浅谈二级井控作业中压井方法的选择

发表时间:2021/7/23   来源:《科学与技术》2021年第29卷3月8期   作者:陈忠恒
[导读] 对于一般的油气井,地层压力不是太高,溢流性质为地层水
        陈忠恒
        胜利石油工程公司培训中心(党校)  山东东营  257000
        摘要:对于一般的油气井,地层压力不是太高,溢流性质为地层水、油或少量气。根据井涌情况和井身状况,只要发现井涌及时,采用常规压井方法即可将溢流循环出井,恢复正常钻进。然而,对于高压气井,侵入物的压力、体积可能都会高于普通井。若此时仍然采用常规压井法,可能会使井口最大压力超过地面装置的承压范围,也可能使套管鞋处的压力超过套管鞋所能承受的最大压力。这时就可以采用置换法、压回法等特殊压井方法以及低套压压井法等非常规压井方法压井。
        关键词:井控;压井
        由于井涌时井队施工人员对地下情况的掌握程度有限,并且在井涌(尤其是遇到来势汹涌的恶性井涌)发生时,现场可用于决策的时间会较少。这就要求钻井施工人员对发生井涌的征兆了如指掌,熟悉各种井下状况井涌的地面特征,并且对可能存在的潜在风险有所准备。综合地面装备、井身结构和地下状况等各种因素,才能做到在最短的时间内作出较为合理的压井施工方案。
(一)选择压井方法所要遵循的一般准则
        压井方法的选择是关系到压井成败的重要因素,因此选择时需确定以下因素:
        1 根据计算的压井参数和本井的具体条件,如溢流类型、重钻井液和加重剂的储备情况、加重能力、井壁稳定性、井口装置的额定工作压力等选择压井方法;2 溢流被发现的早晚,如果能及时发现溢流,井筒压力失衡程度低,采用一般的或者常规的压井方法就可以重建井筒压力平衡;但如果溢流发现不及时,常规的压井方法也可能就无法使用;3 井内管柱的深度和规范,一些套管下得较浅,地层破裂压力较低的井,可能不适宜用常规的压井方法进行压井;4 循环通道阻塞,如钻头水眼被堵,则常规的压井方法和反循环压井方法可能无法使用,需要另辟蹊径;5 实施压井工艺的井眼及地层特性,在地层侵入物的压力一定的情况下,储层物性差的地层一般要比储层物性好的地层好处理;6 空井溢流关井后,根据溢流的严重程度,可采取强行下钻到底法、置换法、压回法等特殊压井方法分别进行处理;7 天然气溢流不允许长时间关井而不作处理。在等候加重材料或在加重过程中,视情况间隔一段时间向井内灌注加重钻井液,同时用节流管汇控制回压,保持井底压力略大于地层压力排放井口附近含气钻井液。若等候时间长,则应及时实施司钻法第一步排除溢流,防止井口压力过高;8 压井施工前必须进行技术交底、设备安全检查等工作,落实操作岗位,详细记录立管压力、套压、钻井液泵入量,钻井液性能等压井参数,要认真填写压井作业施工单。
        以上这些因素是压井方法选择的主要依据,应从合理规避风险,提高压井成功率、降低施工成本等方面综合考虑,选择最优压井方法和施工工艺。
(二)常规压井法的选择原则
        常规压井法简言之就是井底常压法、是一种保持井底压力不变而排出井内气侵钻井液的方法。司钻法、工程师法、等待加重法和其他方法都遵守一个重要的准则就是井底常压。每种方法都是改变地面压力达到平衡地层压力的目的。其主要的也是唯一的区别是在压井过程中第一个循环所用的钻井液密度不同。
        工程师法、司钻法、边循环边加重法为压井的三种方法,均可采用。只要井筒具备以下两个条件:一是能安全压井;二是在不超过套管与井口设备许用压力条件下能循环液流。至于选择哪种方法,根据各油田井筒情况、压井工程师的习惯来选择。
(三)非常规压井法的选择原则
        对于钻柱不在井底、井漏、钻柱堵塞或井内无钻具、空井、修井喷空等非常规情形时,就要采用非常规的井控技术进行压井,随着油田勘探开发过程的深入,钻探的井向着深井和超深井发展,地层压力高,很多井地层压力超过70MPa,部分区块地层压力超过100MPa。在处理这类超高压气层发生的溢流时,压井方法的选择非常重要,不同的条件应选择不同的压井方法,如果压井方法选择不当,将会导致压井施工失败,严重时可能导致井喷失控。业界提出使用特殊方法来提高井控安全性也是有其现实背景的。
        非常规井控是指发生溢流、井喷或井喷失控以后,在井筒不具备采用常规压井方法时,为在井内建立液柱、恢复和重新控制地层压力所采用的压井方法。
        非常规压井方法适用于制服常规压井方法不能控制的溢流和井喷。如果井筒内无钻具或钻具不到底,也就无法或无法在全井筒建立循环通道,自然就无法实施常规压井法,可以考虑采用强行下钻到底、压回法、先压稳上部再下钻压井等方法。井内无钻具、钻具很少,钻柱堵塞、井内钻井液不能循环时,要实现井控,必须通过不循环钻井液来实现调节井内压力,可以采用置换压井法或压回法。采用置换法则压井时间会比较长,再次井涌的危险比较高;采用压回法则对地面压力控制的要求比较高,并且要防止在使用压回法时将套管以下,井涌层位以上的薄弱地层压破,造成地下井喷,形成更为复杂的局面。对于钻井周期较长,套管、套管头已经磨损的超高压气井,井身情况可能不允许出现较高的套压,推荐使用反循环压井法、低节流压力法。套管下得浅、裸眼段较长、地层破裂压力较低,一旦发生高压气侵,采用加重钻井液压井时可能将套管鞋压破,可采用低节流压力法,如果井筒条件、钻具、钻头条件允许,也可采用压回法。如果发生井涌险情的井属于高含硫井,其井涌物可能含有大量的硫化氢气体。在这种特殊情况下,要么通过地面装备和相应的物理化学手段将溢出地面的有毒有害气体处理掉,要么采用压回法,将含有酸性气体的侵入物直接压回地层,不让其到达地面。如果预计硫化氢含量比较大,最好的办法就是井下流体不要到达地面,直接采用压回法将其压回地层,避免含量不明的硫化氢到达地面后对人员、设备造成的威胁。
        由上面的分析我们将特殊压井方法的适用条件、井口条件、主要风险点以及解决办法进行一个归纳小结,如表1-2所示。
(四)常规压井法与非常规压井法的选择依据
        根据现场溢流的特点在选择使用常规的司钻压井法、工程师压井法、分段循环压井法、压回法、置换法的同时,还针对特殊情况选用了特殊的压井方法,成功地应用在超高压气井的施工中,取得了非常明显的效果。
        在高压气井发生井涌时,究竟是选则常规压井法还是特殊压井法,则要具体情况具体分析。根据前面的描述,现将常规压井法与特殊压井方法简单、初略的选择步骤抽象为图1、图2所示。

        

        
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