精细控压钻井技术在新疆采油一厂四2区应用及效果分析

精细控压钻井技术在新疆采油一厂四 2 区应用及效果分析

杨庆强、徐冀新、孙凯

西部钻探井下作业公司大修侧钻项目部

摘要 新疆油田采油一厂四二区块存在诸多钻井难题，以石炭系凝灰岩为目的层的油气钻井开发已开展多年，实钻中井漏现象时常发生，由于油层较浅钻井过程时常遇到浅层气，钻井机械钻速慢，提速难，常规泥浆对油层污染严重，虽然经过多年的探讨研究，但实际问题一直没有得到很好的解决，随着精细控压钻井技术的应用成功解决以上钻井难题。

关键字：精细控压钻井、井漏、提速、油层保护

一、 精细控压钻井技术系统简介

1、精细控压钻井技术的原理

精细控压钻井技术是指在油气井钻井过程中通过有效控制井筒液注压力，达到有效、安全的钻具目的，通过调节节流阀开度控制井口的回压，实现井底压力的调节，保证钻井过程的境地压力等于或微大于地层孔隙压力，通过采用合适的钻井液密度、通过增加井口回压控制溢流、通过减小回压防止井漏达到安全、 高效钻井目的。

2、精细控压钻井技术的优点

与常规欠平衡钻井技术相比较，控压钻井具有以下特点：①井口回压可瞬时作用于井底，不需中断钻井即可控制井漏、井涌；②能带压起下钻，避免常规欠平衡钻井过程中压井时造成重压井液对油气层的污染；③提高机械钻速，缩短钻井周期，减少无效起下钻时间，减少了作业及相关费用；④轻微过平衡、精确压力控制避免钻井安全密度窗口狭窄地层出现漏、涌现象；⑤可有效降低钻井的各类风险；

二、区块钻井面临的挑战

1、机械钻速慢、提速难

采油一厂四2区钻井过程以石炭系储层为主，经过多年来的不断总结优化钻井组合、转速、钻压、优选合理的钻头等相关钻井参数，平均机械钻速由刚开始1.3m/h提升至2.3m/h，虽然机械转速有所提升，但仍不理想，我们始终在想方设法努力提速，但近期以来一直没有更好的突破。

2、窄密度窗口控制难

该区块地层压力敏感，钻井液的密度窗口窄。在施工过程中就会出现井涌、井漏现象，同时在窄密度窗口地层条件下，很难找到不漏不喷的压力平衡点，循环、下钻时易发生井漏、静止和起钻时易发生井涌，对于这样的地层压力状况，应用堵漏、压井方法处理 难度较大，甚至有时难以进行处理。

3、浅层气危害大

本区块钻井平均完钻井深500m左右，再以往钻井过程多次遇到过浅层气，浅层气在钻井过程预测困难，对井内压力波动敏感，极易造成井喷事故，一旦发生井喷事故损失大，同时浅层气井喷事故处理难度大。

4、地层承压能力低

本区块石炭系地层承压能力有限，在今年实钻的近33口加深井中，实钻采用1.33g/cm³-1.40g/cm³泥浆做固井前地层承压试验很难达到2MPa,在完钻后固井过程极易造成失返性漏失，极易造成固井质量不合格。

5、井深结构限制

近年来在本区块完钻的33口老井加深井，都是在φ177.8mm套管内进行加深钻进，完钻后都采用下φ127mm套管方式完井，小井眼使得井下工具受限后期事故处理更为不便，更为重要的是他使得产量受限，后期采油工艺的实施受到极大的制约。

三、精细控压钻井技术在本区块应用及技术要点

为了解决采油一厂四2井区敏感储层极易井漏及浅层气等钻井难题，减少钻井液漏失和非生产时间，提高钻进时效，在目的层石炭系层实施控压钻井作业。

1、采油一厂四二区首口精细控压加深井42387井

42387井施工周期：2020.8.10——2020.9.2（23天），相比较设计工期提前了10天，本井施工中使用精细控压钻井技术，在控压钻进施工中钻井液密度控制在1.08-1.10g/cm3，相比同区块邻井下调密度最高超过0.34g/cm3。有了对井内压力的精细控制，本井在钻进中攻坚创效业绩显著：8月25日单日进尺70m，创本队在本区块施工单日最高进尺，平均机械钻速3.4m/h，最高机械钻速5.4m/h；单钻头目前累计钻进进尺168m，同时本井在一趟钻一个钻头、一个螺杆情况下完井，未出现过井涌、井漏等井内复杂情况。

