乌夏地区合理泥浆密度设计方案研究

2022-09-11

一、乌尔禾地区合理泥浆密度设计方案

以声波测井资料为基础, 利用GMI地应力建模软件对风城1井和风城011井地层压力进行钻后评价, 与钻井、试油情况进行对比分析。

风城1井在二叠系风城组4193.57~4272.18m井段中途测试, 出现压力系数为1.71的异常高压, 而测井资料评价的地层压力系数为1.16~1.21, 差异甚大。同样, 风城011井在二叠系风城组3852.0~3864m井段试油, 拟合地层压力系数为1.61, 而测井资料评价的地层压力系数仅为1.07左右, 钻井过程中实用泥浆密度1.28 g/cm3也未出现溢流、井涌现象, 反而出现了多处严重井漏。从以下几个方面分析风城1井的异常高压:

1.根据声波测井资料, 参考密度测井评价风城1井地层压力, 风城组未见压力异常;

2.邻井试油结果表明风城组压力系数0.82~1.25 (见表1) ;

3.风城组邻井钻井过程中实用泥浆密度1.2~1.4g/cm3 (见表1) ;

4.根据压实理论, 由欠压实作用形成的异常高压层, 其声波时差和孔隙度偏离正常趋势线而增大, 地层密度偏离正常趋势线而减小。显然风城1井区风城组异常高压不符合此规律。

综合上述分析认为, 风城1井地层孔隙压力非常复杂, 风城组异常高压并不是由欠压实作用形成, 其成因机理有待进一步研究。目前的地层压力测井评价模型无法解决非欠压实作用形成的压力异常。

风城1井风城组3250~3500m井径扩大率达25%~55%, 风城011井风城组3350~3650m扩径率高达20%~40%。从三个方面进行分析:

1.从两口井的双井径曲线来看, 未观察到明显差异, 说明井径扩大不是由于泥浆密度偏低造成的剪切破坏所形成;

2.从力学角度分析, 上述井段地层坍塌压力均小于实用泥浆密度;

3.从地层岩性来看, 这些扩径井段主要为白云质泥岩、石膏质粉砂岩、泥质白云岩。

风城1井除发生过两次牙轮断锥顶事故、一次牙轮断齿事故外, 主要井下复杂为井漏和溢流。风城011井未发生溢流。两口井上部地层均有井漏发生, 但损失时间和泥浆量较小。风城1井4272.2m发生井漏, 损失泥浆607m3, 损失时间365h;风城011井风城组3096m和3276m发生两次井漏, 损失泥浆952m3, 损失时间827.4h (见表2) 。

根据孔隙压力和地层特性分析, 夏子街组以上地层, 压力系数较低, 钻井过程中泥浆密度稍高即有可能发生漏失, 且以渗透性漏失为主。夏子街组和风城组裂缝发育, 易发生恶性漏失。地层坍塌压力结果表明, 泥浆密度达到0.8~1.0g/cm3, 井眼力学失稳的风险不大。

二、夏子街地区合理泥浆密度设计方案

以声波测井资料为基础, 利用GMI地应力建模软件对夏子街地区地层压力进行了钻后评价。

八道湾组及以上地层为正常孔隙压力, 克拉玛依组孔隙压力系数有所上升, 达到1.24, 百口泉组呈异常低压, 孔隙压力系数0.85~0.95;到乌尔禾组孔隙压力系数上升, 范围在1.1~1.25;下部为正常孔隙压力。八道湾组及以上地层, 坍塌压力系数较小, 范围在0.3~0.85;克拉玛依组坍塌压力系数较高, 范围在0.8~1.22, 容易发生井壁失稳;百口泉组坍塌压力系数较低, 范围在0.23~0.54;乌尔禾组坍塌压力系数上部低 (0.82~1.08) 、中间高 (1.05~1.34) 、下部低 (0.65~0.86) ;夏子街组坍塌压力系数0.75~1.05;风城组坍塌压力系数上部低 (0.68~0.83) , 下部高 (0.82~0.94) ;佳木河组坍塌压力系数0.82~1.0。全井段破裂压力系数1.42~1.80。

三、结论及建议

1.目前常规三开井身结构基本能满足乌夏断裂带钻井要求。下步钻井过程中, 宜采用先期完井方式, 即在将钻达目的层之前下技术套管固井中完。结合实钻情况合理泥浆密度设计方案:八道湾组及以上地层泥浆密度为1.05~1.1g/cm3, 且尽量使用泥浆密度下限, 钻至克拉玛依组适当上调泥浆密度, 不超过1.25g/cm3;二开井段宜采用较低泥浆密度钻进, 以预防井漏的发生并利于提高机械钻速, 泥浆密度范围为1.05~1.25g/cm3;三开井段泥浆密度为1.08~1.15g/cm3为宜。

2.风城1井的异常高压不应作为今后钻井参考的唯一依据, 而应综合考虑测井解释的孔隙压力、邻井试油压力、邻井实用泥浆密度、钻井、录井等。

3.井径扩大的原因不是由于泥浆密度偏低而造成, 而有可能是由于白云岩和石膏的溶解引起, 这些井段下部钻井过程中应从泥浆配方上做相应的处理。

摘要：泥浆密度的合理设计对安全、高速钻井至关重要, 影响钻井液密度的因素较多, 本文根据乌夏地区已钻井资料的统计分析, 合理设计乌夏断裂带的泥浆密度, 减少井下复杂事故, 节约时效, 提高该地区钻井综合经济效益。

关键词：钻井,泥浆密度,乌夏断裂带