王爱先
(中国石化江汉油田分公司地质工程设计监督中心,湖北 潜江433124)
由井下复杂情况引发的井溢、井漏在钻井施工较为常见,若处理不当会给钻井施工带来严重的损失。轻微的井溢、井漏经常使正常施工中断,严重的井溢、井漏会耽误大量的生产时间,耗费大量的人力、物力和财力,如井溢、井漏得不到及时处理还会引起井塌、井喷和卡钻事故,导致部分井段或全井段的报废,还会对产层造成损害。
江汉油区王场油田是位于断层发育附近的开发井区,该区块在钻井施工过程中经常遇到甚至同时遇到井溢、井漏,给钻井施工带来了很大的困难,严重的井溢、井漏也给钻井施工造成了较大的经济损失。统计显示,2007年-2010年,在江汉油区钻井施工中共发生井溢27口井29井段,其中,发生在王场油田共18口井,占总数量的66.7%;发生井漏44口井57井段,其中,发生在王场油田共35口井,占总数的79.5%。
在王场油田的钻井施工过程中,引发钻井井溢事故的主要原因有:盐间裂缝高压油气、盐间注水、高压油层、高压水层、注入水等。
钻井过程中,钻遇有高压油气的盐间裂缝时,可能引发井溢。典型案例如王北9-10井。
王北9-10井位于王场构造北部。钻至潜4下段井深2 770.51m时,发生溢流。
处理措施及经过:节流循环排污,点火燃烧溢出的可燃气体,火焰高度达5m~6m,燃烧48min。用高强度冻胶封闭井底白云岩裂缝、高密度(1.47g/cm3)泥浆压井后,再进行后期电测下套管作业,尾部固井裸眼。引发井溢的原因是钻遇了盐间裂缝高压油气,本次井溢的处理及后期固井、试油等作业历时35天。
当钻井井位邻近注水井时,可能会因注水的影响引发井溢。典型案例如王4斜-5-6井。
王4斜-5-6井位于王场背斜中部,邻近的王云斜8井为注水井。2009年07月12日王4斜-5-6井钻至井深1 599.50m(层位:潜33油组)时发生溢流,溢出物为盐水。2009年07月26日钻至井深1 759.76m(层位潜34油组)发生溢流,溢出物为钻井液。分析认为,是邻近的王云斜8井盐间注水引起了王4斜-5-6井在钻井过程发生井溢。
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2008年,王4-5-6井在钻井过程中,因钻遇盐间盐韵律层异常的高压油层并出砂,无法继续钻探,在没有钻达设计目的层的情况下被迫提前完钻,造成本次钻井施工没有完成地质目的。在该井区后续的钻井施工中,通过调整地质靶点(如王3斜6井),避开王4-5-6井钻遇的盐间高压裂缝层,顺利完井投产。
在钻井施工中,钻遇高压水层也可能引发井溢。典型案例如王西12斜-41井。2008年5月2日,王西12斜-41井钻至井深3 485.00m后,起钻至井深614.17 m发现溢流,槽面观察无明显油花、气泡,可闻到极淡的油气味,溢出物为盐水。发生溢流的层位经测井曲线解释为高压水层。
钻井过程中发生井溢时,处理的方法主要是靠加重泥浆平衡地层压力,如果泥浆密度过高,又容易导致浅部地层或低压地层发生井漏、纵向剖面井壁失稳等不利情况发生,增加井溢的处理难度;对于盐间注水引起的井溢,因压力高,压力释放慢,除了补下技术套管外,目前尚无更好的处理措施。
引发井漏的主要原因有:地层亏空、低压地层、断层、盐间裂缝等。
由地层亏空引发的井漏,典型案例有王23B井和王4斜-10-8井。
王23B井位于王场背斜顶部,钻至井深1 314.75m(潜32层)时,发生井漏,泥浆只进不出。打桥浆堵漏后又发生卡钻事故,最终不得不放弃该井,造成了较大的经济损失。造成井漏及后续发生卡钻的原因分别为地层亏空及距水泥返高太近所至。
王4斜-10-8井钻至1 698.02m(潜41)时发生井漏。经打桥浆堵漏后,复钻又发生卡钻、钻具脱落等事故。打捞成功后考虑大斜度井施工难度和后期固井难度,提前完钻,此时井深仅1 822m,未达到设计目的层。发生井漏及后续卡钻、钻具脱落等事故的原因主要有:地层亏空较大、大斜度井轨迹控制难度大、小井眼和小钻具受限等。
