淺談s-x7井溢流壓井

淺談s-x7井溢流壓井

鉆井是一種嚴(yán)重的井事故。井中斷導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失和孔道成本增加，油氣資源損失和損壞，嚴(yán)重污染和安全。溢流是指當(dāng)?shù)貙訅毫Υ笥诰矇毫r(shí),地層中的流體不斷流進(jìn)井筒推動(dòng)井內(nèi)鉆井液外溢的現(xiàn)象。溢流如發(fā)現(xiàn)不及時(shí),會(huì)造成井涌,如果井涌情況控制不得當(dāng),則極易造成井噴。所以,溢流的發(fā)現(xiàn)和控制是鉆井過程中一個(gè)極其重要的環(huán)節(jié)。發(fā)現(xiàn)溢流后,應(yīng)立即關(guān)井,并馬上進(jìn)行壓井作業(yè),在井筒內(nèi)建立鉆井液液注壓力來平衡地層壓力,以此來控制溢流情況的進(jìn)一步惡化。通過對(duì)S-X6井溢流伴漏失的處理,總結(jié)出了一些處理此類情況的經(jīng)驗(yàn)得失,對(duì)同類井有一定借鑒意義。S-X6井是部署在陜西省榆林市榆陽區(qū)孟家灣鄉(xiāng)的一口開發(fā)井,井型為常規(guī)定向井。是叢式井井組中的第6口井,設(shè)計(jì)井深3191.67m,完鉆層位馬家溝第6層、第6小層。該井于2013年7月3日開鉆,套管結(jié)構(gòu):表套311.2mm×400m+技套244.5mm×400m,2013年7月16日打開氣層,井深2492m,監(jiān)督住井,2013年7月26日完鉆,完鉆井深3191.67m,完鉆層位馬家溝。S-X6井在2013年7月26日17:34完鉆循環(huán)過程中發(fā)生溢流,鉆井監(jiān)督立即要求關(guān)井觀察,鉆井液入口密度為1.18g/cm3,出口密度為1.12g/cm3,全烴值80×104mg/L,套壓1.12MPa,立壓1MPa。現(xiàn)場儲(chǔ)備40m3密度1.20g/cm3重漿、重晶石30t、石灰石40t。17:40鉆井監(jiān)督向建設(shè)方和監(jiān)督部匯報(bào)險(xiǎn)情。18:40建設(shè)方和監(jiān)督部到達(dá)現(xiàn)場研究處理方案,18:00至18:50套壓由1.12MPa升至2.9MPa立壓1MPa,決定節(jié)流循環(huán)壓井。1循環(huán)壓井試驗(yàn)結(jié)果1)駐井監(jiān)督上報(bào)井上溢流情況后,由監(jiān)督部和甲方工程組成員組成的井控應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組立即趕往現(xiàn)場,根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況共同協(xié)商決定繼續(xù)關(guān)井觀察,同時(shí)做好有毒有害氣體監(jiān)測。2013年7月26日22:10組織壓井,根據(jù)井筒壓力情況計(jì)算壓井液數(shù)據(jù),配置140m3密度1.25g/cm3的加重鉆井液,開泵泵壓為1.2MPa,套壓為2MPa,進(jìn)行節(jié)流循環(huán)壓井。節(jié)流循環(huán)至2013年7月27日凌晨2:30,入口密度為1.25g/cm3,出口密度為1.25g/cm3,無氣體溢出,套壓為0。但由于井隊(duì)更換水龍頭由任被刺壞的密封圈。待密封圈更換完畢后,再次關(guān)井觀察,4:30套壓上升到2.5MPa時(shí),出現(xiàn)井漏現(xiàn)象,漏失量7m3/h,節(jié)流循環(huán)泄壓,在重漿中加入堵漏劑,為防止井漏進(jìn)一步惡化,出現(xiàn)更大險(xiǎn)情,決定節(jié)流循環(huán)泄壓,第1次壓井失敗。2)2013年7月27日16:30配備加重泥漿密度為1.28g/cm3并適量加入堵漏材料,于17:00開始節(jié)流循環(huán)壓井,節(jié)流套壓1.5~2MPa,立壓0~3.5MPa,排量0.9m3/min,在配漿罐中配置密度為1.28g/cm3,開始入口密度為1.28g/cm3,循環(huán)至21:00,出口密度為1.21g/cm3,全烴值不降,保持在90×104mg/L以上的,無有毒有害氣體,判斷第2次壓井失敗。