肯基亚克油田钻井井控技术

2022-12-08章增光

西部探矿工程 2022年5期

关键词：亚克钻井液钻井

章增光,毛健

（西部钻探国际工程公司，新疆乌鲁木齐 830026）

1 肯基亚克地区地质特征

（1）肯基亚克油田具有多个含油气层段，盐上的上二叠统、三叠系、侏罗系和白垩系等沉积层中发育了约30个油气藏，浅层气发育，难以准确预测。

（2）受盐丘构造影响，盐层中含高压水层或气水同层，气水关系复杂，且分布不规律。

（3）下二叠统和石炭系储层结构复杂，埋藏深。肯基亚克盐下油藏位于下二叠统和石炭系，下二叠统油藏属于海陆过渡环境中沉积的碎屑岩油藏，盐下石炭系碳酸盐岩包含了生物礁灰岩和白云岩，均在巨厚盐层之下，储层埋深均在4000m以下。

（4）巨厚盐层、储层压力高。下二叠统孔谷阶盐膏层地层压力系数均在1.75 以上，阿尔琴阶和萨克马尔阶P1-1-P1-4油气层地层压力系数均在1.85 以上，石炭系原始地层压力系数1.84，由于常年开采，压力保持度降低，成无规律分布，油田东部个别区域地层压力系数降低至1.35以下。

（5）石炭系地层流体多样性。储层有硫化氢、CO2、CH4等，其中H2S含量高达11.47g/m3，汽油比含量高达650m3/m3以上。

2 肯基亚克地区钻井地质难点分析

（1）肯基亚克盐上浅气层风险大。肯基亚克盐上地缘区块浅层气活跃，白垩系阿尔比阶和侏罗系目的层存在浅层气，并且由于井网密集，注水注汽对周边压力系统的破坏，导致浅层气更加难以预测。在肯基亚克盐上施工中曾发生过井喷失控着火事故，且在近年来也发生过井喷或溢流的井控事故，给甲乙双方造成严重损失，同时造成恶劣的社会影响。

（2）下二叠系盐膏层压力高、卡层难度大。肯基亚克盐下地层下二叠系孔谷阶存在巨厚盐层，可达3000m，盐层中存在高压油气藏，个别区域存在透镜体高压油气藏，且随区域不同呈不规则分布，无规律可循，难以预测，地层压力系数高达1.75 以上；且盐膏层在横向上变化较大，二开中完井深卡层较为困难，技术套管如果不能有效封隔盐膏层，可能给下一开次留下安全隐患；但如果钻穿盐膏层，揭开下二叠系阿尔琴阶高压气层，可能会导致“上漏下喷”的复杂。

（3）窄密度窗口压力控制困难。肯基亚克盐下三开井段下二叠系阿舍利阶P1as沉积层埋藏于石炭系不整合界面之上，岩性复杂，施工井段受断层影响，裂缝较为发育。钻井液“密度窗口”较窄，密度低则无法平衡下二叠系上部阿尔琴阶和萨克马尔阶（P1-1-P1-4）高压气层，密度高或钻进排量大，开泵过猛下部井段则易发生井漏，控制不当易引发溢流。

（4）漏转喷转换快，关井压力高。下二叠系下部储层断层、裂缝发育，受到构造应力作用形成的断裂带十分破碎，在钻进过程中极易引发恶性井漏，漏转喷速度快，进而导致溢流、井喷，关井压力快速升高，井控风险较大。8010 井关井套压高达30MPa，8082 井关井套压23MPa。

3 肯基亚克地区钻井井控技术

西钻钻探阿克纠宾项目近些年在肯基亚克油田承钻盐上浅层和盐下直井、水平井、开窗井等复杂井，通过对油田地质油藏、钻井难点分析，不断探索积累，形成了肯基亚克油田复杂地层下的钻井井控技术，成功完成300多口井钻探工作，无一次溢流险情发生。

3.1 盐上浅气层专项井控技术

（1）积极调研邻井资料，分析浅气层分布特点，邻井注水井压力情况，制定详细的井控技术方案施工计划；对于邻井注水井，积极协调采油厂提前7d 停注泄压，确保新井区域压力接近正常，并依据采集数据确定钻井施工时的钻井液密度，立足一次井控。

（2）严格按照油田井控细则标准安装井控设备和试压，确保井控设备本质化安全，加强日常检查和维护保养，确保井控设备灵活可靠。

（3）加强操作管理，采用设计密度上限钻入浅气层，储备1.5 倍井筒容积的压井液，浅层气的特点是井喷速度快、反应时间短，应加强坐岗及干部值守，立足早发现早处理；严禁提钻拔活塞，坚持提钻连续灌浆，杜绝提钻抽吸引发的井喷。

（4）防固井时井喷。优化固井设计，确保泥浆及水泥浆液柱压力在“固井前、固井中和候凝初期”的“三压稳”，固井后采用关井憋压候凝。

近几年，阿克纠宾项目在肯基亚克盐上每年完成近80口浅井，未出现一起溢流井控险情。

3.2 高压盐膏层安全钻井井控技术

（1）钻井液体系优化。巨厚盐膏层要解决的主要问题是盐膏层的蠕变、溶解及高压盐水及伴生气的井控问题，可采用饱和盐水钻井液体系，维持钻井液中的氯根含量在（16～18）×104mg/L之间，如果含盐量过低，会造成地层中的盐溶解，形成“大肚子”井眼；钻井过程中钻井液中要加入0.3%～0.5%盐重结晶抑制剂，避免发生盐结晶卡钻。

（2）确定合理的钻井液密度。合理的钻井液密度可以有效防止盐膏层的蠕变和高压气水侵，一般采用设计上限钻进盐膏层，根据钻进中的实际情况以及邻井实钻资料，再适当降低钻井液密度，确保施工过程中的井控安全。

