隨鉆測壓ESD在蓬萊油田的應用

陳清正，柳海嘯，邱小華，秦天寶，喬中山

（1.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452；2.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452）

蓬萊19-3油田位于山東半島北部的渤海中，距山東省龍口市僅48海里，是1999年由康菲石油發(fā)現(xiàn)的海上特大型整裝油田。蓬萊19-3油田于2002年12月投產，目的層位主要分布在館陶組。在十余年的開發(fā)過程中，采用大段合采合注方式，注采比不平衡，上館陶超壓，下館陶虧空，加上注水井連通性好，地層壓力系數(shù)復雜。側鉆井同一裸眼段存在超壓層與虧空層并存現(xiàn)象，鉆井期間作業(yè)難度大，井控風險高。

隨鉆測壓工具可在鉆井過程中實時測量當前地層的孔隙壓力，可以根據(jù)實測的地層壓力數(shù)據(jù)為后續(xù)調整井鉆完井作業(yè)的鉆井液密度提供選擇依據(jù)，減少井下復雜情況的發(fā)生并有利于儲層保護。Halliburton公司隨鉆測壓工具PWD內置的ESD模塊，可在鉆井期間實時監(jiān)測環(huán)空壓力變化趨勢，對現(xiàn)場判斷井況有十分重要的指導意義。

1 隨鉆測壓ESD介紹

隨鉆測壓PWD是Halliburton公司生產的FEWD儀器串中的一種嵌入式半智能測量環(huán)空和自身內部壓力的短節(jié)。其通過內部雙重夸脫達因換能器持續(xù)測量在開泵及關泵狀態(tài)時工具自身內部壓力和井眼環(huán)空壓力，從而檢測鉆桿內和井眼環(huán)空的壓力值。這些壓力值可以為測量井底壓力提供參考數(shù)據(jù)，從而用于分析井底狀況，PWD可以配合MWD使用，數(shù)據(jù)傳輸方式分為實時傳輸和記憶式傳輸兩種方式。

在實際應用中常使用ECD或者ESD來判斷環(huán)空壓力、井底壓力和井底巖屑的攜帶情況。在實際的鉆井過程中選擇ESD曲線對井底環(huán)空壓力進行實時監(jiān)測，這樣既有利于了解地層的原始壓力，也有利于監(jiān)測井眼的清潔情況。施工過程中，傳感器內部的壓力傳感器、溫度傳感器通過壓力監(jiān)測端口隨時監(jiān)測鉆具內部、井眼環(huán)空的工作壓力和傳感器工作溫度，電子線路控制所有數(shù)據(jù)的采集、處理和儲存，所有測量數(shù)據(jù)可以通過數(shù)據(jù)通信口由MWD向地面實時傳輸。

隨 鉆 測 壓 ESD（Equivalent Static Density-Pump off 等效靜態(tài)密度）是基于Halliburton公司PWD（Pressure While Drilling）內置模塊，分析在停泵無環(huán)空壓耗下的環(huán)空壓力變化。是在鉆具坐卡瓦接立柱時，在無激動壓力、無鉆具振動和馬達壓差的影響下，計算井筒內靜液柱壓力與地層孔隙壓力相互作用。

現(xiàn)場作業(yè)期間，ESD數(shù)據(jù)可通過MWD進行實時傳輸，用于監(jiān)測地層真實壓力，與實際鉆井液密度進行對比，判斷井下情況。

現(xiàn)場作業(yè)期間，檢測ESD實時傳輸數(shù)據(jù)，與實際井下鉆井液密度對比，判斷井下狀況。

2 現(xiàn)場應用

2.1 PL19-3-CXX井

PL19-3-CXX井設計9-5/8”套管1 037m處開窗側鉆，8-1/2”井眼定向鉆進至完鉆井深2 019m。鉆前油藏預測在L50～L110油組可能存在6.7MPa虧空～2.8MPa超壓。

現(xiàn)場鉆井作業(yè)8-1/2”井眼定向鉆進至井深1 421m_MD，氣全量升高至48%且循環(huán)不降，監(jiān)測井口發(fā)現(xiàn)溢流，此時鉆井液密度1.17g/cm3，關井求壓，循環(huán)加重鉆井液至1.30g/cm3，壓井成功。

