控压钻井技术在HHW2013井应用

刘永伟，李永刚，毛德森，黄学刚，李德华

（1.西部钻探钻井工程技术研究院，新疆克拉玛依834000；2.新疆油田分公司开发公司，新疆克拉玛依834000）

火烧山油田目的层二叠系平地泉组以泥岩和粉砂岩为主，储层直劈裂缝较发育，压力窗口窄，钻井液密度选取困难，常规钻井漏失频发，随钻堵漏易造成储层污染，压力激动易导致井壁失稳。且该地区长期注水开发，部分区域异常高压，易发生溢流，井控风险高。

聚合物钻井完井液体系（HRD）为无土相钻井液，具有弱凝胶流变特性、双重破胶、抗污染能力强等特点，能有效减少漏失，最大限度降低储层伤害。

控压钻井技术（简称MPD）是通过使用小于地层压力系数的钻井液密度，应用自动节流回压控制技术，实现钻进、停泵、接单根、起下钻工况下井筒压力控制在安全压力窗口范围内，从而有效地解决窄密度窗口、压力敏感地层难以克服的漏涌同层和井壁坍塌等复杂钻井问题[1]。

1 HHW2013井基本概况

准噶尔盆地东部隆起帐北隆起带火烧山油田，其主要目的层为平地泉组P2p，部署水平井目的层为P2p2H2油藏；H2油藏储量未动用区原始地层压力14.26MPa，压力系数0.97。

HHW2013井是新疆油田公司部署在火烧山油田的一口水平井采油井，设计井深1897.10m，垂深1355.57m，设计水平段长400.50m，目的层位为二叠系平地泉组，三开采用聚合物钻井完井液体系（HRD），设计钻井液密度1.10～1.50g/cm3，为实现钻井安全和勘探开发的目标，HHW2013井采用控压钻井技术，其实钻井身结构如图1所示。

图1 HHW2013井实钻井身结构示意图

2 HHW2013井难点分析

（1）火烧山油田目的储层直劈裂缝较发育，压力窗口窄，钻井液密度选取困难，常规钻井漏失频发，随钻堵漏易造成储层污染，压力激动易导致井壁失稳。邻井HHW2016、HHW2018和HHW2020井主要钻井复杂为井漏。

（2）火烧山油田长期注水开采，部分区域异常高压，原始压力系数0.97，实测0.75～1.23，易发钻井溢流，井控风险高。邻井HHW2006井储层段共发生溢流3次，其中2次为油气溢流，一次为水溢流；HHW2017井储层段发生一次油气水溢流；HHW2019井储层段发生一次水侵。

（3）采用随钻+停钻堵漏，造成储层污染，不利于后期采油作业，影响单井产量；单纯使用储层保护钻井液，或者加强封堵功能不能解决溢流后压井漏失的问题，导致大量的非生产作业时间；单纯堵漏，钻开新地层重复漏失的问题。

3 HHW2013井控压钻井技术应用情况

3.1 控压钻井技术优势

控压钻井系统，采用闭环控制原理，可自动精确控制井筒环空压力，有效解决窄密度窗口钻井过程中出现的喷、漏、塌、卡等复杂的发生。

（1）通过微流量监测与节流控制调节联动，进行井筒微溢流和微漏失测试。测试结合环空压力采集，可实现对地层漏—涌压力边界的实时测试，准确刻画出所钻目标井段的压力窗口。

（2）通过各分系统的联动配合，可实现钻进、接单根、起下钻过程中的井底压力平稳衔接，精确控制井底压力处于安全压力窗口以内。

3.2 HRD钻井液体系优势

（1）储层保护性能：无土相避免了高分散的粘土颗粒对储层的损害，最大限度降低固相对储层的伤害；双重破胶有效解决了屏蔽暂堵、大分子聚合物吸附引起的储层损害。

（2）独特的流变性：弱凝胶流变特性解决了水平井钻完井液的悬浮、携岩问题。

（3）强抑制性：聚胺抑制剂与KCl等协同作用抑制了地层粘土水化分散，且体系抗污染能力强，在地层流体进入后钻井液后仍能保持良好的钻井液性能，有利于实施控压带压作业。

