GS001-X井灯影组溢漏同存情况下精细控压钻井技术探讨

秦富兵， 朱仁发， 黄亚楼

(1中石油川庆钻探工程有限公司川东钻探公司 2中石油川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院)

四川盆地高石梯区块储层是近几年西南油气田开发的重要区块。该区块目的层灯影组埋藏深，岩性为碳酸盐，目的层大多发育良好,主要为构造缝、压溶缝和扩溶缝，表现为裂缝-孔洞型特征，储层硫化氢含量高，常规钻井使用较高的钻井液密度，普遍出现严重井漏、喷漏同存等井下复杂事故，出现窄安全密度窗口[1-4]。根据统计该区块大部分井均出现漏喷同存，复杂处理时间高于生产时间[1-2,5]，钻探作业生产时效低，复杂处理成本高，严重影响了油气开发经济效益。

GS001-X井位于高石梯潜伏构造GS1井区南高点，目的层为震旦系灯四上亚段，该井井下极易出现窄安全密度窗口、喷漏同存的井下复杂事故，为确保该井安全、顺利钻至完钻井深，实现地质目标，采用了精细控压微溢流监测、随钻压力测量(PWD)监控、控压起下钻+重浆帽等安全钻井技术。

1 GS001-X井灯影组钻井技术难点

1)储层安全密度窗口窄，易发生又喷又漏、漏转喷等井下复杂。

2)水平段长，储层段产层多，钻井过程容易形成无安全密度窗口状态，安全钻井作业难度大。

3)储层裂缝发育，钻井液漏失十分严重，常规堵漏方式效果甚微，钻进、起下钻、完井管串下入难度大，井控风险高。

4)高石梯灯影组气藏H2S含量高[6]，通过邻井对灯影组气藏开采发现，天然气中H2S含量大于15 g/m3。

2 钻井技术对策

2.1 钻井方式

钻遇裂缝地层时，根据裂缝自身特性及分布情况，建立井筒压力分布模拟，模拟井筒压力当量曲线，掌握不同裂缝处井漏、溢流状态，寻找安全密度窗口，优化精细控压钻井参数，确保复杂井筒压力状态下安全钻井作业。

2.2 井底压力监测

采用PWD及水力学计算方式结合，实时掌握井底压力变化情况，并结合地面微流监测装置，对井下当量循环密度(ECD)进行实时调整[2]。

2.3 起下钻方式

对于漏喷同存地层，最佳起钻方式是采用“控压起钻+重浆帽”，保持井筒微漏状态。

2.4 溢流与漏失复杂工况处理

控压钻井期间，如钻遇油气显示发现溢流立即关井求取真实地层压力，根据地层压力情况调整钻井液密度和控压值保持井底处于微过平衡状态，再进行控压钻进。

如果钻遇井漏，通过降低控压值、钻井液密度、降低排量等方式，寻找压力平衡点，再进行控压钻进。如果出现无安全密度窗口情况，则控制漏速在5 m3/h以内微过平衡钻进，否则进行堵漏提高地层承压能力。

3 GS001-X现场应用情况

3.1 井身结构与钻具组合

3.1.1 井身结构

GS001-X井为水平井，设计井深6 090 m，设计水平段830 m，实际完钻井深5 822 m，水平段长772 m。因井下复杂情况提前完钻，GS001-X井实际井身结构如表1所示。

表1 GS001-X井实际井身结构

3.1.2 钻具组合

Ø149.2 mm PDC钻头×0.23 m+Ø120 mm 1.25°弯螺杆(无扶正器)×6.24 m+Ø311 mm×310回凡(2只)×0.80 m+Ø311 mm×311双公×0.3 m+Ø120 mm WPR短节×3.4 m+Ø120 mm专用无磁×5.84 m+无磁×9.46 m+悬挂短节×0.96 m+Ø88.9 mm加重钻杆(1柱)×28.4 m+旁通阀×0.38 m+Ø88.9 mm加重钻杆(2/3柱)×18.69 m+Ø88.9 mm钻杆(120柱)+Ø311 mm×410接头+Ø127 mm钻杆(66柱)+Ø411 mm×410回凡+Ø127 mm钻杆。

3.2 现场应用

GS001-X井采用密度1.08～1.20 g/cm3的钻井液对四开5 050.00～5 822.00 m井段进行精细控压钻井作业，作业期间钻遇6个漏层及1个气层。实现了在窄安全密度窗口下的裂缝储层进行安全钻井的目标，发挥了积极重要作用。

3.2.1 钻遇漏、气层的处理

本井采用密度1.19～1.20 g/cm3的钻井液由井深5 050.00 m开始钻进，钻至井深5 113.00 m出现井漏失返，通过环空液面监测仪测量环空液面高度约60 m，测得漏失压力系数1.18，气层压力系数1.15，随后降低钻井液密度至1.12 g/cm3，保持井底压力当量密度为1.16～1.17 g/cm3进行控压钻进，停泵接立柱过程控制套压3～3.5 MPa，避免地层流体进入井筒。

当钻至井深5 124.00 m，发现气显示层，气层压力系数约1.15。

继续钻至井深5 341.00 m，通过精细控压微溢流监测发现，漏速从3.2 m3/h↑21.4 m3/h，停泵关闭节流阀，套压由3 MPa↓1.5 MPa，测得漏失压力系数约1.15，随后将钻井液密度控制在1.10 g/cm3。

