南海西部窄压力窗口低渗高压地层应对方法

2024-04-11贾轲

石化技术 2024年3期

贾轲

中海油能源发展股份有限公司工程技术湛江分公司广东湛江 524000

南海西部莺琼盆地高压低渗地层广泛发育，且多为低渗地层。这种低渗地层明显的特点就是在泥浆比重低于孔隙压力的情况下揭开，开泵状态没有溢流，关井短时间内没有套压，有时候甚至在比重低于孔隙压力 0.2 的情况下（视地层低渗的程度）循环也没有溢流产生，关井没有套压，造成已经压稳了地层的假象，而循环背景气高或者单根气明显，在起钻的中途发现灌浆量偏少甚至出现溢流的情况。这时可以通过观察气测和静止状态观察溢流的情况来摸清楚地层压力，然后继续提高泥浆比重至平衡地层压力。而高温高压井通常伴随着作业窗口小的特点，通常地层还没有压稳的情况下就发现已经没有继续提搞泥浆比重的窗口，进一步提比重会造成地层漏失[1-2]，这时通常只能起钻进行下一步作业（通常是下光钻杆弃井、电测、下套管等），但是在没有压稳的状态下起钻进行下步作业又有井控风险，此时需要对起钻进行下步作业的风险进行评估。

1 压力摸索方法

1.1 静止观察法

通常情况在没有压稳的情况下停泵是会有溢流，那么对于低渗地层也一样，只是高渗地层表现的更为明显。半潜式平台可能会受升沉的影响，但是升沉只是短时间内影响，几个周期的就能将受升沉影响的那部分隔水管内的泥浆完全排出，一般不超过半小时。所以停泵超过半小时后还继续有稳定的返出且没有减小的趋势，那么明显就是没有压稳，静液柱压力小于地层孔隙压力。返出的大小取决于地层的渗透性以、孔隙压力与泥浆液柱压力的差值以及揭开的目的层厚度。例如南海西部崖城 23-X 井，目的层压力实测压力系数 2.25，以2.08sg 揭开以后，循环没有溢流，但停泵后溢流明显，溢流速度约 1.0 方/小时，如图 1-a）。将比重提高至 2.15sg 后，停泵溢流速度 0.67 方/小时，如图 1-b）。最后提高比重至 2.25sg 时静止观察才没有溢流。

但是静止观察的方法只能定性的判断地层压力大于静液柱压力，如果靠每周增加泥浆比重 0.01 的方法去摸索地层压力则需要花大量的时间。如果需要快速且准确的摸索出地层压力，还需结合气测值来判断。

图1 不同溢流速度下返出口流量示意图

1.2 气测值判断地层压力系数方法

南海西部高温高压探井通常采用的井身结构是采用 8-1/2in 甚至更小尺寸的井眼去钻探目的层。循环状态下如果压稳的情况对应的循环气测值通常小于2000×10-6（经验尺寸越大，砂层暴露面积越大，相应的循环气测值越高），也就是说如果循环气测值大于2000×10-6，对应的这个循环ECD是没有压稳地层的。如果欠比重揭开了高压层，那么在逐渐提高比重的过程中 ECD 也是逐渐增加，相应的气测值会逐渐降低，当ECD 增加到对应一个迟到时间返出的气测低于2000×10-6时，这个循环对应的 ECD 值就非常接近于地层的压力系数，南海西部的多口井已经得到了应验[3-4]。

以崖城23-X井为例，采用 2.08sg 的比重揭开压力系数2.25的高压低渗地层后，循环状态下没有溢流，循环 ECD2.11g/cm3，对应气测高于80000×10-6，逐渐提高比重的过程中 ECD 也逐渐增加，对应的气测值也逐渐下降（如表1），当ECD达到 2.25 g/cm3时，气测值首次低于 2000×10-6，最后实测高压层压力系数 2.25。当然也可以根据停泵以后单根气的情况去评估地层压力，如果没有明显单根气，那么地层就压稳了，但是单根气需要停泵且循环一个迟到时间后去观察，所以效率上低于直接从观察 ECD 对应的气测值去判断。

表1 循环 ECD 对应的气测值

表2 不同钻井液比重下的溢流速度

实力现场作业过程中，是结合了静止观察溢流及读取ECD对应的循环气测去综合判断地层压力，在乐东及东方区域的多口高温高压井已经应验其准确性。

2 高压低渗地层未压稳工况下的决策方法

第1部分阐述了高压低渗地层摸索压力的方法，但由于高温高压井通常窗口窄，在提比重过程中可能就发现没有窗口再继续提比重，但是地层还未压稳，再提比重就有漏失风险。这时就只能进行起钻下一步作业（通常为下光钻杆弃井、电测或者下套管），但这又有井控风险，所以在进行下步作业前就要对井筒在极限比重下的安全时间进行评估，以保障下步作业安全。

由于没有压稳，所以静止状态肯定有溢流，这时需要根据溢流速度及井筒允许的溢流量来并结合气窜速度来评估安全时间。一方面是长时间静止（至少 4 小时以上），然后循环看气测提前出来的冲数计算出气窜速度，静止时间短气窜速度计算不准。另一方面是观察溢流趋势，记录不同泥浆比重下的溢流速度，并且最好在起钻前摸索出一个可以接受的溢流量，综合评估能否进行下步作业。这里以崖城 23-X 井为例，目的层井段整体承压当量 2.90Sg（漏失），在4450m 揭开采用比重 2.08sg 揭开压力系数 2.25（测压取样后才得知数据，钻前预测 1.90）高压低渗砂体，揭开砂体后循环状态没有溢流，停泵溢流明显，逐渐提高比重，期间观察气测并摸索出地层的压力系数在 2.25 左右，并且记录下不同比重下观察的溢流速度，如表 2。

在提高钻井液比重至 2.24sg 时，循环 ECD 已经 2.285，如果再进行加重，则很大概率将压漏地层。所以只能在比重 2.24sg 的情况下转入下步作业。由于在前面已经评估过，在比重 2.12sg 的情况下静止 3 小时溢流 1.82 方后，开泵循环出井底钻井液，除了井底返出的部分泥浆的比重从 2.12sg下降至 1.98sg，粘度从38s 降低至 29s，井筒没有剧烈反应，也就是说在比重 2.12sg 的情况下溢流1.82 方井筒是可控的。所以在比重 2.24sg 的情况下，溢流 1.82 方以内的时间都是安全时间。

调整比重至 2.24sg 后静止观察 5 小时，溢流速度 0.01 方/小时没有明显增加，开泵循环出井底溢流流体，同时计算气窜速度为 20m/h。当然井筒静液柱当量会随着溢流量的增加而降低，从而溢流速度增大。但是能根据不同的溢流量计算出井筒静液柱当量再对应前面测的不同当量下的溢流速度，就能计算出溢流1.82 方需要的时间，只要在这个时间内完成下步作业即可。通过计算评估出溢流1.82 方所需要的时间超过 70 小时，同时计算 70 小时内的气窜高度为 1400m，在70 小时内完成了光钻杆下到底，完成弃井作业即可。