Stone能源公司在墨西哥灣Amberjack油田再開發(fā)初期，用控壓鉆井技術(shù)縮短了非生產(chǎn)時間，并避免了早期井鉆探時遇到的意外側(cè)鉆。
Amberjack油田發(fā)現(xiàn)于1983年。該油田距路易斯安那州海岸50公里，位于密西西比峽谷109塊，水深314米。至1992年，該油田共完成38 口井。1999年，為了提高Amberjack油田產(chǎn)量，啟動了再開發(fā)程序。最初的兩口側(cè)鉆開發(fā)井由于孔隙壓力不確定，且目的砂層內(nèi)孔隙壓力和抗壓強(qiáng)度范圍很窄等原因，鉆目的砂層上部時，遇到了非常復(fù)雜的情況。這些情況引起嚴(yán)重井漏，主要是由環(huán)空憋堵、卡鉆、氣侵和最后兩次意外側(cè)鉆等原因造成的。當(dāng)時作業(yè)公司還沒有找到可行的鉆井方法減輕井漏，并減少額外非生產(chǎn)時間。
積極規(guī)劃鉆井作業(yè)
Stone能源公司剛接管Amberjack油田，就開始積極尋找避免這些問題的鉆井方法。在前期策劃階段，鉆井工程師分析后，發(fā)現(xiàn)事故主要原因是井底壓力不能連續(xù)控制。Stone能源公司的工程師研究了使用不同鉆井液、不同井底鉆具組合設(shè)計、并通過改變井的設(shè)計來維持井眼穩(wěn)定性，減少當(dāng)量循環(huán)密度，避免鉆井液漏失，非生產(chǎn)時間減至最少。最后，他們還是選擇了控壓鉆井技術(shù)。因?yàn)榭貕恒@井可有效控制井底壓力。
為了用標(biāo)準(zhǔn)做法制定合理的液壓和鉆井設(shè)計，Stone能源公司和斯倫貝謝公司的鉆井工程師從設(shè)計階段就開始聯(lián)合工作。Amberjack油田首口井的早期準(zhǔn)備由經(jīng)驗(yàn)豐富的控壓鉆井監(jiān)督從鉆機(jī)調(diào)查開始。鉆井監(jiān)督提前籌劃和設(shè)計安裝鉆機(jī)。準(zhǔn)備和設(shè)計階段還包括相關(guān)井設(shè)計元素的鉆井工程審核、控制井底壓力和制定鉆井應(yīng)急預(yù)案。
設(shè)計過程的最后一步包括用理論鉆井的標(biāo)準(zhǔn)做法來識別鉆井風(fēng)險，制定降低風(fēng)險計劃。開鉆前召開理論鉆井、危險源識別分析和危險與可操作性研究專題討論會以便為設(shè)計井選擇鉆井隊(duì)伍、鉆機(jī)和服務(wù)人員。
鉆井的重要目標(biāo)是把井底壓力控制在大于地層孔隙壓力、小于抗壓強(qiáng)度范圍內(nèi)。在Amberjack油田，這兩個壓力極限之差比較小，必須準(zhǔn)確控制壓力。理論下，鉆井中允許工程師測試所有可能發(fā)生的情況，確保他們自己準(zhǔn)備設(shè)備和人員。Amberjack平臺上的鉆井人員在目前計劃內(nèi)和意外事件的常用方法和行動實(shí)踐過程中，都熟練掌握了控壓鉆井服務(wù)技術(shù)。
建立和實(shí)施控壓鉆井服務(wù)
Amberjack油田有四口井用動態(tài)環(huán)空壓力控制系統(tǒng)和控壓鉆井技術(shù)鉆探。該系統(tǒng)的主要部件由模塊化管匯、回壓泵、復(fù)合流量計和控制模塊組成。安裝該系統(tǒng)可有效監(jiān)控流入和流出的泥漿量、環(huán)空壓力、井深和其他鉆井參數(shù)。該控制器用鉆井和實(shí)時水力學(xué)數(shù)據(jù)就可以計算出在設(shè)計深度期望的井底壓力需要的回壓值。
