萬 昕 ，左 星 ，王佩珊 ，江迎軍 ，鄧 鵬 ，彭茂桓

(1中國石油西南油氣田分公司勘探事業(yè)部 2中國石油川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院 3中國石油欠平衡與氣體鉆井試驗基地 4中國石油塔里木油田公司)

隨著油氣鉆探不斷深入，鉆井作業(yè)面臨的復(fù)雜問題日益突出，其中由壓力系統(tǒng)多、密度窗口窄引發(fā)的嚴(yán)重井漏、漏噴同存井下復(fù)雜是最為顯著的復(fù)雜問題之一。如川中深層三疊系～震旦系海相地層，地層壓力系統(tǒng)變化大、地層裂縫發(fā)育，鉆井過程井漏頻繁，鉆井時效低、井控風(fēng)險大[1-2]；川西深層上三疊統(tǒng)須家河組氣藏是典型的裂縫性致密砂巖氣藏，由井漏引起的壓力失衡造成的漏噴復(fù)雜也是普遍存在[3-4]。

對于此類問題，常規(guī)主要采用堵漏方式，但對于裂縫發(fā)育地層常規(guī)堵漏方式效果不佳。對于解決裂縫井漏的問題，可以嘗試轉(zhuǎn)變思路，立足于“防止井漏”，將防漏放在首位。發(fā)生井漏的主要原因在于井底壓力大于地層漏失壓力[5-6]，如果能控制井底壓力在合理范圍，保持井筒壓力處于相對平衡狀態(tài)，即可避免嚴(yán)重井漏的發(fā)生，那么由嚴(yán)重井漏引發(fā)的井噴、卡鉆等系列問題都將迎刃而解，從而達(dá)到提高鉆井作業(yè)時效、提升井控安全、確保鉆井作業(yè)順利進(jìn)行的目的。

一、漏噴同存地層處理技術(shù)

嚴(yán)重井漏、漏噴同存井通常發(fā)生在油氣埋藏較深地層。由于其受井身結(jié)構(gòu)限制，多壓力系統(tǒng)同存于一個裸眼井段，或裂縫極其發(fā)育，堵漏效果差而造成漏噴同存復(fù)雜情況。從目前來看，可分為三種情形：①上噴下漏；②漏噴同層；③上漏下噴。這里重點(diǎn)對漏噴同存的工藝原理、處置、適用條件進(jìn)行分析與探討[7]。

1. 上噴下漏地層處理技術(shù)

上噴下漏情況主要發(fā)生在同一裸眼段，其上部地層壓力系數(shù)高，下部地層漏失壓力系數(shù)低于上部地層孔隙壓力系數(shù)，造成同一裸眼段無安全作業(yè)密度窗口狀態(tài)，要么井漏嚴(yán)重，要么大量氣體進(jìn)入井筒發(fā)生嚴(yán)重井涌，無法找到不溢不漏安全狀態(tài)，地層孔隙壓力與漏失壓力的關(guān)系見圖1。

對于上噴下漏地層，可采用四種方式解決。

(1)通過堵漏方式提高漏層承壓能力，建立安全作業(yè)密度窗口。直接采用常規(guī)堵漏方式，提高漏層承壓能力，使其漏失壓力系數(shù)與高壓地層孔隙壓力系數(shù)相當(dāng)或略高，建立安全作業(yè)密度窗口，避免又漏又噴井下復(fù)雜。

該方式主要適用于孔隙性、微裂縫地層，采用常規(guī)堵漏方式具有較高的實施成功率，能夠起到較好的堵漏效果，達(dá)到提高地層承壓能力的目的，從而擴(kuò)大密度窗口范圍。如土庫曼阿姆河右岸B區(qū)東部儲層，多采用堵漏方式解決此類井漏問題，效果較好。

圖1 上噴下漏三壓力關(guān)系

(2)通過釋放上部高壓層地層能量，建立安全作業(yè)密度窗口。通過降低井筒壓力，逐漸釋放上部高壓地層能量，降低地層孔隙壓力，使其地層孔隙壓力系數(shù)與下部地層漏失壓力系數(shù)相當(dāng)或略低，從而建立安全作業(yè)密度窗口，達(dá)到安全鉆井的目的。

該方式主要適用于小圈閉、有限容積氣層或水層，且不含硫化氫氣體。目前，西南油氣田磨溪-高石梯二疊系地層多采用該方式釋放高壓氣層能量，降低地層孔隙壓力建立安全作業(yè)密度窗口后再繼續(xù)鉆井作業(yè)；塔里木克深地區(qū)高壓鹽水地層通過釋放地層鹽水壓力，建立安全作業(yè)密度窗口后，完成后續(xù)鉆井作業(yè)。