在王场油田的钻井施工中,钻遇低压地层引发井漏的典型案例是王78-2井。
王78-2井钻至1 870m,潜221韵律层出现溢流(原油),泥浆密度由1.26g/cm3加重至1.32g/cm3达平衡;钻至2 087m,潜32,发生井漏,漏速13.9m3/h,抢钻至2 109.68m后起钻堵漏,起钻至1 609.31m时,环空已无钻井液,导致上部井段发生垮塌,造成卡钻。经多次打捞后,扩眼补下技术套管。产生原因:一是强钻钻井液准备不够;二是井溢和井漏同出,井筒复杂;三是表层套管过浅(仅195.59m),难于应对地下的复杂情况。
在王场油田的钻井施工中,钻遇地质断层、盐间裂缝等,均引发过井漏,因处及时适当,未造成大的损失。
对单纯的井漏,处理相对简单,工程施工中的处理技术也比较成熟。当井漏和井溢同时出现时,易造成井壁纵向剖面失稳,处理难度较大,特别是特殊工艺井(如大斜度井、水平井、小井眼井等),由于对井眼轨迹及工程调整的要求,限制了工程处理能力,处理难度会更大。
为了应对王场油田在钻井过程中经常同时遇到井溢、井漏等异常复杂的情况,针对王场油田的钻井施工,提出了以下应对措施,对预防钻井事故起到较好的作用。
针对王场油田的复杂情况,建立复杂井钻井预控管理机制,成立相应的管理小组统一协调钻井过程中的设计、论证、施工等方面的工作。
1)加强井位论证。对可能出现的复杂情况,通过对已钻邻近井的钻井情况和动态情况调研、钻井井史查询等方法进行预判,并制订预控方案。
2)重视地面选点和井眼轨迹设计。结合地质要求和地面条件,进行井位选点,尽可能避开可能出现复杂情况的区域和地层。
3)强化钻井工程设计。在钻井工程设计中充分考虑可能出现的复杂地层,通过合理科学的井身结构设计,应对复杂情况的出现,并制订相应预控方案和各级应急处理方案,以防万一。
4)精心组织钻井施工。认真落实各种预控方案和应急处理方案,加强钻井现场管理和复杂情况的信息反馈,做到有备无患。
5)针对性地设计完井方案。在完井阶段,根据钻井过程中反馈的相关信息,有针对性地制订完井方案,确保复杂井况的顺利完井。
1)对可能出现复杂情况的钻井施工,在钻达复杂目标层前,由钻井公司向采油厂提出配合申请,并明确配合要求,由采油厂安排相关的注水井在要求的时间段内停注(一般要求在钻井井位周围500m范围内的注水井停注)。
2)当出现复杂情况需要相关单位紧急配合处理时,由钻井公司通过局总调室协调相关单位配合。
1)盐间层注水开发可行性论证。盐间地层缺少孔隙和通道,导致水注入地层后不能有效扩散,形成局部异常超高压。注入水溶解了盐岩,导致各层间发生窜通。并导致井下地层中存在大量自由的砂粒,这些砂粒在井下形成“泥石流”。
2)亏空层的能量补充:结合油田环保要求,低部位油田自己地上建注水回注站,钻污水回注井。
使用控压钻井设备,当钻遇溢流井段后可以有条件地实施边溢边钻,不仅保证钻井施工连续进行,还能有效保障地面人员及设备的安全。
针对王78-2井区、王云8井区、王平1井区等经常发生井溢、井漏的重点区块,可制订钻井施工专项应对措施,从井身设计、钻进过程控制、控压钻井设备配置、注水管理等方面,进行规范管理,并制订相应的应急预案,保障了在这些危险区块进行钻井施工的安全和顺利进行。
1)王场油田是江汉油区钻井施工中井溢、井漏的常发区块,只有合理确定井位、科学设计井身结构、针对可能发生的井溢、井漏,制订完备的应急预案,方可保证钻井施工安全和顺利进行,避免或降低施工风险。
2)针对井溢、井漏风险较大的重点区块制订的专项应对措施,能有效避免或化解在该区域进行钻井施工的风险,值得肯定和推广。
[1]王群,任钦平,陈斌,等.大田1井溢流与井漏同存尾管固井技术[J].天然气工业,2007(11):61-64.