裂缝性储层控压钻井技术及应用

2022-11-09

1 引言

裂缝性储层是有可能藏有巨大的石油天然气, 一般在残酸盐和碎屑岩地质结构中都有裂缝性储层, 但是在这些储层中, 一部分经过长年的积层, 储层已经为泥土或其它岩石填充了, 缺乏储油的空间, 变成了一些闭合储层。有空间的裂缝却占的比例很少, 一旦发现裂缝性储层, 可能其中就蕴藏着丰富的石油和天然气, 但是这种油井开采的安全密度窗口较小, [1]井下的地质构造不确定, 极易破坏储层, 所以裂缝性储层的有效性评价是考察该油井的开采是否有意义。

2 控压钻井技术的基本概念

控压钻井技术在上个世纪50年代已经出现, 在2004年的钻井会议上被提出, 并称为钻井过程中的控制压力钻井的三大体系之一, 经过近几年的快速发展, 控压钻井技术已经逐步形成了以恒定井底压力技术、加压泥浆帽钻井技术、双梯度钻井技术和健康安全环境技术为主的工艺体系, 该项钻井技术综合调节井口套管压力, 水力摩擦及流体密度等, 从而保持井眼压力可以源源不断的压出油来, 该种技术还可以严控地下河流等侵蚀, 降低井下压力过大而导致的井涌等钻井问题, 对安全密度窗口较小的裂缝性储层的开采十分有益。控压钻井技术的概念版本很多, 但总体意思就是精细化管理井下压力, 使其保持在所需的范围之内, 该项技术涉及到过过、近、欠三种非平衡钻进工艺技术。

3 裂缝性储层采用常规钻井技术存在的问题

首先, 容易破坏储层, 各个缝隙的大小不一, 结构各异, 其中填充物的密度不一, 压力结构不均, 地质结构复杂, 钻头进入的过程将遇到不同的问题, 导致井液流失, 容易破坏储层, 导致后期的产油量。其次, 压力管理难度大, 当裂缝角度小时, 井下原油中含有的气体和液体有密度差, 导致出现诸如置换性漏失的储层漏失, 气体不断侵入地层。由凝析油气相态图可知, 当环境压力低于泡点压力时, 气相从液相中分离出来, 而气体具有可压缩性, 井底压力进而下降, 致使越来越多的地层气体涌入环空, 气体带压上升, 这是一个恶性循环的动态过程, 井口表现为井涌, 甚至井喷, 这就要求井口设备具有较高的承压能力;最后, 卡钻的现象。[3]由于压力不稳定, 气液密度不一, 气体向上运动在井口附近形成旋流, 将搅动井口附近的地层泥浆, 一起上行运动, 造成问题现象发生。

裂缝性储层采用常规钻井技术存在上述问题, 但是控压钻井技术通过压力动态管理, 实现钻井高效、安全。

4 相比其他技术, 控压钻井技术优点

控压钻井技术是精细化管理进口部压力, 从而针对不同的工况需要, 准确管理井下的状态是欠、近还是过平衡状态, 该种技术可操作性强, 安全、可靠、效率高。相比其他钻井技术, 控压钻井技术具有以下优点:

首先, 不易破坏储层, 控压钻井技术采用小流量监控, 第一时间发现油液是否有溢出或是泄露等, 当出现了油液的溢出或是泄露时, 自动控制系统将及时反馈相关信息, 迅速调节井口阀门, 精细化地应对井下压力变化, 动态变化工作系数, 具有动态调控性。其次极易管理井下压力, 控压钻井技术动态管控井下工作系数, 通过计算, 将压力控制在出油的动态平衡状态, 实现了井下压力可控, 钻井作业可靠安全;最后, 提高产油效率, 当起钻等作业时, 井口部进行自循环, 利用压力泵补偿循环压力损失, 保持井下压力处在一定范围的状态之中, 降低因为压力变化导致的井下气体上行, 从而减少卡钻的可能;另外, 据研究表明, 控压钻井技术在处理井漏等钻井复杂情况时具有较好的时效性, 大幅提高了水平井段的延伸能力, 钻井液漏失量仅为欠平衡钻井的1.7%。

5 控压钻井技术所需设备

控压钻井技术所需的设备根据钻井型号不同而有差异, 与现实环境有关系, 油层深度、油层压力等, 实施的过程中, 往往采用动态压力控制系统来控制地面的环空压力, 以便保持井底压力的恒定, 该系统由以下几个方面组成:合理精准的水力学计算模型、旋转控制装置、钻井液返出台。调节阀处于安全可靠的考虑使用自动控制的电磁阀, 这样有效的保证作业安全, 还有压力泵的作用就是该系统的心脏, 源源不断地向系统里提供压力源, 为管理井下油压提供条件。简言之, 控压钻井技术借鉴了非平衡油井钻井工艺, 其很多设备也是非平衡钻井工艺中使用的设备, 利用调节阀和压力泵调节管理井下压力, 使之保持一定的压力状态。

6 结语

裂缝层储层广泛地存在于我们这个地球上, 但是这种储层是上亿年前的形成, 经过长期的沉淀, 一些裂缝层已经被填充满, 不具备储油条件, 只有少部分的裂缝层因为特殊的地质构造而蕴藏着大量油气, 这些裂缝储层存在安全窗口小等特点, 控压钻井技术是一种可以准确检测井口压力流, 迅速反馈压力流的状态, 经过计算系统的精细分析判断, 得出是否进行压力补偿, 该种技术最大可能的提高了油井的出油率, 延长了油井的出油周期, 具有很好的经济和社会效益, 这种精细程度正好满足裂缝性储层安全窗口小的特点。

摘要：裂缝性储层是存储石油天然气的天然冰箱, 找到这样的地质结构, 离发现石油就不远了, 但是该种地质结构开采的安全窗口小, 地下结构不明确, 极易破坏储层结构, 相比其他钻井技术, 控压钻井技术利用井口处压力管理, 实现井下压力处在可以出油范围之内, 实现高效安全出油。

关键词：裂缝性储层,控压钻井,控制