压力平稳，保证钻进正常进行。

（3）控压起下钻

起下钻期间由于环空压耗的减少以及在其过程中产生抽吸、激动压力，井底压力难以保持恒定。利用回压补偿系统，可对环空补充回压，达到平衡地层压力的目的，同时流量监测模块能够及时对起下钻过程中钻井液灌入、返出量进行监测，及时判断漏失、溢流等复杂情况，并采取相应措施处理。

2021年9月9日，井深8029m，11:30-21:00进行下钻作业，为了保持下钻过程中井底压力稳定，采取控压下钻技术进行作业。下钻过程中控制井口压力为2MPa，并对出口流量进行实时监测，保证下入钻杆钻井液返出量与理论值一致或接近。9月11日，井深8037m，8:00-18:00进行控压起钻作业，起钻过程中控制井口压力为2MPa，并对出口流量进行实时监测，结果表明，施工过程中钻井液灌入量符合要求，井底压力维持恒定，起钻过程中未发生溢流。

3 应用效果分析

3.1通过精细控压钻井技术，对地层的承压能力进行了动态测试，为该区块后期钻探、开采提供了重要依据。

3.2在控压钻进过程中，自动节流管汇中的监测模块能够及时传输压力及流量状态，通过中央控制系统及时调整，控制井口压力，维持井底压力恒定，减少钻进过程中复杂的发生；同时该技术也能有效减少循环排气、循环调整钻井液密度的时间，减少施工周期，节约成本。

3.3该井地层压力系数较高，在起下钻过程中容易产生诸多井控风险，在施工过程中，设备多次承担控压起下钻的工作，维持起下钻过程中井底压力稳定。

3.4 使用精细控压钻井技术能够有效降低钻井液密度，本次施工五开、六开设计际钻井液密度为2.30-2.55g/cm³，实际使用钻井液密度为2.18-2.26g/cm³，有利于发现和保护油气层，在控压钻进期间成功点火十次，焰高2-6m，发现油气层14层106.5m。

4 结论

4.1新疆油田南缘地区部分区块地质情况复杂，在钻井施工中易产生复杂事故，带来一定的井控风险。精细控压钻井技术作为一项新型钻井技术，能有效减少该区块地质情况复杂对钻探施工的影响。

4.2以天安1井为例说明了精细控压钻井技术可在该区块发挥溢漏早期监测、维持井底压力恒定、实现动态测试承压等技术优势，起到了降低钻井周期、保护油气储层的重要作用。

4.3精细控压钻井技术在新疆油田南缘区块应用良好，建议大力推广精细控压钻井技术在该区块的应用。

参考文献

[1]廖新伟,安俊,轩恒.精细控压钻井技术在准噶尔盆地南缘高探1井的应用[J].新疆石油天然气,2020,16(03):26-29+2.

[2]朱天玉,马朋举,蔡鹏.控压钻井实时监控技术简介[J].钻采工艺,2011,34(05):45-46+51+7.

[3]王果.基于线性节流阀的MPD井筒压力调控方法[J].石油钻采工艺,2021,43(02):197-202.

2