(3)采用欠平衡鉆井方式鉆井，創(chuàng)造安全作業(yè)窗口。該方式根據(jù)上部氣層出氣量和下部漏層漏失情況，采用欠平衡鉆井技術(shù)設(shè)計合理的欠壓值，有控制地將地層流體排出井筒并安全處理，人為創(chuàng)造了安全作業(yè)窗口，既可避免嚴(yán)重井漏發(fā)生，也防止了地層大量出氣造成的井控風(fēng)險。

該方式主要用于不含硫化氫氣體的高壓低滲氣層，解決長裸眼段上下壓力系數(shù)差異大且易漏的這一特殊復(fù)雜問題。

(4)采用“泥漿帽鉆井”方式，實施強(qiáng)鉆?！澳酀{帽鉆井”方式，即雙井底壓力梯度鉆井方式，上部采用高密度鉆井液封堵氣層，下部采用低密度鉆井液，保持合理鉆井液漏失狀態(tài)(通過犧牲低密度鉆井液的方式)，達(dá)到安全鉆井要求，實現(xiàn)鉆井作業(yè)順利進(jìn)行。

該方式主要解決地層裂縫、孔洞發(fā)育，無法實現(xiàn)堵漏作業(yè)，同時不能讓地層流體進(jìn)入井筒的復(fù)雜情況，比如地層能量足、氣量大，容易造成井控失控狀態(tài)；地層含硫化氫、二氧化碳?xì)怏w或是含瀝青等容易污染鉆井液等流體。

2. 漏噴同層地層處理技術(shù)

漏噴同層地層，一般是裂縫或溶洞地層，其地層流通性好、滲透率大，當(dāng)井底為正壓差狀態(tài)時，表現(xiàn)為嚴(yán)重井漏；當(dāng)井底為負(fù)壓差狀態(tài)時，大量地層流體進(jìn)入井筒，溢流。

對于該類型地層，孔、縫一般較大，常規(guī)堵漏方式難以達(dá)到較好的堵漏效果，因此堵漏不是解決該問題的最佳方案。

針對該問題，若能實現(xiàn)保持井底壓力處于相對平衡狀態(tài)，即根據(jù)地層漏、溢特點(diǎn)，到達(dá)一個平衡點(diǎn)：微溢、微漏或是不溢不漏的平衡狀態(tài)，才可確保施工作業(yè)的安全、穩(wěn)定進(jìn)行。對于裂縫、溶洞儲層難以保持穩(wěn)定的欠平衡狀態(tài)，但保持微漏或是不溢不漏的平衡狀態(tài)則相對容易實現(xiàn)。裂縫、溶洞儲層壓力區(qū)間分布見圖2。

圖2 裂縫、溶洞儲層壓力區(qū)間分布

該情況可采用精細(xì)控壓鉆井技術(shù)精確控制井底壓力，保持井筒壓力始終處于近平衡或微過平衡狀態(tài)，通過保持微漏或不溢不漏實現(xiàn)漏噴同層地層的安全鉆井作業(yè)。

西南油氣田的龍崗構(gòu)造、九龍山構(gòu)造、磨溪-高石梯構(gòu)造[8]，冀東油田的奧陶儲層[9]，塔里木油田的奧陶儲層等均屬于漏噴同層地層。這些地層前期主要采用堵漏方式處理復(fù)雜，但效果不佳，使得處理復(fù)雜時間長、鉆井液漏失量大，鉆井成本普遍偏高。后期，通過采用精細(xì)控壓鉆井技術(shù)，這些地區(qū)的漏噴同層井下復(fù)雜問題均得到了有效控制。

3. 上漏下噴地層處理技術(shù)

上漏下噴地層主要指在同一裸眼段，其上部地層承壓能力偏低，而下部地層的孔隙壓力系數(shù)高于上部地層的漏失壓力系數(shù)，造成在同一裸眼段內(nèi)無安全作業(yè)窗口，無法找到不溢不漏安全狀態(tài)，其井底壓力與地層孔隙壓力、漏失壓力的關(guān)系見圖3。

圖3 上漏下噴地層三壓力曲線

該類情況與上噴下漏地層處理方式相似，針對不同情況，可采用直接堵漏、放噴降壓和欠平衡鉆井方式進(jìn)行處理。但由于上漏下噴與上噴下漏的壓力分布狀態(tài)不同，不適用于“泥漿帽鉆井”。

另外，對于下部是高壓高產(chǎn)氣層，若上部漏層無法通過堵漏方式提高承壓能力，建議更改井身結(jié)構(gòu)，將高壓氣層與低壓漏層隔開，進(jìn)行“專層專打”，更加有利于安全鉆井作業(yè)，并提高施工效率。

