泄壓法壓井技術在塔里木油田的應用

一、鉆井液密度試驗定容構造是奧陶系碳酸巖層中穿孔和裂縫的發育具有一定的定容性。具體而言，洞穴和裂縫之間的連接不良，但內部連接良好，地層壓力降低，地層能量供應不足，井漏和井涌頻繁，常規法壓井越壓越強。鉆井過程中遇到的典型井有TK424、TK424CH、TK846、TK806、TZ-451、TK746X等。以遇到的第一口定容井TK424為例:TK424井鉆進到5536m在奧陶系灰巖時放空,放空1.16m未探到底,鉆壓由80kN降到0kN,立即上提鉆具,方鉆桿接頭出轉盤面,發生溢流0.6m3,關井求壓,立壓1.5MPa,鉆井液密度1.12g/cm3,此時計算地層的當量鉆井液密度:ρ=ρ0+PS/9.8H=1.147g/cm3式中:ρ—當量鉆井液密度,g/cm3;ρ0—鉆井液密度,g/cm3;PS—立管壓力,MPa;H—井深,km。使用1.20g/cm3鉆井液進行循環壓井,打入鉆井液190m3,實際環空容積+鉆具內容積共計160m3,為了一次壓井成功,附加30m3,返出物開始為鉆井液,然后為油氣及鉆井液的混合物80m3,關井立管壓力11.8MPa,環空和鉆柱內經釋放并無氣頂。此次計算出的地層當量鉆井液密度為:ρ=ρ0+PS/9.8H=1.4175g/cm3采用原鉆具測試,用8mm油嘴求產,鉆桿內放出鉆井液40m3(鉆具內容積40m3),出油60m3,折合日產油540m3,折合日產氣1.7×104m3,原油密度為0.913g/cm3。立管壓力由11.8MPa升高到16.5MPa,后又逐漸下降到11.5MPa(沒有穩壓),套壓由13.8MPa逐漸下降到5.8MPa,關井立管壓力回生到14MPa,套壓5.8MPa。出油以后的壓力變化見表1。關井后計算出的地層壓力當量鉆井液密度為:ρ=ρ0+PS/9.8H=1.171g/cm3試油結束后反復采用反循環、正推循環、平推壓井無效,無法建立循環,決定鉆具內外平推1.24g/cm3的鉆井液起鉆換井口,然后下油管完井。施工牙井前立管壓力11MPa,套壓9.0MPa。環空采用31.5～28L/s的泵速平推鉆井液138m3,停泵后立壓升高到18.0MPa,套壓升高到13.5MPa。接著在鉆桿內平推鉆井液52m3,立壓為12.5MPa,套壓13.8MPa,這時折算出的當量鉆井液密度為:ρ=ρ0+PS/9.8H=1.47g/cm3平推法壓井之后壓力反而升高,壓井失敗。TZ—451井,鉆進到井深6228.14m,發生嚴重漏失。鉆井液有進無出,漏失鉆井液178m3,當時的鉆井液性能為:密度1.22g/cm3,黏度50s,所鉆地層為奧陶系灰巖裂縫。隨后出現井涌,先后堵漏、壓井35次,發生溢流170m3,共計漏失鉆井液1600m3,發現地層當量鉆井液密度由1.18g/cm3上升到1.44g/cm3。經過鉆桿地層測試之后,地層壓力下降很快,當量鉆井液密度下降到1.20g/cm3以下。通過兩口井的實際壓井說明,定容性油氣藏地層當量鉆井液密度具有很強的不穩定性,加上裂縫性地層用常規法堵漏無效,給鉆井施工帶來很大難題,漏涌同層。隨著地層的漏失的發生,地層壓力不斷上升,隨著溢流或鉆桿測試的進行,地層壓力又不斷下降,鉆井過程中很難建立正常循環。