D1- 1HF井溢漏同存安全鉆完井新技術應用

吳 波,黃志安,王 委

中石化華東石油工程有限公司

1 D1-1井基本情況

D區(qū)塊位于重慶市南川區(qū)，D1-1HF是川東高陡褶皺帶萬縣復向斜平橋背斜南部構造上的一口評價水平井。目的層為茅口組，設計地層壓力系數(shù)1.1～1.2。該區(qū)塊多口井在二疊—三疊系地層，井漏、溢流頻發(fā)。

D1-1HF井實際完鉆井深2 185.00 m，垂深1 081.65 m，井斜：95.40°，方位：135.47°，A靶井深1 260.00 m/垂深1 120.90 m,B靶井深2 165.00 m/垂深1 081.65 m，水平位移1 118.00 m，水平段長925.00 m。井身結構見表1。

表1 D1- 1HF井井身結構表

二開以密度1.30 g/cm3鉆至1 174.00 m，與鄰井壓裂段相竄，大量壓裂液溢出，最大溢流量77.00 m3/h，出現(xiàn)了溢、漏同層。以密度1.15 g/cm3強鉆至1 256.00 m，釆用雙液法注水泥堵漏成功，鉆井液密度提到1.50 g/cm3地層不漏，當掃塞至1 194.31 m,再次出現(xiàn)溢、漏同存。為保證井控安全，安裝旋轉防噴器，釆用控壓鉆井技術鉆進。以密度1.21 g/cm3鉆進至1 746.00 m，全烴升高至49%，氣侵嚴重，氣竄速度達581.00 m/h，放噴火焰最高5～10 m。將鉆井液密度提高至1.34 g/cm3后，控制套壓0.60～3.95 MPa,鉆進到完鉆井深2 185.00 m。

2 D1-1井施工主要難點

(1)溢、漏同存，井控安全風險大。該井目的層為茅口組、棲霞組，裂縫十分發(fā)育。二開鉆至茅口組氣層，先出現(xiàn)嚴重漏失，隨后發(fā)生氣侵，鉆井液安全密度窗口窄。

(2)氣體埋藏淺、上竄速度快，井口施工安全風險大。當井深1 174 m鉆遇氣藏時，垂深在1 050 m左右，氣侵后氣體滑脫上升速度快，關井后套壓、立壓直線上升，使正常的起下鉆和下套管作業(yè)沒有足夠的井口安全操作時間。

(3)氣層難壓穩(wěn)，固井質量難保證。因溢、漏同存，產層無法完全壓穩(wěn)，固井施工時水泥漿既發(fā)生氣竄，也出現(xiàn)漏失，導致水泥漿返高不夠，最終可能影響固井質量，甚至會造成固井后環(huán)空帶壓等問題。

3 D1-1井安全施工關鍵技術

3.1 控壓鉆井技術

該井二開用常規(guī)鉆井技術施工至1 015.22 m，發(fā)生漏失，漏速28.8 m3/h。加入多種堵漏材料后鉆進至井深1 174.00 m，出現(xiàn)溢、漏同存。經多次堵漏及壓井，效果不好，強鉆至1 256.00 m，用雙液法注水泥堵漏成功。當掃塞至1 194.31 m時又發(fā)生溢流，全烴由2.065%上升至60.26%，關井套壓由0.35 MPa升高至1.29 MPa，密度為1.21 g/cm3，同時伴有漏失現(xiàn)象，漏速6.21 m3/h。為確保施工安全，加裝旋轉防噴器，采用控壓鉆井技術繼續(xù)施工。該技術能有效解決窄安全密度窗口地層安全鉆進難題[1-7]。

該控壓鉆井裝置安全控制套壓為4.00 MPa。實施控壓鉆進時，密切監(jiān)測鉆井液出、入口流量變化，調節(jié)好節(jié)流閥開啟度，保證井內處于微漏狀態(tài)，且最大套壓不大于4.00 MPa。由于控壓鉆進時一直存在溢漏現(xiàn)象，為減少地層流體侵入破壞鉆井液性能，施工中采取的措施：一是加入隨鉆復合封堵劑、單向封閉劑、改性竹纖維等封堵材料;二是控制節(jié)流閥開啟度，控制好鉆井套壓和鉆井液漏失量(見表2)?？貕恒@進過程中，從井深1 194.31 m時入口鉆井液密度1.22 g/cm3、出口鉆井液密度1.21 g/cm3，逐漸提高到井深1 810.00 m時入口鉆井液密度1.34 g/cm3、出口鉆井液密度1.33 g/cm3，套壓控制在0.60～3.95 MPa。從1 746.00 m鉆至完鉆井深2 185.00 m，全烴在10%～64%、火焰高度5～7 m，二開累計漏失鉆井液1 392.30 m3。施工鉆井參數(shù)及分段漏失量見表2。