當(dāng)動態(tài)環(huán)空壓力控制系統(tǒng)檢測到流量下降時，系統(tǒng)開始調(diào)控節(jié)流器以增加回壓。繼續(xù)調(diào)控節(jié)流器直至達(dá)到設(shè)計要求點(diǎn)，然后在關(guān)閉泥漿泵后保持環(huán)空壓力不變。鉆進(jìn)、接單根和起鉆換鉆頭這三種情況下均可以實(shí)現(xiàn)這些功能。
實(shí)踐還證明，復(fù)合流量計和動態(tài)環(huán)空壓力控制系統(tǒng)不僅對井涌監(jiān)測有用，而且對確定孔隙壓力也很有用。工程師采用特定技術(shù)測量一系列靜態(tài)流量，來檢查孔隙壓力不確定的已探明地層。在檢查期間，動態(tài)環(huán)空壓力控制系統(tǒng)通過控制增量，來逐步降低靜態(tài)井底壓力，直到泥漿柱壓力等于靜水壓力為止。當(dāng)井底壓力逐步下降時，系統(tǒng)監(jiān)測復(fù)合流量計的流出量。這些測試有助于工程師確定鉆井和起下鉆期間合適的泥漿比重。
在設(shè)計階段，工程師確定Amberjack油田井壓力窗口較窄，需要更嚴(yán)格的回壓控制。他們認(rèn)為，環(huán)空壓力控制系統(tǒng)的壓力必須略大于圈閉壓力，關(guān)閉鉆井泥漿泵時必須增加回壓。動態(tài)環(huán)空壓力控制系統(tǒng)一個非常有用的特點(diǎn)是能夠控制輔助泵，增加與鉆井泥漿泵有關(guān)的回壓。一些特征證明，絕對有必要把井底壓力控制在大于原來值。在這種情況下，鉆工很難在30秒內(nèi)停泵的情況下，進(jìn)行突擊消防演習(xí)。泵沖內(nèi)初始變化的20秒內(nèi)，關(guān)閉節(jié)流器并打開輔助泵時控壓鉆井系統(tǒng)自動響應(yīng)。再過20秒后，系統(tǒng)使井底壓力穩(wěn)定在程序設(shè)置點(diǎn)，由于突變反而導(dǎo)致泥漿密度下降0.15磅/加侖。
圖1詳細(xì)說明了實(shí)施動態(tài)環(huán)空壓力控制系統(tǒng)后的流量檢測。在不連續(xù)的地方，井底壓力分段下降直到靜態(tài)環(huán)空壓力穩(wěn)定在14.7ppg。井中流出量(藍(lán)色曲線)表明井底壓力等于或小于孔隙壓力。用一種控制方法可循環(huán)出注入的流體(圖片由斯倫貝謝公司提供)。
鉆井效益大幅提升
實(shí)踐還證明控壓鉆井對起鉆很有利。回壓穩(wěn)定時起鉆，工程師就可以減少氣體抽汲對井眼的影響。過渡作業(yè)期間，當(dāng)鉆壓增至起下鉆重量時，泥漿比重增加。
然而在Amberjack油田，控壓鉆井最有價值的效益與常規(guī)鉆井比較時更加明顯。四口采用控壓鉆井技術(shù)鉆的井中有三口井總非生產(chǎn)時間不到半天，而早期常規(guī)鉆井總非生產(chǎn)時間則一個多月。圖2表明Amberjack油田以前常規(guī)鉆鄰井與實(shí)施控壓鉆井的三口井的非生產(chǎn)時間記錄。
在Amberjack油田，用控壓鉆井技術(shù)有助于公司更有效地鉆達(dá)史上難以達(dá)到的地質(zhì)目標(biāo)，大大縮短非生產(chǎn)時間。由于準(zhǔn)備工作做得充分，鉆井施工非常順利。
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