3)2013年7月28日井控應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組對(duì)現(xiàn)場工作重新研究,制定壓井方案。坐崗檢查無漏失,決定繼續(xù)加重漿,加隨鉆堵漏劑節(jié)流循環(huán)壓井,泥漿密度提至1.32g/cm3,于0:30開始節(jié)流壓井,始終保持入口密度為1.32g/cm3,共配液300m3。節(jié)流套壓2MPa,立壓4.5MPa,循環(huán)至4:00出口密度為1.18~1.20g/cm3,除氣后為1.30g/cm3,繼續(xù)循環(huán)至5:30出口密度不變,總烴值始終不降,仍然保持90×104mg/L,無有毒有害氣體,判斷第3次壓井失敗。4)2013年7月28日5:30繼續(xù)加重漿,將泥漿性能提升至1.35g/cm3,于6:00開始?jí)壕?循環(huán)過程始終保持入口泥漿性能1.35g/cm3,共配置加重漿300m3,節(jié)流套壓為2MPa,立壓為6MPa,當(dāng)循環(huán)至10:00出口密度為1.22~1.24g/cm3,當(dāng)除氣后密度為1.34g/cm3,繼續(xù)循環(huán)至13:00,出口泥漿性能能不變,總烴值始終不降,保持90×104mg/L不變,無有毒有害氣體,判斷第4次壓井失敗。5)2013年7月28日13:00經(jīng)井控應(yīng)急小組討論決定繼續(xù)加重,保持入口密度為1.38g/cm3,13:30開始?jí)壕?循環(huán)時(shí)加隨鉆堵漏劑,共配液300m3,節(jié)流套壓為2MPa,立壓為6MPa,循環(huán)至17:00出口泥漿密度為1.26~1.28g/cm3,除氣后為1.37g/cm3繼續(xù)循環(huán)至20:00,泥漿性能能不變,總烴值始終不降,保持90×104mg/L不變,無有毒有害氣體,判斷第5次壓井失敗。6)2013年7月28日20:00經(jīng)討論繼續(xù)加重泥漿,循環(huán)時(shí)加隨鉆堵漏劑,節(jié)流循環(huán)保持入口密度為1.40g/cm3,節(jié)流套壓為1.5MPa,立壓6.5MPa,節(jié)流循環(huán)至22:00發(fā)現(xiàn)漏失,漏速20m3/h,采取降柴油機(jī)轉(zhuǎn)速,降套壓為1MPa,立壓3.5MPa,漏速為10m3/h,節(jié)流循環(huán)至23:00,出口泥漿密度為1.32~1.34g/cm3,除氣后密度為1.38g/cm3,總烴值90×104mg/L以上,無有毒有害氣體,漏速下降為5m3/h,繼續(xù)節(jié)流循環(huán)至2013年7月29日6:00,出口泥漿性能不變,總烴值始終不變,保持90×104mg/L不變,無有毒有害氣體,漏速保持5m3/h,判斷第6次壓井失敗。7)經(jīng)井控應(yīng)急小組討論認(rèn)為:經(jīng)過六次壓井,壓井重漿密度從1.25g/cm3逐步調(diào)整至1.40g/cm3,未能將井底氣層壓住,井底氣層壓力異常高壓。在第6次壓井過程中出現(xiàn)井漏,判斷為劉家溝組漏失。泥漿比重1.40g/cm3已達(dá)到地層承壓極限壓力,不能繼續(xù)加重。一旦出現(xiàn)大量漏失,井口勢(shì)必將失控。經(jīng)井控應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組討論決定注水泥填井。2013年7月29日11:30準(zhǔn)備打水泥填井時(shí)發(fā)現(xiàn)卡鉆,決定強(qiáng)行固井。11:44開始打水泥前置液0.5m3,11:45注水泥,11:47工作壓力為2MPa,11:49為2MPa,11:51為5.5MPa,11:52為4MPa,11:53為3.8MPa,11:56為2MPa,12:00排量1m3/min,工作壓力2MPa,12:34開始頂替,頂替量18m3。固井水泥42.7m3,最大泥漿密度1.92g/cm3,最低1.85g/cm3。12:45固井結(jié)束,封固井段2466~3191m。13:00開始倒扣懸重42t,發(fā)現(xiàn)鉆具突然解卡,但因鉆桿扣已經(jīng)基本倒開,剩余鉆具落井,為降低損失決定重新對(duì)扣。