浅气区长井段取芯井钻井井控技术研究与应用

勾广洲

（大庆钻探工程公司钻井二公司，黑龙江大庆 163413）

为了有效评价待钻区主力油层剩余油情况，摸清浅部地层浅气层的分布情况，为该区块布井做出有力指导，设计L5-P201井进行浅部地层和油层两段取芯施工，设计取芯800m，待钻井地理位置位于采油六厂北外环路北侧410m，作业大队西侧500m,设计井600m范围内共有注水井套损16口，套损类型主要为变形（6口）、错断（7口）、外漏（1口）、破裂（2口），且浅气层充分发育，钻完井施工中井控风险较大，因此，开展浅气层长井段取芯井钻完井井控技术研究，对在该区块钻完井的施工具有重要指导意义。

1 L区块浅气区地层难点提示

（1）井控风险级别：设计井位于浅气外扩区域，为二级井控风险井。

（2）防 碰 提 示：设 计 井 距 老 井L5-2701（X：68437.00,Y：14422.00）井39m，L5-PS2708（X：68383.00,Y：14485.00）井54m，注意防碰。

（3）设计井位于浅气区、气顶气区，施工时注意防喷；L油田历年来多次发生井喷复杂，特别是固后井喷，井喷防控工作尤为重要。

（4）S尔图、P花、G台子油层受注水开发影响，存在异常高压，钻井过程中存在油气水侵、井涌、井喷风险。

（5）S一组、P一组破裂压力较低，施工时注意防漏。

（6）L油田由于长期注水开发，高渗主力油层水洗严重，长期冲刷，造成胶结物逐渐减少胶结强度下降，地层稳定性降低，易出现井径扩大，影响测井和固井质量。

（7）该井位于浅气层区，需要多次起下钻取芯作业，要求每次起钻密度加至设计上限，观察好井口，严防起钻抽喷。

2 浅气层长井段取芯井井控技术难点研究及对策

为了有效控制浅气层长井段取芯井井控风险，提高钻完井施工时效，通过地层压力预测、钻关方案及钻井液密度设计、精细地层压力预测、井控措施保障、工程技术方案制定、钻井液技术保障等方面的研究，降低了浅气区长井段取芯井钻完井施工井控风险，现场应用后达到了安全高效施工的目的。

2.1 精细气层压力预测

准确预测气层、储层的压力，并根据预测结果准确确定钻完井施工中钻井液的密度，可以有效保证钻完井施工井控安全，预防井下复杂的发生。

气库内气层处于相对密封的环境，气层压力与气井的生产状态密切相关。为了确保气库密封，气层的压力略低于气库外部的地层压力，在正常生产条件下，控制气层压力波动范围在1MPa以内。钻井期间，注气井停住7d后的稳定井口压力可以作为推算气层压力的主要依据。在气井内无液柱的情况下，井口压力直接反映气层压力，如果气井内有液柱，则气层压力为液柱压力加井口压力，根据气层压力预测结果确定钻井液密度设计方法，保证钻井安全。根据气体特点，待钻井气层压力系数可以用公式进行计算：

式中：ρ——气层压力系数；

P——气层压力，MPa；

H——气层埋深，m。

L6-PS1508井2017年1月萨一组气层的预测压力系数：

2.2 地层压力预测

2.2.1 地层压力情况

浅气层取得1口井原始地层压力资料，相关数据如

由表1可以看出，该区块产层中部深度599.5m，地表1 所示。层压力6.14MPa,压力系数1.04。

表1 邻区产层实测压力表

设计井600m范围内注入井测压5口，压力系数1.42～1.95；采出井测压6口，压力系数1.03～1.24。

根据对钻井区块地层压力测试资料分析，结合浅气层发育情况、注水井动静态资料、断层发育情况及以往已钻井的资料综合分析，设计井压力系数预计1.50左右。

2.2.2 地层破裂压力情况

设计井区块实测地层破裂压力情况：S二组最低破裂压力梯度为1.77MPa/100m；S三组最低破裂压力梯度为1.78MPa/100m；P一组最低破裂压力梯度为1.36MPa/100m；P二组最低破裂压力梯度为1.67MPa/100m；G一组最低破裂压力梯度为1.66MPa/100m；G二组最低破裂压力梯度为1.53MPa/100m。

2.3 钻关方案及钻井液密度设计

（1）设计钻关方案。为有效降低钻井期间的地层压力，确保钻井安全，对距设计井450m以内的注水井实施钻关降压，300m以内范围的注水井建议提前7～15d，井口剩余压力不高于2.0MPa；300～450m范围的注水井井口剩余压力不高于3.0MPa

注：采油厂要求钻关范围300m，15d，共计关井15口。

（2）钻井液密度设计。

一次开钻：设计井要求混浆开钻，钻井液密度控制在1.40～1.45g/cm3。

二次开钻：设计井位于浅气区及气顶气区，要求泥浆开钻，钻井液密度控制在1.40～1.45g/cm3。

油层钻井液密度：预计钻井液密度在1.55～1.60g/cm3，实钻时可根据注入井钻关降压、油气水显示等情况进行适当调整。

2.4 浅气区长井段取芯井井控技术保障措施

（1）本井升级管理，按一级井控风险井管理。

（2）井控专职人员24h驻井监管。

（3）安装21MPa单闸板防喷器，节流管汇及钻井液回收管线。主放喷管线接出井口50m，放喷口前挖4m（宽）×10m（长）×2.5m（深）排污池，并在远端设置挡墙。预留副放喷通道，并备用钻杆及基墩。

