鉆井過程中,由于存在一些不可準(zhǔn)確預(yù)測和控制的因素,往往容易發(fā)生井噴。避免井噴關(guān)鍵在于預(yù)防。
1. 合理的井身結(jié)構(gòu)
應(yīng)按設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)封隔不同地層壓力系統(tǒng)和復(fù)雜地層,確保在同一裸眼井段不出現(xiàn)壓力系統(tǒng)差別過大的地層,尤其易漏噴同層;同時(shí)控制漏、噴、塌、卡四種復(fù)雜情況在同一裸眼井段最多出現(xiàn)兩種,當(dāng)出現(xiàn)噴、漏層同存不能分隔時(shí),要采取有效措施預(yù)防。
對于無技術(shù)套管的井,其表層套管深度應(yīng)滿足井控的需要,套管鞋處的地層破裂壓力梯度應(yīng)大于下部目的層的地層孔隙壓力梯度。
2. 井控裝置安裝及鉆具內(nèi)防噴工具配備
根據(jù)預(yù)測的最高地層壓力,按照設(shè)計(jì)選配井控裝置,并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范安裝、調(diào)試、試壓合格,同時(shí)準(zhǔn)備鉆具內(nèi)防噴工具。
3. 準(zhǔn)確預(yù)告地層壓力
(1) 在鉆井過程中,要加強(qiáng)地層對比,及時(shí)提出地質(zhì)預(yù)告,尤其對異常高壓地層的蓋層預(yù)報(bào)一定要準(zhǔn)確。根據(jù)地質(zhì)資料掌握準(zhǔn)確的地層壓力,確定合理的鉆井液密度。方法如下:
(2) 鉆井監(jiān)測地層壓力。鉆井過程中,可根據(jù)實(shí)際采用鉆井參數(shù)法、鉆井液參數(shù)法或頁巖巖屑法進(jìn)行地層壓力監(jiān)測,獲取準(zhǔn)確的地層壓力,以便及時(shí)調(diào)整鉆井液密度。方法如下:
① 鉆井施工過程中,地質(zhì)人員應(yīng)根據(jù)鄰井或鄰區(qū)地質(zhì)資料提前預(yù)測各井段地層尤其是含氣層的深度、壓力、產(chǎn)量以及地層物性參數(shù)如孔隙度、滲透率等,及時(shí)向鉆井施工人員預(yù)報(bào)并作詳細(xì)說明。
② 新探區(qū)鉆井施工中,由于資料缺乏難以準(zhǔn)確預(yù)測,應(yīng)將各參數(shù)預(yù)計(jì)高一點(diǎn),以便鉆井施工人員按高一層次進(jìn)行準(zhǔn)備工作,以達(dá)到有備無患。
③ 采用dc指數(shù)法進(jìn)行地層壓力監(jiān)測。
dc指數(shù)法是利用泥頁巖壓實(shí)規(guī)律和井底壓力與地層孔隙壓力差對機(jī)械鉆速的影響規(guī)律來預(yù)測地層壓力的方法。dc指數(shù)方程如式2-3-3所示:
式中dc——修正d指數(shù)(無因次);
N——轉(zhuǎn)速,r/min;
L——t時(shí)間內(nèi)的進(jìn)尺,m;
t——鉆時(shí),min;
W——鉆壓,kN;
d——鉆頭直徑,mm;
ρmn——正常地層孔隙壓力當(dāng)量鉆井液密度,g/cm3;
ρm——實(shí)際鉆井液密度,g/cm3。
通過采用dc指數(shù)可以清楚地劃分出異常高壓帶。根據(jù)dc指數(shù)預(yù)測地層壓力的原理,單純計(jì)算某一深度下的dc指數(shù)是不能預(yù)測出異常高壓地層的,必須在收集不同井深的鉆壓、轉(zhuǎn)速、鉆時(shí)、鉆頭直徑、實(shí)際鉆井液密度以及地層水密度等數(shù)據(jù)的前提下,計(jì)算出對應(yīng)井深的d。指數(shù),并同時(shí)記錄相應(yīng)井深的鉆井條件或狀態(tài),如井深、地層、地層巖性、鉆頭類型、水力參數(shù)、換鉆頭位置以及特殊作業(yè)等數(shù)據(jù),以備分析和處理數(shù)據(jù)時(shí)參考。以上數(shù)據(jù)取點(diǎn)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分別取點(diǎn),探井加密取點(diǎn),開發(fā)井可放寬取點(diǎn)間距,一般按等距取點(diǎn)。
在dc指數(shù)計(jì)算出后,繪制dc-H曲線,經(jīng)過分析和處理劃分出壓力分布帶:正常壓力帶、壓力過渡帶、異常壓力帶,如圖2-3-1所示。
正常壓力帶就是正常壓實(shí)帶,隨著井深的增加,dc值按一定規(guī)律增加,在此范圍內(nèi),地層孔隙壓力等于地層水靜液柱壓力。壓力過渡帶也叫異常高壓封臻閉帶,是地層孔隙壓力由正常壓力過渡到異常的一個(gè)區(qū)間,dc值明顯而連續(xù)地向正常傾向線左側(cè)偏離。異常高壓帶是壓力過渡帶dc值變化終了并趨于穩(wěn)定的一段。
為了準(zhǔn)確預(yù)測出異常高壓帶的地層孔隙壓力值,可根據(jù)dc-H曲線圖dc曲線向左偏離正常傾向線的幅度大小,利用A.M.諾馬納公式計(jì)算:
式中pp——地層壓力,MPa;
ppn——該地區(qū)正常地層壓力,MPa;
dn——正常趨勢線的dc值;
dco——實(shí)測dc值。
由于dc指數(shù)的假設(shè)條件限制了dc指數(shù)法的應(yīng)用范圍,因此必須將不符合的取點(diǎn)舍去,主要有:
a. 只取泥頁巖井段,非泥頁巖井段的點(diǎn)舍去。
b. 非正常鉆井的井段如糾斜吊打、磨合牙輪、牙輪鉆頭使用后期、井底不干凈的井段不取。
c. 只取牙輪鉆頭鉆進(jìn)的井段,其他鉆頭如刮刀鉆頭、PDC鉆頭、取心鉆頭鉆進(jìn)的井段以及磨鞋磨銑的井段不取。
d. 鉆遇斷層、裂縫、溶洞等特殊地層井段不取。