2、采油一厂四二区首口精细控压定向井42601井

42601井施工周期：2020.9.4——2020.10.7（34天），相比较设计工期提前了7天，该井 是井下作业公司（储层改造研究中心）大修项目部首次尝试精细控压定向井，同时也创造了新疆油田的第一口精细控压技术定向钻井记录，该井设计使1.05-1.40g/cm³无固相钻井液，应采油厂要求，钻井液密度维持在设计密度窗口下限1.05-1.06g/cm³，相比较同区块常规钻井钻井液密度最高下调0.35g /cm³，全井钻井过程中井内稳定。本井设计井深：斜深815.25m、垂深726.70m，开窗点479m，裸眼段长336.25m,设计井斜55°，方位209°，水平位移200.82m，靶区半径5m，该井全程石炭系，在采用精细控压钻井技术的基础上，通过合理优化钻具组合，选择最佳钻井排量、钻压、转速，不断刷新本队在本区块的单日钻井进尺，本井最终成功入靶顺利完井。

3、技术要点

1）优选钻井液，按设计要求维持好钻井液性能

在精细控压钻井过程选择无固相聚合物复合盐钻井完井液体系，根据地质设计提供石炭系地层压力系数，选择合适的钻井液密度，为更换保护油层，在安全钻井的前提下，钻井液密度一直尽量维持在设计密度下限，通过精细控压钻井系统进行井筒微溢流和微漏失测试，实现对油气层压力的实时测试。

2）井队加强坐岗制度，及时发现井下异常，及时处理，保证施工安全顺利进行，例如在42387井在采用设计钻井液密度下限1.05g/cm³钻井过程发现出口短时间内返出大量大块岩削，通过循环观察10分钟后井内稳定，并继续钻进3m后无异常情况发生，此后要求坐岗人员每30min测量一次泥浆性能，并安排专人在循环系统出口观察岩削返出情况，通过强化、加密坐岗制度，确保本井顺利完井。

3）起下钻井口压力控制方案

起下钻过程不可避免存在抽吸压力和激动压力，会造成井底压力波动，油气在钻具组合中还带有浮阀的情况下，下钻时的波动压力更大，根据现场实际情况，确定起下钻方式（常规或控压加重浆帽方式），根据实测压力窗口确定重浆帽的体积及密度。

4. 实时保持现场施工方各岗位的沟通

通过多部对讲机使得现场控压方、录井方、井队保持实时联系，当控压方出口流量计检测到流速异常时，当录井方发现气测及油气显示异常，当司钻发现进异常或者钻速加快放空等现象，通过对讲机及时通知到现场所有施工相关方，再进行实时分析，及时调整，保证钻井顺利进行。

4. 钻进中划眼加单根后恢复钻进时，应保持正常钻井排量，防止降低排量井壁形成厚虚泥饼造成井下复杂。

5. 钻进新地层10~30m，通过控压钻井系统进行微溢流及微漏失测试，准确掌握地层孔隙压力及漏失压力后，确定合理的钻井液密度，在确保井下安全的情况下，最大限度保护产层。

7）接单根过程，若静液柱压力能够平衡地层压力，则进行常规接单根作业；否则，进行回压补偿。

8）替入重泥浆帽后常规起钻，要坚持连续灌浆，保持井底压力能够平衡地层压力。

9）司钻准备“开关泵或上提钻具”时要通知控压钻井工程师，在得到答复后才能操作，控压钻井工程师接到通知后调整井口回压以保持井底压力稳定。

10）安装旋转防喷器时要校正井口，防喷器组同转盘对齐，天车、转盘、井口三点一线，偏差不能大于10mm。否则容易加速旋转胶芯的提前损坏，更换胶芯还需提出裸眼，增加了工作量还耽误了时间。

四、精细控压钻井应用效果

42387井以及42601井完钻后都采用裸眼方式完井，裸眼完井的基础上，利用地层自身储能压力实现开采。避免了下套管固井对油层的伤害，常规完井后下套管造成小井眼，为后期采油工艺的实施创造良好的条件，控压钻井在该区的成功应用不但解决了解决本区块极易出现井漏等复杂情况，同时尽可能的避免了钻井过程泥浆对油层造成的污染和压实作用，也提高了机械钻速，为该区块裂缝性石炭系油层开发提高了技术保障，为后续此类型项目施工提供了有益借鉴，同时也得到了采方领导的一致赞扬和肯定，为开拓新市场提供坚实基础。