（4）随钻拟合封堵：其弱凝胶特点还能使钻井液在裂缝内快速形成封堵，有效减少地层漏失，是控压防漏工作的有效屏障。

3.3 安全压力窗口建立

通过对HHW2013井已钻邻井复杂情况分析，该井储层地层孔隙压力范围0.97～1.15g/cm3，地层漏失压力为1.26g/cm3，属于窄安全密度窗口，钻进易发生“先漏后涌”，甚至反复堵漏，反复漏失的钻井复杂问题。

3.4 水力参数模拟

应用控压钻井水力模拟软件进行循环和静止状态的模拟，确定起始控压钻井密度为1.12g/cm3，循环时井口加回压0MPa，停泵时井口加回压0.7MPa，保证井底压力ECD值一直维持在1.19左右，以规避压力波动。

3.5 应用情况

（1）为最大限度地保护油气层，本井自1178m开始使用钻井液密度设计低限1.12g/cm3起步，钻进时井口回压0MPa，接单根时井口回压0.6～0.8MPa（如图2所示），维持井底压力当量钻井液密度1.19g/cm3，减少井底压力波动，预防可能的井涌与井漏的发生。

图2 HHW2013井控压接单根压力曲线图

（2）钻进过程中实时监测出入口流量变化，快速判断井漏、溢流，通过回压调整快速控制；调整回压进行微漏失测试，进一步准确确定所钻井段地层压力窗口，从而确定合理的控压值与钻井液密度。

（3）控压提下钻+高粘度气滞塞+重泥浆帽的方式压稳地层，维持井底压力平稳。

本井在实钻过程中，根据现场具体情况，对控压起钻中的重浆帽工艺进行了优化，当钻头在井底时将稠塞及重浆提前打入钻具内，再进行控压起钻，整个过程中，稠塞及重浆一直在钻具内（如图3所示）。由于钻具内外形成了压差，整个控压起钻过程中，保持了钻台面清洁，提高了工作效率。控压起钻至预定井深，顶入控压钻井液将重浆顶至环空预定位置，井口压力逐渐降至0，替浆完成，常规起钻。

4HHW2013井控压钻井效果分析

（1）HHW2013井通过使用控压钻井技术有效解决了目的储层钻进过程中又漏又溢的钻井难题，钻井过程中井壁稳定无掉块，电测通井（带扶正器）一次性到底，实现了零复杂、零漏失，减少非生产作业时间，提高了钻井效率。

（2）HHW2013井通过实施控压钻井技术和优化钻头，机械钻速显著提高，平均机械钻速达6.44m/h，相比同区块的平均2.71m/h提升了116%，钻井周期由原来平均19d缩短为9.17d（如图4所示）。

（3）HHW2013井通过应用控压钻井技术进一步摸清了该区块地层压力情况，将钻井液密度降至1.12g/cm3，较邻井当量密度低0.26g/cm3以上，钻井过程中油气显示活跃，有效保护了储层，随钻气测明显，最高13.1×104ppm（如图5所示）。

5 结论及认识

图3 HHW2013井重浆帽工艺示意图

图4 HHW2013井钻井周期对比图

（1）控压钻井技术+HRD钻井液体系能够有效解决该油田溢漏频发的钻井难题，减少非生产作业时间，缩短钻井周期，节约钻井成本，值得大力推广应用。

（2）通过控压钻井技术的应用，有效降低了该区块使用钻井液密度，取得了显著的储层保护效果。

图5 HHW2013井储层段气测显示图

（3）建议火烧山油田水平井优选水平段钻头，尽量减少储层井段钻进趟钻数，缩短钻井周期，提高储层保护。

[1] 陈若铭，伊明，杨刚.精细控压钻井系统[C]//石油科技论坛，2013：55-61.