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(fù)向斜平橋背斜南部構(gòu)造上的一口評價水平井。目的層為茅口組，設(shè)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(jié)構(gòu)見表1。

表1 D1- 1HF井井身結(jié)構(gòu)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(dāng)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(zhuǎn)防噴器，釆用控壓鉆井技術(shù)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(yán)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(fēng)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(yán)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(fēng)險大。當(dāng)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(guān)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(zhì)量難保證。因溢、漏同存，產(chǎn)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(dǎo)致水泥漿返高不夠，最終可能影響固井質(zhì)量，甚至?xí)斐晒叹蟓h(huán)空帶壓等問題。

3 D1-1井安全施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 控壓鉆井技術(shù)

該井二開用常規(guī)鉆井技術(shù)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(jīng)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(dāng)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(guān)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(zhuǎn)防噴器，采用控壓鉆井技術(shù)繼續(xù)施工。該技術(shù)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(diào)節(jié)好節(jié)流閥開啟度，保證井內(nèi)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(fù)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)。控壓鉆進過程中，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(shù)

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(nèi)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(shù)是關(guān)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(dāng)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(nèi)準(zhǔn)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(nèi)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(dāng)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(zhuǎn)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(guān)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(yīng)用技術(shù)

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(shù)的應(yīng)用

利用“氣滯塞”阻滯氣體上竄，完成起鉆作業(yè)。先從鉆具內(nèi)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(qū)以30 r/min轉(zhuǎn)動，防止鉆具黏卡。控制起鉆速度，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(zhǔn)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(nèi)時繼續(xù)下套管；當(dāng)套壓上升到4.00 MPa時，立即停止作業(yè)、關(guān)井節(jié)流循環(huán)排氣。經(jīng)四次循環(huán)排氣后，?139.7 mm套管安全下到預(yù)定深度。

3.4 泡沫水泥漿固井技術(shù)

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

3.4.1 正注雙凝雙密度泡沫水泥漿

設(shè)計領(lǐng)漿尾漿的分界面在井深1 000.00 m處，水泥漿返至井口。領(lǐng)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(jīng)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(jīng)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(guān)小，直至碰壓結(jié)束，完全關(guān)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(jié)束，立即從環(huán)空擠入密度2.0 g/cm3水泥漿，關(guān)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(jié)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(zhì)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(jié)中等—好，個別井段膠結(jié)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(jié)以中等—差為主，個別井段膠結(jié)中等—好。膠結(jié)好的井段為49%，膠結(jié)中等的井段為36%，膠結(jié)差的井段為15%。

4 認識與建議

(1)利用旋轉(zhuǎn)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(yīng)用該技術(shù)的關(guān)鍵是監(jiān)測出入口流量變化和調(diào)節(jié)節(jié)流閥開啟度，把套壓控制在安全范圍內(nèi)。

(2)使用有機凝膠配置的“氣滯塞”，能有效阻滯產(chǎn)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(yīng)用泡沫水泥漿體系、采用正注反擠固井技術(shù)，是保證窄密度安全窗口井段固井質(zhì)量的有效方法。既能保證相對壓穩(wěn)產(chǎn)層、又能使水泥返高達到設(shè)計要求，從而保證固井質(zhì)量?？蓢L試采用控壓固井技術(shù)，以更好地確保固井質(zhì)量。

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