表2 D1- 1井鉆進主要參數(shù)

3.2 堵漏承壓技術

溢、漏同存，要先堵漏，讓地層達到一定承壓能力，才能提高鉆井液密度，保證井內液柱壓力略大于地層壓力，以便控制住溢流。要提高地層承壓能力,使用可靠的承壓堵漏技術是關鍵。

3.2.1 隨鉆堵漏

該井鉆進至1 015.22 m發(fā)生漏失，漏速28.81 m3/h。用纖維素2 t、高效封堵劑0.25 t、隨鉆堵漏劑0.5 t配制堵漏漿23.0 m3，以隨鉆堵漏方式鉆進至1 088.00 m?？紤]茅口組氣層活躍，決定對井段1 015.22～1 088.00 m進行承壓堵漏試驗。在加入上述堵漏材料封堵后，地層承壓能力達到鉆井液當量密度1.53 g/cm3。

以鉆井液密度1.30 g/cm3鉆進至1 174.00 m又發(fā)生井漏，漏速8.07 m3/h。隨鉆堵漏無效,于是起鉆至套管內準備配堵漏漿。起鉆過程中再次發(fā)生溢流，溢流量77.00 m3/h。雖多次配制不同濃度堵漏漿建立了循環(huán),但由于鉆具內有測量儀器，限制了大顆粒堵漏材料的使用，隨鉆堵漏效果差。

3.2.2 雙液法注水泥堵漏

為提高地層承壓能力，兩次“注水泥漿+堵漏漿”雙液法堵漏后，在井深1 174.00 m處地層承壓當量密度達到1.50 g/cm3。但打開新地層后又發(fā)生漏失，并發(fā)生氣侵。利用旋轉防噴器強鉆至1 256.00 m，壓井后起出鉆具。下入光鉆桿，注入密度1.30 g/cm3濃度20%的堵漏漿6.0 m3，密度1.30 g/cm3的前置液2.0 m3，密度1.88 g/cm3的水泥漿32.00 m3，密度1.18 g/cm3的鉆井液26.00 m3，此時關井憋壓，共憋入密度1.18 g/cm3的鉆井液5.40 m3。立壓、套壓由3.80 MPa下降至3.30 MPa，穩(wěn)住不降，憋壓候凝10 h掃塞鉆進。在控壓鉆進施工中及時加入DF、LS-2、LS-4等封堵材料，鉆井液密度由1.22 g/cm3逐漸提至1.35 g/cm3，直至完鉆井深2 185.00 m。

3.3 “氣滯塞”應用技術

3.3.1 “氣滯塞”配方優(yōu)選

“氣滯塞”主要采用有機凝膠配置，是利用有機凝膠高強度、高黏度和高表面張力的特性，跟清水混合、攪拌均勻后，注到水平段環(huán)空，形成一段高黏切凝膠塞，阻滯氣體上竄，延長氣體到達井口的時間，以增加開井后井口安全操作時間[8-12]。表3是氣滯塞配方優(yōu)選對比表，最終優(yōu)選3#配方。

表3 氣滯塞配方優(yōu)選對比表

“氣滯塞”現(xiàn)場配制：先用清水30 m3+0.15 t有機凝膠，再用清水20 m3+2 t膨潤土粉配制并加重至1.70 g/cm3，水化6 h后兩者混合，制成1.35 g/cm3的低濃度凝膠土粉漿即氣滯漿55.00 m3。

