浅论高压低渗地层中的钻井施工方法

摘要：钻遇油层后，根据立压、套压、油气上返速度、进口泥浆和出口泥浆密度差值及溢流量大小和变化速率来判断是否钻遇高压低渗地层。钻遇高压低渗地层的施工方法有别于高压高渗地层，在测定溢流程度和油气上返速度，保证具备下部作业安全施工的充裕时间的情况下，不必考虑平衡地层压力，而采用适当（偏低）的泥浆密度进行作业施工。

关键词：高压低渗；钻井施工；地层压力；油气上返速度；泥浆密度

中图分类号：TE242 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）06-0091-02

一、概述

所谓高压低渗地层是指：实钻地层孔隙中的流体（水、石油、天然气）压力所对应的当量密度大于设计泥浆密度与安全附加系数之和，但具有较低渗透性的地层。其显著特点是：虽然具有较高的地层压力，泥浆液柱压力难以与其达到平衡，但其向井内作用的速度慢，即地层流体涌向井内的速度较慢。在钻遇此类地层时，如果按处理高压高渗地层的方法进行施工，极易把问题复杂化，甚至产生意想不到的后果，造成不可估量的损失；反之，如果钻遇了高压高渗地层，而按处理高压低渗地层的方法施工可能会延误处理时机，同样有可能造成严重的后果。那么，在实际钻井中，如何判断钻遇了高压低渗地层了呢？钻遇高压低渗地层有如下几个现象：

1．钻遇高压低渗地层后，关井后立压和套压幅值很小，或是增长非常缓慢。如果没有立压，则更加说明是低渗透性地层。

2．在泥浆循环的情况下，出口泥浆密度和进口泥浆密度差值较小（<0.2g/cm3）。

3．在泥浆循环的情况下，泥浆液面不见增长，或是增长非常缓慢且速率不变。

4．在停止循环的情况下，溢流量很小，且长时间不增长或增长非常缓慢；如果已经溢流出污染泥浆，然而溢流量仍然不变或变化很小，则更说明是低渗透性地层。

5．停止循环泥浆一定时间后，井内污染泥浆没有明显的界线，以致不能测得地层流体上返速度。

6．提高泥浆密度后，出口泥浆密度和进口泥浆密度差值不变或变化甚微，溢流量不变或变化甚微。

高压低渗地层中的钻井施工方法不同于高压高渗地层，其中一个显著的差别在于：在高压低渗地层施工中，通过进行观察和精确计算，可以采用适当低密度泥浆，而不必加重至平衡地层压力，在安全防范的基础上，允许地层流体侵入井眼。这样，可以有效避免因加重过高引起井眼质量恶劣、井漏等复杂情况，节约钻井时间和成本。例如：坨76-斜23井，完钻井深3631.00m，完钻层位沙三下，以1.30g/cm3密度的泥浆钻至井深3580米时，打开一个高压气层，发生井涌，当时是按照高压高渗地层处理的，最高密度提到了1.60g/cm3（带气泡测量则为1.44g/cm3），发生压裂性井漏，处理工作数日内无进展，曾建议拟定为报废井，后来认真分析研究了井下情况和前期处理情况，认为该地层是一个高压低渗气层，只要准确计算油气上返速度，在保证有一定的安全时间前提下，可以大胆地允许泥浆液柱压力略低于该气层压力，以防止压漏上部地层，继而确定使用1.43～1.45g/cm3密度的泥浆进行完井作业；同时做好周密的预防措施，经过实施，很快地完成了这口井。坨76-6井完钻井深3640.00m，完钻层位沙四段。钻至井深3500.00m发现槽面气显示，钻井液相对密度1.60↘1.55，粘度60s↗65s，具天然气味，槽面上涨5cm。边循环边加重钻井液，钻井液相对密度1.55↗1.60g/cm3，粘度65s↘60s。钻至井深3520.00m时发生井漏，钻井液进多出少，钻井液相对密度1.60g/cm3，粘度60s，后钻至井深3520.00m发生井漏，钻井液进多出少，漏时钻井液相对密度1.60g/cm3，粘度60s，漏失原因：钻井液相对密度过大导致井漏。经分析研究井下情况和前期处理情况，认为该地层也是一个高压低渗气层，准确计算油气上返速度和保证有一定的安全时间的情况下，允许泥浆液柱压力略低于该气层压力，以防止压漏上部地层，继而确定使用1.45～1.46g/cm3密度的泥浆进行完井作业，经过实施，也很快地完成了这口井。从这两个实例可以看出，处理方法不同，可以导致不同的结果。