13:45對(duì)扣成功,上提懸重增加108t,現(xiàn)場判斷解卡成功。14:00至16:00起鉆25柱循環(huán)替出上部水泥漿。全烴值由40×104mg/L降至10×104mg/L,至19:00全烴值又升至50×104mg/L。22:00全烴值升至80×104mg/L,入口泥漿密度為1.42g/cm3,出口密度為1.35~1.38g/cm3,22:30關(guān)井觀察20min套壓0MPa,立壓0MPa.經(jīng)協(xié)商無回壓節(jié)流循環(huán),循環(huán)至2013年7月30日6:30,在此期間每隔20min開井活動(dòng)鉆具(避免發(fā)生卡鉆),入口泥漿密度保持為1.40g/cm3,出口密度為1.33~1.34g/cm3,2013年7月30日6:30關(guān)井觀察20min套壓0MPa,立壓0MPa。7:30開井循環(huán),入口密度為1.40g/cm3,出口密度為1.34g/cm3,全烴值80×104mg/L,現(xiàn)場判定固井封堵失敗。第7次壓井失敗。8)2013年7月30日8:30關(guān)井觀察套壓在0.3~1.5MPa之間,觀察至10:30進(jìn)行節(jié)流循環(huán),入口泥漿密度為1.41g/cm3,出口密度為1.20g/cm3,泵壓9MPa,套壓0.3~1.0MPa,全烴值3×104~6×104mg/L經(jīng)現(xiàn)場井控應(yīng)急小組決定實(shí)施第2次固井填井封堵,為安全起見決定埋入鉆具500m,節(jié)流循環(huán)至17:13打開封井器下入8根鉆桿至2466m,關(guān)井節(jié)流循環(huán),泵壓9MPa,套壓0.2MPa,循環(huán)至21:00開井循環(huán),入口泥漿密度為1.41g/cm3,出口密度逐漸升至1.40g/cm3,已達(dá)到進(jìn)出口密度平衡,經(jīng)現(xiàn)場井控應(yīng)急小組決定,將井中全部鉆具起出,下入光鉆桿進(jìn)行固井封堵,23:20起鉆至2013年7月31日6:00全部起鉆完畢,10:35下入鉆桿86柱,開泵循環(huán),入口密度為1.41g/cm3,出口密度為1.40g/cm3,11:35開始注水泥作業(yè),注入前置液4m3,工作壓力2MPa,排量1m3/min,水泥漿密度為1.89g/cm3,12:03注水泥完畢,注入水泥20m3(35t),12:25替漿完畢,替量24m3。起鉆26柱關(guān)井,封固井段1966~2466m。關(guān)井后8h內(nèi)套壓一直為零,判斷第2次水泥封堵成功。第8次壓井成功,險(xiǎn)情排除。本井是此井組的第6口井,前5口井完鉆都沒有出現(xiàn)復(fù)雜情況,但由于地層發(fā)育的原因,該井在馬五6層位變薄,同樣的垂深上實(shí)際已經(jīng)打開了馬五7層,并且此地層出現(xiàn)了異常高壓,井上人員配置的鉆井液密度不能達(dá)到平衡馬五7地層壓力的要求,造成了本次溢流情況的發(fā)生。2壓井施工2.1次壓井失敗1)本井下部層位異常高壓,后經(jīng)測算地層壓力達(dá)到41MPa,而上部劉家溝層位,承壓能力又較低,發(fā)生溢流時(shí),已有輕微漏失,如此情況下給壓井施工帶來了很大難度。2)首次壓井已基本成功,但由于更換水龍頭由任密封圈,耽誤了時(shí)間,鉆井液沒有得到充分的循環(huán),地層流體侵入井筒污染泥漿,被污染的鉆井液未得到及時(shí)處理,進(jìn)而造成第二次壓井失敗。3)自第三次壓井到第六次壓井已配置并泵入超過1000m3鉆井液,正常情況下井內(nèi)受污染的鉆井液應(yīng)該已被處理干凈,但由于此井又漏又涌,壓井施工中井口回壓極難控制(節(jié)流管匯節(jié)流閥控制),地層流體持續(xù)侵入,全烴值居高不下,導(dǎo)致壓井失敗。4)帶鉆頭注水泥固井后起鉆,產(chǎn)生抽吸作用,造成地層氣體上竄或固井水泥受泥漿污染,造成第一次固井失敗。2.2井控應(yīng)急小組1)本井下部馬五7層位異常高壓,上部劉家溝又有輕微漏失,在這種復(fù)雜的井筒環(huán)境中,井隊(duì)人員能及早的發(fā)現(xiàn)溢流并且駐井監(jiān)督能夠及時(shí)下達(dá)正確的指令,是沒有發(fā)生較大井控事故的關(guān)鍵。