3.3.2 “氣滯塞”技術的應用

利用“氣滯塞”阻滯氣體上竄，完成起鉆作業(yè)。先從鉆具內注入密度1.50 g/cm3鉆井液30.00 m3，再泵入密度1.35 g/cm3氣滯漿55.00 m3，最后泵入密度1.80 g/cm3鉆井液10.00 m3。施工過程中頂驅以30 r/min轉動，防止鉆具黏卡?？刂破疸@速度，分別起至900.00 m、689.00 m、430.00 m,分段循環(huán)排氣，平推密度1.80 g/cm3壓井漿25.00 m3，套壓降為0。起鉆至170.00 m，再循環(huán)排氣，套壓2.50 MPa，再注入密度1.58 g/cm3壓井液，套壓0.55～1.22 MPa，正注密度1.82 g/cm3、黏度160 s-1的凝膠稠漿31.00 m3，停泵套壓、立壓均為0。此時井口安全，爭取到2～3 h井口安全操作時間，便于起鉆完在井口更換鉆頭、組合鉆具等。由于下套管作業(yè)做準備工作的時間比更換鉆頭時間更長，因此需要更長的井口安全作業(yè)時間。為降低起鉆抽汲壓力、減少氣體竄入井筒，下套管前通井只用光鉆桿，同時增大注入井筒“氣滯塞”的長度和密度。下鉆時分段循環(huán)排氣至井底，先注入密度1.50 g/cm3鉆井液28.00 m3，再泵入密度1.50 g/cm3“氣滯漿”70.00 m3，確保形成超過1 000.00 m的“氣滯塞”。最后泵入密度1.80 g/cm3高密度鉆井液5.00 m3。起鉆時在水平段控制速度，減少抽取壓力。起鉆完，套壓為0，立即搶下?139.7 mm套管。套管下至130.00～450.00 m時，中途平推密度1.80 g/cm3高密度鉆井液壓井3次。套管從450.00 m下至2 179.99 m過程中，套壓在4.00 MPa以內時繼續(xù)下套管；當套壓上升到4.00 MPa時，立即停止作業(yè)、關井節(jié)流循環(huán)排氣。經四次循環(huán)排氣后，?139.7 mm套管安全下到預定深度。

3.4 泡沫水泥漿固井技術

由于該井溢、漏同存，要保證固井質量，既要做到相對壓穩(wěn)產層，又要做到固井施工時不發(fā)生漏失。因此，應用泡沫水泥漿體系，采取正注、反擠法固井施工技術。

3.4.1 正注雙凝雙密度泡沫水泥漿

設計領漿尾漿的分界面在井深1 000.00 m處，水泥漿返至井口。領漿用密度1.70 g/cm3彈韌性水泥基漿充氣降密度至1.42 g/cm3，注入量29.00 m3，20 MPa條件下，試驗溫度經30 min達到40 ℃,190 min后稠度達到70 Bc。尾漿采用密度1.88 g/cm3彈韌性水泥基漿充氣至密度降為1.65～1.85 g/cm3，注入量24.50 m3，20 MPa條件下，試驗溫度經30 min達到40 ℃,90 min后稠度達到70 Bc。確保既相對壓穩(wěn)氣層，防竄又防漏。共計注水泥漿35.00 m3，替清水21.50 m3，施工終了壓力10.00 MPa，碰壓至15.00 MPa。整個正注過程井口節(jié)流放噴，放噴池火焰燃燒，套壓最大0.70 MPa。替清水至11.50 m3時井口返出前置液，井口節(jié)流管匯閘門慢慢關小，直至碰壓結束，完全關閉節(jié)流閥，套壓為0.30 MPa。

3.4.2 環(huán)空反擠高密度水泥漿

正注施工結束，立即從環(huán)空擠入密度2.0 g/cm3水泥漿，關閉閘板防噴器開始以排量0.2 m3/min反擠，套壓由0上升到2.0 MPa。擠入12.0 m3水泥漿后，把排量提至0.5 m3/min，套壓升到3.0 MPa。共注入密度為2.0 g/cm3水泥漿29.4 m3。反擠結束后停泵套壓為2.0 MPa，憋壓候凝6 h后環(huán)空壓力仍為2.0 MPa。

候凝48 h后,檢測固井質量合格。實測水泥返至地面，聲幅曲線數(shù)值大部分為15%～30%。其中357～413 m 、618～997 m、1 305～1 613 m第一界面膠結中等—好，個別井段膠結中等—差。聲波變密度曲線反映地層波清晰且連續(xù)性好。第二界面膠結以中等—差為主，個別井段膠結中等—好。膠結好的井段為49%，膠結中等的井段為36%，膠結差的井段為15%。

4 認識與建議

(1)利用旋轉防噴器實施控壓鉆井，能有效解決溢、漏同存井的鉆井施工難題。應用該技術的關鍵是監(jiān)測出入口流量變化和調節(jié)節(jié)流閥開啟度，把套壓控制在安全范圍內。

(2)使用有機凝膠配置的“氣滯塞”，能有效阻滯產層氣體的上竄速度，為起下鉆、下套管作業(yè)贏得了井口安全操作時間，保證施工作業(yè)安全。

(3)應用泡沫水泥漿體系、采用正注反擠固井技術，是保證窄密度安全窗口井段固井質量的有效方法。既能保證相對壓穩(wěn)產層、又能使水泥返高達到設計要求，從而保證固井質量?？蓢L試采用控壓固井技術，以更好地確保固井質量。

(4)為確保鉆井施工過程的井控安全，應停止一定范圍內的壓裂施工作業(yè)。