二、高压低渗地层施工方法

首先需要明确的一个原则是：在可控的条件下，允许高压低渗地层中的流体有限量的侵入井眼。

1．钻遇高压低渗地层时，条件允许的情况下，最好关井求立压和套压。因为求得准确的立压和套压值，对于掌握地层压力、确定准确的泥浆密度至关重要，根据立压值确定相应的加重泥浆密度，实际增加幅值不要过大，根据套压判断泥浆污染情况和地层流体流量大小。在后继的钻井施工中，如果所钻地层压力没有变化，即使在缺乏信心的情况下，实际井内泥浆密度也要在如下范围之内：

实际加重后泥浆密度≤加重前泥浆密度+立压*10/井深+正常附加压力系数+0.2

如果没有技套，关井套压不能大于2MPa，防止从表层套管鞋处压漏地层，即使关井套压不大于2MPa，也不能长时间关井。

2．准确测量出口泥浆密度和进口泥浆密度，从而简易判断地层压力大小和地层流体侵入井眼的速度。测量出口泥浆密度时，还要测量除气后的密度值，以此判断泥浆污染程度和井内较为实际的泥浆密度。

3．准确观察溢流量大小和增速。

4．分数个循环周分层次逐渐提高泥浆密度，加重时要使用混合漏斗，确保加重均匀。避免加重过高或加重不均造成压漏地层，这样也可以在一定程度上提高上部地层承压能力。

5．加重后观察溢流量大小和增速、泥浆进出口密度变化以及套压和立压，对比加重前的数值。如果没有变化或变化不大，则考虑以此泥浆密度值进行下部施工，如果变化较大，则考虑实施进一步加重。不过，泥浆密度超过1.5g/cm3时要慎重，要防止压差卡钻；重晶石粉加入量与泥浆密度提高值极不相符时，要引起注意，可从三个方面找原因：重晶石粉混合不均，沉淀在加重罐内或粘附在井壁上或被排出；当前性能的泥浆不能有效悬浮重晶石粉；地层流体侵入量在加大。

6．检查好井控设备和井口井控工具，落实岗位；准备好泥浆药品和堵漏材料，必要时可加入随钻堵漏剂；抓住一切可以进行观察、分析地层压力、溢流量、泥浆性能变化的机会。

7．进行短起下作业，要较为准确的计算地层流体上返速度，如果满足下式，则可以进行下部施工：

井深/上返速度≥起下钻时间+下部作业时间+安全附加时间（待定）

进行下部施工时，要严格观察溢流情况，根据实际溢流情况，可决定是否中断作业。下钻时，一定要分段循环。

8．如果有技套，可以考虑起出钻具前，把技套内的泥浆密度提得相对高一些；如果没有技套，可把井内泥浆粘度提得适当高一些，这样，可以降低地层流体上返速度。

9．套管串中加入管外封隔器，封堵高压层；有技套的井，固井后采用蹩压侯凝的方式。

三、结论

钻遇高压低渗地层后所应采用的施工方法并不复杂和高深，把握三个关键：

1．准确判断是否为高压低渗地层。

2．不必考虑平衡地层压力，根据情况确定适当（偏低）的泥浆密度。

3．把握地层流体上返速度，具备进行下部作业的充裕时间。

作者简介：修敏军（1960-），男，胜利石油管理局黄河钻井总公司钻井四公司工程师，研究方向：钻井技术和经营管理。

（责任编辑：赵秀娟）