2)井隊(duì)發(fā)生溢流情況后,甲方項(xiàng)目組和監(jiān)督部人員立即奔赴現(xiàn)場,與井隊(duì)人員協(xié)同組織壓井作業(yè)。駐井監(jiān)督協(xié)調(diào)各方起著串聯(lián)作用,加之對(duì)井上情況的了解,為井控應(yīng)急小組提出了不少合理化建議,加上井隊(duì)人員平時(shí)對(duì)設(shè)備保養(yǎng)到位,地面井控設(shè)備靈敏可靠,坐崗人員工作認(rèn)真,及時(shí)發(fā)現(xiàn)全烴值升高,果斷關(guān)井,控制了地層流體的侵入,為下一步的壓井施工作業(yè)留有了足夠的空間,雖多次壓井失敗,但始終沒造成失控。3)在第一次打水泥封堵失敗后,井控應(yīng)急小組成員立即認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn),認(rèn)識(shí)到第一次打水泥封堵失敗主要是由于帶鉆頭打入水泥起鉆時(shí)有抽吸作用,造成封固失敗。在總結(jié)失敗原因后立即采取應(yīng)對(duì)措施,及時(shí)調(diào)整鉆具結(jié)構(gòu),使得第二次打水泥封堵作業(yè)成功。4)駐井監(jiān)督在本次壓井過程中,嚴(yán)格監(jiān)督各個(gè)工種崗位,嚴(yán)格執(zhí)行井控應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組制定的施工方案,收集第一手?jǐn)?shù)據(jù)并反饋給現(xiàn)場決策人,及時(shí)調(diào)整壓井參數(shù),即便是壓井液密度達(dá)到地層承壓能力極限時(shí),也沒有造成嚴(yán)重的漏失,避免造成井噴失控的嚴(yán)重后果。3技術(shù)困難分析3.1“漏失”會(huì)出現(xiàn)溢流低滲漏氣井井控技術(shù)難點(diǎn)是由其地層特點(diǎn)決定的,隨著漏入地層的鉆井液量增多,表現(xiàn)出地層壓力不斷升高和壓井循環(huán)正常后停泵一段時(shí)間又會(huì)出現(xiàn)溢流的情況,導(dǎo)致了“井漏、溢流、加重鉆井液、井漏、井涌”又漏又涌惡性循環(huán)風(fēng)險(xiǎn)的存在。這就需要井隊(duì)在平時(shí)鉆進(jìn)過程中如果發(fā)現(xiàn)漏失要立即封堵,避免以后在井下復(fù)雜情況的處理中難上加難。如果此類情況已經(jīng)發(fā)生,用水泥或其他封堵能力強(qiáng)的材料堵住漏層也不失為一種經(jīng)濟(jì)有效的方法,否則想用常規(guī)井控方法來建立井內(nèi)壓力平衡,不但要消耗大量的材料和時(shí)間,而且難以成功。3.2回壓值的確定低滲漏氣井在壓井施工中,如何控制氣體在井筒內(nèi)向上滑脫是難點(diǎn)。由于氣體的膨脹和滑脫特性,一旦發(fā)生氣侵,井底壓力將不斷減低,井控風(fēng)險(xiǎn)隨之增大,嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致井噴失控。在節(jié)流壓井過程中有效的控制節(jié)流閥的開關(guān),可以減緩氣體在井筒內(nèi)向上滑脫效應(yīng),從而能夠更好保證的井口和井下的安全。在節(jié)流壓井施工中,控制井口回壓值是工作中的重點(diǎn),如果井口回壓過低,地層流體會(huì)進(jìn)入井筒污染泥漿,如果井口回壓過高,會(huì)將地層壓漏,使本來就復(fù)雜的井下情況變得更加復(fù)雜。但是,如何確定在壓井過程中的回壓值,采用多大的回壓既有利于安全,又有利于施工。就井口回壓對(duì)氣體膨脹的抑制作用進(jìn)行分析,并對(duì)壓井過程中回壓值的確定進(jìn)行了探討。圖1為不同回壓條件下氣體沿井筒上升過程中你將池體積增量變化情況(氣體膨脹越大,泥漿池增量就越大)?？梢钥闯?增大井口回壓,能有效的抑制氣體體積膨脹。保持其他條件不變,溢流1m3后,假設(shè)井底恒壓且保持平衡,則井口未采取節(jié)流措施時(shí)(井口回壓為0),受侵鉆井液上返過程中的井口最大溢流量為6.1