二、應(yīng)用情況

1.采用欠平衡鉆井技術(shù)解決上噴下漏問題

西南油氣田L(fēng)001-18井采用?311.2 mm鉆頭鉆至井深3 259 m(大安寨)鉆遇高壓油氣層，測試壓力系數(shù)2.08，測試氣量約2.5×104m3/d、產(chǎn)油20 t/d，屬于高壓低滲儲層。其下部地層馬鞍山～須家河地層壓力系數(shù)低僅1.20～1.25，且承壓能力低，若采用常規(guī)鉆井，壓漏地層造成井下復(fù)雜的可能性極大。其井身結(jié)構(gòu)見圖4。

圖4 L001-18井井身結(jié)構(gòu)

針對該井大安寨高壓低氣量的特點(diǎn)，在馬鞍山～須家河井段采用1.15～1.20 g/cm3低密度鉆井液進(jìn)行欠平衡鉆井作業(yè)。最終，安全順利完成了該井段施工作業(yè)，未發(fā)生井漏等井下復(fù)雜情況。

2.釋放上部高壓層地層能量建立安全作業(yè)窗口

塔里木油田山前地區(qū)KS905井在6 975.28 m鉆遇高壓鹽水層，鉆井液密度由2.45↑2.58 g/cm3。當(dāng)鉆至井深7 229 m遇井漏，漏速6 m3/h，由于常規(guī)堵漏方式效果不佳，漏溢復(fù)雜反復(fù)交替發(fā)生，導(dǎo)致鉆井作業(yè)停滯不前。

根據(jù)該鹽間水層屬于小圈閉的特點(diǎn)，考慮合理放噴泄壓方式，適當(dāng)降低鹽間水層壓力系數(shù)，建立裸眼段鉆井安全密度窗口，從而降低井底壓力確保鉆井作業(yè)安全順利進(jìn)行。后期通過逐漸釋放地層水274.56 m3，鉆井液密度由2.58↓2.4 g/cm3，井底壓力降低近10 MPa，避免了因鉆井液密度高造成的下部井段井漏的不利局面，確保了后期鉆井作業(yè)的順利進(jìn)行。該井最終安全順利鉆至設(shè)計井深，完成鉆井作業(yè)。

3. 采用精細(xì)控壓鉆井技術(shù)解決窄密度窗口工程復(fù)雜[10]

西南油氣田磨溪-高石梯區(qū)塊GS19井采用2.2 g/cm3的鉆井液在?215.9 mm井眼鉆至井深4 013.69 m(棲霞組)遇高壓顯示，壓井過程中出現(xiàn)又噴又漏井下復(fù)雜，由于裂縫發(fā)育，常規(guī)堵漏方式堵漏效果不佳，漏失鉆井液2 510.9 m3，處理復(fù)雜時間達(dá)到30 d。測試該裂縫密度窗口2.38～2.41 g/cm3，屬于典型的窄密度窗口地層，常規(guī)鉆井方式無法有效控制井底壓力在密度窗口范圍內(nèi)，無法進(jìn)行安全鉆井作業(yè)。

采用精細(xì)控壓鉆井技術(shù)后，通過優(yōu)化鉆井液密度，合理調(diào)節(jié)井回壓，控制井底壓力當(dāng)量密度2.38～2.41 g/cm3，有效解決了漏噴井下復(fù)雜，恢復(fù)了鉆進(jìn)，安全順利完成了下部井段鉆井作業(yè)。精細(xì)控壓鉆井過程井底壓力控制曲線見圖5。

圖5 安全密度窗口及ECD曲線

三、結(jié)論與認(rèn)識

(1)對于漏噴同存井下復(fù)雜，可轉(zhuǎn)變思路，以井筒壓力平衡為關(guān)鍵點(diǎn)，根據(jù)地層特性提出技術(shù)對策，重建安全作業(yè)密度窗口，解決復(fù)雜難題。對于上噴下漏地層，根據(jù)地層特性可分別采用堵漏、降壓、欠平衡和“泥漿帽”鉆井方式解決井下復(fù)雜；對于漏噴同層地層，可采用精細(xì)控壓鉆井方式解決井下復(fù)雜；對于上漏下噴地層，根據(jù)地層特性可分別采用堵漏、降壓和欠平衡鉆井方式解決井下復(fù)雜。

(2)現(xiàn)場應(yīng)用表明，通過建立井筒壓力平衡的方式解決漏噴同存井下復(fù)雜是可行的，并且具有較好的針對性和可操作性，對于保障井控安全、減少井下復(fù)雜具有重要的指導(dǎo)意義。