钻井井控技术措施优化探讨

文/张庆军，中石油渤海钻探第二钻井工程分公司

1 引言

为了钻探出优质的井筒，满足油田勘探开发的需要。优化设计石油工程钻井工程技术措施，随着油田勘探开发技术的不断发展，钻井工程技术措施也在不断发展变化中，从地质导向钻井技术措施的应用，自动化钻井技术措施的实施，提高钻井施工的效率，达到预期的钻探施工的目标。

2 石油钻井施工程序

钻井设备搬迁进入到新井场后，安装井架及设备，达到钻井设备的安装质量标准后，才允许开钻施工。开钻前进行必要的准备，土方等工程的准备，工具的准备，包括井口工具、手工工具、专用工具以及处理井下事故的常用工具等。井口的准备，对钻井平台上的设备进行检查验收，达到开钻的条件，才能实施一次开钻，下表层套管，表层固井施工。

3 钻井施工过程中的井控技术要点

3.1 立压控制法

立压控制法是以压井过程中的立压变化规律为基准，通过调节井口节流阀开度，在井口形成合适的套压，确保井底压力足以平衡地层压力的条件下，排出溢流和重建井筒压力平衡。W.C.Goins首次在《BlowoutPrevention》一书中正式提出立压控制方法，NealAdams[10]对压井作业中的立压控制方法进行了详细阐述。在此基础上，国外学者对不同井型的立压控制方法进行了相关研究及详细阐述，为立压控制方法提供了坚实的理论基础与实践经验，立压控制法是目前国内外最为常用的控制方法，在常规渗透性储层简单工况条件下，由于地层压力安全窗口较宽，采用立压控制法进行压井成功率较高；但是，在压力敏感性储层等复杂工况条件下，由于压力安全窗口较窄，采用立压控制法进行压井，存在压井成功率低、井控安全风险大的工程难题。出现上述情况的主要原因是：由于在压井过程中，井口套压是否合适需要通过观察比较立压来确定，因此立压控制法是一种间接压力控制法，是在无法获取井筒压力时的一种简易替代方法，是一种粗放型的压力控制方法。在实际压井过程中，由于井口套压表和立压表分别位于井筒的两端，距离为二倍的井深；调节节流阀首先出现的是套压值，但这个井口套压值合适与否要根据对应的立压值来判定；而压力波传递需要时间，导致对应的立压值显示存在滞后，因此就难以实施连续的井口套压调整，压力控制精度就难以保证

3.2 欠平衡钻井工程技术措施

欠平衡钻井技术措施是我国的一项新的钻井技术措施。选择最佳的钻井液体系，保持井筒的欠平衡条件，减少钻井施工中对储层的污染，提高钻井施工的绿色环保效应。在实际应用过程中，结合井控技术措施，有效地解决钻井施工的安全问题。经过钻探施工现场的实践研究，不断开发空气钻井技术措施、泡沫钻井技术措施，节约钻井施工的成本，提高机械钻速，获得最佳的钻探施工的效果。优化设计产生和保持欠平衡条件的井控技术措施，研究和开发产出流体的地面处理技术措施，应用电磁随钻测井技术措施，及时获得井筒的数据资料，达到石油钻探施工的技术要求。欠平衡钻井技术的发展趋势，研究和开发更有效的欠平衡钻井液体系，井底导向系统的研制和马达的优化，试验新型的钻井液的井控技术与地面分离系统，集成欠平衡钻探施工的程序，提高欠平衡钻井的安全性，提高机械钻速，达到高效钻探施工的标准。

3.3 简化套压控制法

压井作业中，通过调节节流阀开度的方式，使井口套压按照设计的井口套压值进行变化，以达到维持井底压力恒定的目的，这就是套压控制法。套压控制法是一种直接的压力控制方法，虽然国内外很多学者对压井过程中套压变化规律进行了研究，但是，套压控制法却未能有效的替代立压控制法，工程实践的应用案例很少。出现上述情况的主要原因是 ：套压控制法的核心技术在于井筒压力（无论是测量或计算）的准确获取。由于井筒压力实时测量工具的缺失和多相流动计算的复杂性，研究中多采用了井底溢流物为气柱的简化假设，与实际情况差异较大，是一种简化套压控制法，其井筒压力控制精度很难超越立压控制法。因此，简化套压控制法无法全面提高井筒压力控制精度，就需对井筒压力计算进行精细化处理，力求准确掌握压井过程中的井筒压力变化规律，提高井筒压力的控制精度。

4 结语

压井技术对于压力安全窗口较大的渗透性储层（如砂岩储层）应用效果良好。但是，近年来压井技术对于压力安全窗口较小的压力敏感性储层（如裂缝性储层高压气井）多有压井失败的案例，成为严重影响井控安全的重大难题。调研分析表明，必须提高压井过程中的井筒压力控制精度，才能满足压力敏感性储层的要求，提高压井成功率。因此，精准控制井筒压力是压井技术的发展趋势。保证机械钻速，按照钻井施工设计的要求，钻探出优质的井眼轨迹，满足钻井施工的技术要求。