二、放噴原油法壓井對于TK424井,經過11次的常規壓井,在鉆桿內平推鉆井液52m3,立壓為12.5MPa,套壓13.8MPa,這時折算出的當量鉆井液密度為1.47g/cm3,耗時20d的壓井,漏失鉆井液和鹽水共計10000m3,針對這一具體情況,經過技術人員的認真分析,決定采用泄壓法壓井技術。經過對地面設備及井控設施的充分檢查后,采用泄壓法壓井技術,先采用10mm油嘴從鉆桿內“有阻”放噴1.24g/cm3的鉆井液37m3,接著放噴原油,套壓隨時間的變化見表2,防噴5h后套壓降為0,泄壓時間29h,噴出量600～800m3,關井立管壓力為2.5MPa環空形成真空(封井器沒有打開),在鉆桿內平推1.24g/cm3的鉆井液40m3,套壓立壓均下降為0,施工中壓力的變化見表3。通過泄壓,壓井成功起鉆。該井使用常規壓井方法無效,而且是井下情況越來越復雜,采用泄壓法壓井技術,一次成功。三、一次壓井施工資料顯示,美國在德克薩斯的奧斯汀地區,也遇到了很多這樣的井,為了對付這種定容性灰巖,采取欠平衡鉆井技術較好的解決了問題。為了進一步認識該構造,對TK424井實行了側鉆,具體井眼軌跡設計見表4。在整個水平段采用欠平衡鉆井,充分分析認為:(1)根據壓井情況,欠平衡鉆進一時也很難找到平衡點,在先期鉆進過程中將井涌頻繁,地層仍然出油、出氣,很容易使螺桿定子橡膠老化漲裂,因此必須嚴格控制螺桿的實際使用壽命。(2)在水平段實施負壓鉆進過程,力求建立正常的循環,找到壓力平衡點,盡可能在鉆進循環過程中不漏、不涌,特別是盡可能減少儲層的出油、出氣量,即避免井涌發生,避免出現套壓、立壓進行壓井作業,保證起下鉆作業時套壓、立壓為零。(3)用鹽水鉆進,黏度、切力較低,攜巖相對困難,容易在大斜度段、窗口和較長的水平段中部形成巖屑床,有可能導致卡鉆事故的發生,為了避免該現象的發生需采取以下措施:短起下:每鉆進30～50m進行一次短起下,盡可能把巖屑床拉散和處理在萌芽之中;稠塞頂替:每次短起下后或鉆進過程中出現蹩泵等現象,必須采取稠漿頂替,稠漿的具體用量根據井下情況現場決定;通井:每鉆進80～120m左右通井一趟,視井下情況適當增加通井次數。鉆具組合:149mm鉆頭+120mm的0.75°單彎+89mm箭形回壓凡爾2個+定向接頭+89mm無磁承壓鉆桿+89mm斜坡鉆桿40根+89mm的HWDP30根+89mm的DP50柱+311×410+127mm的DP柱+127mm斜坡鉆桿300m+下旋塞+133.35mm六方鉆桿。負壓值的設計:奧陶系地層壓力為1.08～1.10g/cm3,如動負壓值保持在0.5MPa,那么四開鉆井液密度為1.03～1.08g/cm3(根據該井5453.5～5544.33m鉆進過程中的漏失情況、井涌情況、節流壓井出口密度、測試情況等,把上限密度定在1.08g/cm3),鉆遇油氣層之后,原則上維持該鉆井液密度,但應根據實測地層壓力進行調整。措施后,順利在邊噴邊鉆的情況下完成該井施工,漏失鉆井液及鹽水2500m3左右,地層出油3000m3左右,完鉆壓井采取了直接泄壓,一直放到套壓為0,直接用1.08g/cm3鹽水一次壓井成功。隨后在TK846、TK806、TK746X等井中全部采用欠平衡鉆井和泄壓法壓井,全部一次性成功。四、定容性構造儲層技術(1)定容性油氣藏,其地層壓力具有較強的不穩定性,隨著