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。
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。
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。
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。
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。
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)。