對比表1ESD數(shù)據(jù)，溢流前ESD數(shù)據(jù)1.20g/cm3，溢流后異常ESD數(shù)據(jù)1.27g/cm3。

表1 CXX井隨鉆ESD數(shù)據(jù)

結合鉆前油藏壓力預測及水淹層分析，L50層強水淹比例37.5%，而本井鉆至1 421m_MD正屬于L50層位，鉆遇強水淹層將受到注水井的影響，也是本井溢流的直接原因。

本井ESD數(shù)據(jù)變化較大且稍有滯后，因為鉆遇超壓層后，氣全量上升且循環(huán)不降，一直未停泵，ESD數(shù)據(jù)無法傳輸。壓井成功后，結合最近測量ESD數(shù)據(jù)可判斷壓井液密度是否滿足壓井條件，確保鉆井作業(yè)順利進行。

2.2 PL19-3-BXX井

PL19-3-BXX井設計9-5/8”套管931m處開窗側鉆，8-1/2”井眼定向鉆進至完鉆井深1 886m，隨鉆ESD數(shù)據(jù)見表2。鉆前油藏壓力預測在L40～L90油組可能存在4.33MPa虧空～1.14MPa超壓，在L100油組可能存在1.39～3.41MPa超壓。

表2 BXX井隨鉆ESD數(shù)據(jù)

現(xiàn)場鉆井作業(yè)8-1/2”井眼定向鉆進至1 740m，氣全量升高至51%，振動篩返出大量地層砂，鉆井液氯離子下降，地層水入侵，測量鉆井液密度入口1.18g/cm3，出口1.14g/cm3，循環(huán)加重鉆井液密度至1.26g/cm3壓井成功。

結合鉆前油藏壓力預測及水淹層分析，L100層位存在水淹，顯示鉆進至1 656m_MD，層位L100層出現(xiàn)溢流水侵入，與油藏預測相符。

本井ESD數(shù)據(jù)異?？梢约皶r發(fā)現(xiàn)溢流存在，結合本井鉆井日報分析，鉆進至1656m_MD后ESD數(shù)據(jù)突變，但沒有相應調整鉆井液密度，鉆進至1 740m_MD，鉆井液密度受注水井影響降低至1.14g/cm3，是導致本井溢流的主要原因。

若發(fā)現(xiàn)ESD突變后及時調整鉆井液密度，本井可能不會發(fā)生溢流等復雜情況。

2.3 PL19-3-CXXX井

CXXX井設計9-5/8”套管1 321m處開窗側鉆，8-1/2”井眼定向鉆進至完鉆井深2 350m，隨鉆ESD數(shù)據(jù)見表3。鉆前油藏預測L50～L70油組可能存在1.0MPa超壓，在L80-L100可能存在最大3.7MPa虧空。

表3 CXXX井隨鉆ESD數(shù)據(jù)

現(xiàn)場鉆井作業(yè)8-1/2”井眼定向鉆進至1 898m_MD時，ESD值由1.19g/cm3突變至1.21g/cm3，當時鉆井液密度1.19g/cm3，結合井內ESD值，未發(fā)生溢流情況。

后續(xù)鉆井作業(yè)根據(jù)ESD值及時調整鉆井液密度，未發(fā)生溢流情況。

3 結論

1）PWD中內置ESD模塊可在鉆進中隨鉆測量壓力，MWD作為實時數(shù)據(jù)傳輸工具，可在鉆進過程中隨鉆測量壓力，有效檢測循環(huán)壓力和井下巖屑的攜帶情況，保持井眼清潔，保障井下安全。

2）鉆進期間，若鉆遇超壓較多的井，氣全量和循環(huán)池液面均有變化，現(xiàn)場作業(yè)期間會先循環(huán)排氣至氣全量下降，此時ESD數(shù)據(jù)異常會滯后，但停泵測取的ESD異常值，可作為判斷溢流的依據(jù)并且可作為現(xiàn)場壓井液密度的參考

3）鉆遇超壓較小的層位，可在溢流前監(jiān)測ESD值發(fā)生突變，從而提前加重鉆井液密度，防止溢流的發(fā)生。

4）進行地層壓力不明確層位鉆井作業(yè)期間，應密切關注ESD數(shù)據(jù)，若碰到ESD數(shù)據(jù)突變，可循環(huán)進行溢流檢查，調整鉆井液密度，防止復雜情況的出現(xiàn)。