现场通过对PWD的实时测量监控，发现第一个漏层孔隙压力系数与第二个漏层漏失压力系数相当，而漏层之间的循环摩阻当量约0.02～0.03，若要控制第一个漏层(井深5 113.00 m)不出气，则第二个漏层(井深5 341.00 m)处的循环当量约1.17～1.18 g/cm3，必将造成更加严重的井漏。同时，由于地层裂缝发育，漏失量大，无法在裂缝处施加过高的当量压力，当钻至井深5 341.00 m时，井底当量密度由1.162 g/cm3↓1.154 g/cm3，通过水力学计算分析，井深5 113.00 m处的压力当量密度为1.132 g/cm3。

此作业井段已形成无安全密度窗口状态，现场根据地层出气和井漏情况，调整套压1.5～2 MPa，控制漏速2.0～6.8 m3/h，地层出气量300～400 m3/h，达到溢漏平衡状态。

随后，分别继续在井深5 648.1 m、5 790 m、5 795 m和5 816 m钻遇井漏，且在井底处的压力当量密度始终为1.150～1.154 g/cm3，使得上部井段的井筒压力当量密度始终小于1.15 g/cm3。通过水力学计算分析，在井深5 113.00 m处的压力当量密度为1.071 g/cm3，处于严重欠平衡状态，并且气层越来越多，出气量越来越大，钻进过程出气量达到3 000～3 500 m3/h，出口火焰持续保持在8～10 m。

现场多次出现因气量过大无法钻进，采用全井反推方式处理。后期从井控安全考虑，最终钻至井深5 822 m完钻。

3.2.2 起下钻

对于裂缝漏失层，目前最佳起钻方式是采用“控压起钻+重浆帽”，保持井筒微漏状态。

控压循环排气：本井钻至井深5 468.00 m，起钻更换钻具组合和钻头。此时，已在5 113.00 m、5 124.00 m和5 341.00 m三个井段钻遇漏层和气层，稳定时漏速约2.0～6.8 m3/h，为确保起钻安全，需将井筒内气体排净。

循环排气时，套压由钻进时的1.5～2 MPa↑3～3.5 MPa，依然不能将井筒内的气体排净。现场判断由于井漏，在井底控压循环，其上下段漏层始终分别处于欠平衡和过平衡状态，上段漏层一直出气，因此无法排净井筒中的气体。

根据地层特点，采用了带压起钻至管鞋，再控压循环排气，一方面保持井筒微漏状态，避免地层流体继续进入井筒；另一方面，通过循环将钻头以上的气体排净。

控压起钻+重浆帽起钻：根据储层压力系数1.15，采用1.10 ～1.12 g/cm3的钻井液井口控压2.0～3.0 MPa，保持井底压力当量密度约1.2～1.21 g/cm3。经精细控压流程控压起钻至盖帽井深，注入重浆，保持井底压力大于气层压力约3 MPa，再吊灌起钻，每3柱灌1.10～1.12 g/cm3的钻井液一次，每次多灌0.1～0.2 m3。当起钻至井深546.12 m发生溢流，随后反推密度2.02 g/cm3和1.10 g/cm3的钻井液101 m3，完成起钻作业。

经分析，由于地层漏失速率大，且钻井液黏度低，气体上窜快，致使每起钻3柱灌浆一次时间间隔长，可能已经造成井底欠平衡状态。后期改为每柱灌浆，并多灌0.1～0.2 m3，再未出现过起钻溢流的现象。

下钻：下钻过程采用常规下钻方式，并实时监测流体返出状况，若发现溢流则进行控压下钻。下钻至套管鞋后，采用1.10 g/cm3的钻井液全井反推，再带压下钻到底。

3.3 安全钻井技术应用效果

1)本井钻遇多条裂缝时，掌握不同裂缝处井漏、溢流状态，同时按照井控要求防止气侵，优化精细控压钻井参数，合理调节井底压力，保持井底相对稳定的微过平衡状态，实现了在灯影组多裂缝储层的安全、高效钻探作业。

2)本井在溢、漏同存的储层中将精细控压钻井技术能力发挥到了最大，完成了772 m水平位移进尺，不仅实现了地质目标，也为精细控压钻井技术在高石梯地区灯影组地层的推广应用打下了良好的基础。

3)本井采用精细控压钻井技术，通过合理分析井下情况，制定有效措施，完成了地质目标，完井后测试产量高达116.4×104m3/d，为高石梯单井测试之最，同时也为将来精细控压钻井技术开发高石梯灯影组多裂缝储层总结了经验。

4 结论与建议

1)在同压力系统储层，钻遇多个裂缝漏层时，由于裂缝之间存在摩阻当量，会减小作业井段之间的安全密度窗口范围，甚至达到“零”窗口或“负”窗口状态。此时，需要根据裂缝储层特性，有控制地采用“微漏”或“微欠+微漏”的钻井方式，既避免严重井漏发生，同时又控制地层出气量，防止井控事件发生。

2)针对该井窄安全密度窗口、无安全密度窗口、钻井液漏失严重储层，井控风险高。建议在类似储层钻井过程中，在MWD正常的情况下，LWD出现问题时尽可能发挥地质钻井一体化优势，减少起下钻趟数。

3)针对裂缝发育、井漏严重的储层，在注入重浆帽后，由于井漏，井筒压力快速降低至地层孔隙压力，可能在短时间内形成欠平衡状态，从而造成起钻过程溢流风险。针对该类地层，吊灌起钻时建议将“每起钻3柱吊灌钻井液1次”改为“每起钻1柱吊灌钻井液1次”，且多灌1.5～2倍钻具体积量。