（3）地层的卡层是关键。钻进至盐膏层底部时，加强地层对比及综合录井分析，准确卡层，孔谷阶底部石膏或膏泥岩出现后，钻进8～12m，既要将孔谷阶盐层钻穿，又不能揭开下二叠系阿尔琴阶高压气层。

3.3 三开下二叠统窄密度窗口储层防漏防喷技术

（1）窄密度窗口的安全钻井技术。精细控压钻井技术在肯基亚克盐下井应用，通过套压实时监测和流量监测，实现自动节流控制，有效解决了窄密度窗口造成的井漏严重、井漏风险高的难题，在H8089井应用精细控压技术后降低了井漏次数和漏失量，避免漏后卡钻的事故，且节约钻井周期近30d。

（2）随钻防漏堵漏技术。在进入垂深4205m之前，更换常规稳斜钻具组合，钻具组合：∅215.9mm PDC钻头+430×410双母接头+∅168mm单流阀+∅212mm螺旋扶正器+∅127mm 无磁加重1 根+∅127mm 加重钻杆+∅139.7mm 钻杆×204.3m+∅178mm 旁通阀+∅139.7mm钻杆+∅127mm加重钻杆+∅139.7mm钻杆。钻具中加入单流阀，有效避免钻具内失控；钻具中接入可多次开关的旁通阀，实现随钻随堵，避免了因钻头水眼堵塞无法建立循环通道的困境。在钻井液中混入10%～12%堵漏剂，根据漏层的特点，搭配不同粒径的堵漏剂，以达到最佳的堵漏效果。

（3）采用“分段加重”法和“气滞塞”法，有效解决漏喷同存的问题。即钻进时钻井液静液柱压力加循环压耗刚好能平衡地层压力，严格保持进出口密度差小于0.02g/cm3，提钻前在下部易漏层段和上部高压气层打入一段与钻进时相同密度，150s左右的高粘度钻井液，延迟油气上窜速度，同时对漏层有一定封堵作用；控压提钻至套管鞋加重，确保静液柱压力能平衡垂深4200m以上的高压气层，并利用液体的可压缩性、静堵作用、缓冲作用，可有效避免在底部加重造成的下部井漏。下钻到套管鞋处，循环降低钻井液密度，裸眼段分段循环，充分降低循环压耗，避免激动压力过大导致的井漏和漏转喷复杂。

（4）复杂地质条件下井漏的处置技术。随时储备25%～30%浓度堵漏浆30m3，发生失返性漏失，立即停泵，在安全的情况下提至安全井段或套管鞋内，提钻时向井内灌入起出钻具1倍以上的与钻进时相同密度的钻井液量。向井内注入堵漏泥浆25m3，关井，做地层承压，压力值3～5MPa（可提高当量密度0.1g/cm3），以确保后续钻井施工安全。开井节流循环排除气侵污染泥浆，待进出口密度差小于0.02g/cm3，气测值降低至稳定值之后，开井下钻恢复正常钻进。

3.4 复杂地质条件下压井技术

正循环堵漏压井在肯基亚克盐下下二叠统钻井过程中，根据漏速不同，其处理方法不同。非失返性漏失发生时，先停泵观察，在安全的情况下吊灌起钻至安全井段或上层套管内，注入浓度20%～25%的堵漏浆25m3，顶替至漏层段，静止2～3h后，做地层承压。如果发生失返性漏失，先停泵观察，并关闭旋转防喷器节流阀，吊灌起钻时安全井段，注入30%高浓度堵漏浆堵漏并做地层承压，如果不能承压则提高堵漏浆浓度继续堵漏。在肯基亚克盐下油田下二叠系下部阿舍利阶有多个漏层，采用“钻一段堵一段”，并根据漏层特点调整堵漏剂配方，实现各个漏层的有效封堵，堵漏完毕，进行正循环压井。

反推法压井必须控制好注入压力，施工压力不能超过井口允许的最高关井压力。有些地层裂缝孔隙较发育，连通性好，容易推进堵漏浆、压井液，井口施工压力不高，有些地层压实性较好，不容易推进堵漏浆、压井液，井口会出现高压力。采用反推法堵漏压井与其它压井方法相比，施工压力较高，堵漏泥浆和压井液消耗量较大，能够解决其它方式难以解决的复杂问题。

在肯基亚克盐下区域构造漏喷同存的储层中，综合运用正循环法、反推法堵漏压井均取得良好的效果。在H8089 井钻至井深4429m，出口发生失返性漏失（聚磺欠饱和盐水钻井液密度1.85g/cm3），起钻至安全井段，关井，打入15%堵漏浆35m3，顶替到位后，堵漏成功，井口返出正常，但在堵漏过程中上部高压气层气侵导致溢流，立即关井，套压2MPa，采用控制套压1.5MPa 正循环压井成功。H8097 井钻进至4540m 发生失返性漏失（为预防井漏，该井降低泥浆密度从1.90g/cm3降至1.85g/cm3，常规钻具堵漏浆浓度16%），带方钻杆上提18m后遇阻卡，由于严重漏失，大量堵漏剂快速堆积在扶正器周围，造成环空堵塞，钻具内堵漏不成功，无法建立有效的循环，井口溢流，立即关井观察，在准备压井泥浆过程中套压升至19MPa，采用平推法压井，控制套压小于30MPa，环空反推25%堵漏泥浆25m3，1.98g/cm3压井泥浆85m3，停泵压力9MPa，1h 后降至6MPa，打开节流阀泄压，压力快速回零，关井观察1h套压为零，打开节流阀观察无溢流，压井成功。