充氮钻井液欠平衡技术应用简介

张海潮

【摘 要】本文重点介绍Raudhatain油田第一口欠平衡井在设计和施工阶段的各项技术措施关键指标，作为欠平衡设计和施工的参考。

【关键词】全过程欠平衡；充氮钻井液；Raudhatain油田；裂缝低压储层

一、Raudhatain油田基本情况

Raudhatain油气田位于科威特北部，是科威特国家石油公司新开发的主要油藏，埋深3000m左右，通常采用三级井身结构，其中三开Burgan和Wara是主要产层，在产层之下SHUAI

BA层属重油层，地层孔隙度0.025%～0.5%，渗透率1～3达西，地层压力23.75Mpa，地层压力系数0.86，储层温度91℃，地层CO2含量8%，属碳酸盐储层，驱采机理是气举，该层为裂隙发育的白云石灰岩地层。所钻井9口过平衡井中，在SHUAIBA地层时发生钻井液失返性漏失，漏失时钻井液密度1.02g/cm3，漏失钻井液约570m3/井，并且在SHUAIBA测井无明显油气发现。为避免在SHUAIBA（重油层）发生钻井液失返性漏失同时验证SHUAIBA重油层油气显示，科威特国家石油公司在RA406井选用充氮钻井液全过程欠平衡技术（欠平衡钻进段2717.29m～2796.01m），并选用MWD+PWD随钻测量地质参数，加深对Raudhatain油田SHUAIBA地层高度裂隙发育石灰岩油藏的地质认识，探索利用欠平衡钻井技术开发微裂缝的低压储层和裂缝型储层，以达到Raudhatain油田增产、稳产效果。

二、全过程欠平衡设计

（1）全过程欠平衡钻井存在难点分析。在钻进、起下钻和测试多环节实现全过程欠平衡；随钻地层压力监测对充氮钻井液全过程欠平衡钻井方式优选有挑战。（2）钻井液设计。基液及充气量设计设计。配方：清水+0.2-0.3NaOH+0.2%石灰+0.1-0.3%聚合物+0.05-0.1%缓蚀剂EMEC-Coat-B+1-2%油层保护剂；基液性能：漏斗粘度：30S～32S，密度：1.01-1.03g/cm3，pH10～11。钻柱内气体的体积分数（GVF）必须控制在20%以内。（3）欠压值控制设计。欠压值通常设定为预测地层压力值递减10%～20%范围内，综合考虑RA406井储层的类型和岩性特点、储层的压力和产量大小、欠平衡设备的可靠性等条件后，设定的欠平衡钻进井底循环压力BHCP目标值为20.47Mpa，欠压差：2.28Mpa，欠压幅度10%。为了充分诱引地层流体，预定的最大钻井液循环欠压值为6.84Mpa，欠压幅度30%。在欠平衡作业窗口以内，基液注入量和氮气注入量分别选定为1136L/min和35Nm3/min，即能达到设定的10%欠压差。通过选用合适的水眼，调节液控节流阀，控制立压来实现欠平衡及回压控制。（4）欠平衡设备。空压机（900SCFM，350Psi）4台，空气冷却装置1套，膜制氮机（2000SCFM 200Psi）1台，低增压机（1500Psi）1台，高压增压机（5000Psi）1台，旋转控制头（美国Wiilamas的7100型旋转控制头，静压35MPa，动压17.5Mpa）1套，紧急关停装置1套，井下套管阀（DDV）1套（抗内压强度35MPa），欠平衡节流管汇1套，取样装置1套，液器分离器1套，排气管线1套80米，自动点火装置1套。

三、现场施工

（1）充气欠平衡钻井。第一趟钻具组合下入到底以后，注入基液1136L/min，注入低温氮气39m3/min。保持两相流循环6小时，确保充气钻井液循环均匀。此时，井底压力测量工具记录BHCP达到20.96Mpa，多相流模拟软件计算泥浆当量循环密度0.88g/cm3，与实测数据相符。欠平衡钻进的最初阶段，钻速控制在5m/h以内，钻进至井深2724.01m，进尺6.72m。循环钻井液2h，井底循环压力无变化，井口回压0.68Mpa。提高氮气注入量最高至45m3/min，继续循环2h，井底循环压力最低达到19.33Mpa，欠压幅度最大达到15%，继续循环2h后起钻。期间注入和返出液相平衡且稳定，气测全烃有显示。起钻完毕后，更换钻具组合，按照钻进设计，继续开展取芯钻进、钻进等作业。（2）充气接单根。接单根期间，供氮气设备始终正常运行。接单根时，控制转速，旋转和上下活动钻具，循环10min，关泵停止注入基液，继续注入氮气直到将充气钻井液顶至第一个回压凡尔以下，旁通氮气，使用专用泄压工具进行泄压，确认钻杆内气体已经被泄压至零，接单根。（3）起下钻。起钻之前，至少循环两个周期，充分清洁井眼，使井下固相小于1%。注入液相钻井液直至钻柱内只有单相流体，立管压力泄压到零，缓慢进行起钻作业直到钻头到达DDV以下2个立柱深度。观察指重表和控制管线压力表以确定井底钻具组合没有挂拉DDV。如果出现挂拉现象或者出现压力显示，停止起钻。继续缓慢进行起钻作业，直至钻头在DDV以上2个立柱位置，关闭DDV阀，将环空压力泄压至50psi，确认DDV关闭良好，然后正常起钻。（4）欠平衡测试。在欠平衡钻进至2738.38m、2747.77m、2796.01m井段，分别进行了钻井液循环诱引测试。在2738.38m、2747.77m井段欠压幅度最大15%，循环时间2h，没有明显油气显示，较少地层盐水，未对井底循环压力和井口回压造成影响。在2796.01m井段，基液和氮气注入流量逐步调整为230gpm和42.37m3/min，记录井底循环压力值稳定在16.84Mpa，欠压稳定在5.91Mpa，欠压幅度26%，井口回压2.41Mpa。循环一周后，气测全烃值逐渐升高，坐岗观察发现溢流。保持基液和氮气注入速度继续循环，井口回压逐渐增大至3.69Mpa，四相分离器记录液相溢流速度32.5m3/h，火炬塔自动点火燃烧。溢流速度和井口回压在可控范围以内，保持基液和氮气注入速度循环8小时，井口回压逐渐降低，稳定在3.26Mpa，液相溢流速度不变。

总之，（1）整个施工过程中，井底ECD都控制在0.86g/cm3以下，成功实现了全过程欠平衡施工作业；同时又有效控制了井底负压值，保证了井壁稳定和井下安全。（2）在钻进过程中，通过控制注气量在20%以内，较好满足MWD+PWD收集储层数据，为储层油气评估提供了依据。

参 考 文 献

[1]赵小祥.沙特MTLH-1井全过程欠平衡钻井技术[J].石油钻探技术.2010（9）

[2]陈勋.前34井充氮气欠平衡钻井设计与施[J].石油钻探技术.2010（7）