（4）现 场储 备 加重 材 料30t、1.80g/cm3钻 井液40m3，储备钻井液罐有搅拌和处理装置，并有外输设备。

（5）各次开钻过程中，钻井液密度不低于下限，起钻密度达到设计上限。

（6）从一开开始坐岗，坐岗至完井固井候凝结束为止。起钻钻井队值班干部全程参与坐岗，与驻井专家共同负责。

（7）起钻速度不大于0.5m/s（浅气层起钻速度不大于0.2m/s），每起3柱钻杆或1柱钻铤向井内灌注一次钻井液，并核对灌入体积。灌入量小于钻具体积时，接方钻杆循环。

（8）钻具泥包、井眼不畅起钻，接方钻杆循环处理，悬重、泵压正常后，用方钻杆以甩单根的形式甩2柱，正常后方可恢复正常起钻。

（9）二开前，四个钻井班组熟练掌握钻进、起下钻杆、起下钻铤和空井四种工况下的防喷演习。

（10）钻井施工期间，钻井队干部24h井场值班，检查岗位井控职责履行和制度落实情况，发现井控问题隐患，督促立即整改。

（11）班组每班检查防喷器各部位螺栓是否紧固，工程技术员对井控设备负全面责任。

（12）每起钻前活动备用旋塞阀、防喷器闸板及液动放喷阀，充分循环井内钻井液，使其密度均匀，进出口密度差不超过0.02g/cm3。

（13）井内有钻铤或泥包钻具时，每次起钻至500m、140m循环钻井液一周，并测量返出钻井液密度，直至与进液密度相符。

（14）起钻完及时下钻，检修设备时应保持井内至少有200m钻具，严禁在空井情况下检修设备。

（15）各次取芯筒出井后，防喷立柱入井，并关闭旋塞阀，安排专人观察井口，发现溢流立即关闭防喷器。下入取芯筒前，打开旋塞阀，防喷立柱起出井口，置于待命位置。

（16）发生井涌、井喷险情时，打开液动放喷阀，关闭闸板导流放喷，配制原钻井液密度附加0.2g/cm3、体积为井眼容积2倍的压井液循环压井。

（17）本井为浅气区高危井，验收不合格，严禁开钻。

2.5 浅气区长井段取芯井工程技术方案

2.5.1 取芯过程技术要求

（1）取芯钻头接近井底时，要缓慢地转动钻具，钻压（5～10kN）由小到大地钻进，待钻完0.2～0.3m后，方可逐渐加至设计钻压钻进，送钻力求均匀，严防溜钻。取芯钻进中，无特殊情况，钻头不得提离井底，尽量避免中途停钻。

（2）取芯钻进最后0.3～0.5m，要比原钻压增压1/4～1/3钻进，使岩芯变粗，利于岩芯爪抓牢岩芯。割芯时上提拉力，不超过原悬重150kN。如上提钻具超过钻具压缩距，而不增加悬重，应起钻。

（3）取芯筒管径较粗，钻进过程中井眼扩大率小，井内环空通道窄，取芯过程中要求低泵压，泥浆返速低，造成岩屑清理不干净，因此要求切实维护好泥浆性能，按要求加入润滑剂，割芯显示明显的情况下，割芯结束后循环一周，充分返出井底岩屑，避免发生卡钻事故和下钻不到底的现象。

（4）起钻做到操作平稳、轻提轻放、慢卸，防止钻具猛烈摆动。

（5）起钻到岩芯筒时，在卸取芯钻头之前，应先把密闭丝堵卸掉，防止出现意外。

2.5.2 工程事故预防

（1）加强钻井液管理，要求钻井液密度达到设计上限值，确保井控安全；维护好钻井液性能符合设计要求，提高钻井液润滑性和抑制性，严格控制钻井液失水，使用好固控设备，清除钻井液中的无用固相含量，保持井筒清洁畅通，防止钻铤、钻头与稳定器泥包；

（2）钻台工具钳头、钳牙、榔头、扳手、螺栓及其他小工具要加强管理，明确数量，使用过程中必须有系尾绳、保险链等措施，在钻进过程中井口不允许有任何无关工具，起完钻后井口要及时盖好，保护好井口防止井下落物；

（3）钻进期间副司钻要密切注视泵压的变化，如有异常或设备出现问题时应停钻检查。因故中途停钻时，有条件要循环钻井液一周后停泵或想办法活动钻具，或将钻具起到安全井段，如打开油层，能起钻的，必须要起到油顶以上，钻具在井内静止时间不超过3min，上提下放不少于5m；因故不能活动时，及时用拖拉机活动钻具；

（4）起下钻施工中要严格遵守操作规程，确保安全；由于本井存在浅气层发育，要求起钻速度控制在0.1m/s以内（即起出一柱钻具时间在3min以上），增加副司钻和泥浆大班双坐岗，确保杜绝井控险情发生；如起钻遇卡或下钻遇阻上提或下放不得超过或低于原悬重100kN，否则要尽快接方钻杆循环钻井液、划眼或上下活动钻具，直至恢复正常；

（5）每取芯40～50m通井划眼，通井下钻过程中有遇阻显示时，接方钻杆开泵循环上提下放或划眼，待遇阻显示消除后方可继续下钻；

（6）通井到底后进行短起（起至取芯段顶），清除井壁虚泥饼，保证井眼畅通，井底清洁；

（7）完井电测起钻前循环钻井液三周以上，保证井底钻屑充分返出并处理好钻井液性能后方可起钻。

3 结论

（1）浅气区长井段取芯井钻井井控技术研究与应用能够有效降低钻完井过程中的井控风险，实现了高效安全钻井的目的。

（2）精细气层压力预测技术能够精确预测地层压力，实现钻井精准钻关和钻井液密度精确设计。

（3）浅气区长井段取芯井工程技术方案与复杂事故预防能够有效保障钻完井施工的顺利，预防井下复杂的发生。