水平井完井作业井控风险评价与防控方法.doc

水平井完井作业井控风险评价与防控方法摘要：实践证明，利用水平井技术是有效解放储层、提高单井产量、提高气田采收率的重要手段，水平井数量逐年攀升，形成了以水力喷射分段压裂、裸眼封隔器分段压裂为主的改造技术。针对两种完井方式，为有效降低在钻井完井过程中钻井与试气配合作业时存在的井控风险，通过分析钻试配合完井作业阶段，不动管柱水力喷射和裸眼封隔器分段压裂两种完井作业中存在的井控风险，采用风险评价的方法对井控风险进行评估，提出并制定应对措施，指导现场应用。关键词：水平井 完井方式 井控风险 应对措施Risk assessment and control method of horizontal well completionZHANG Jiazhi，BO Tingting，HU Pengwei，LAI CaoGas production plant NO.4, CHANG QING oil field company, CNPC.Abstract:Practice has proved that using horizontal well technology is effectively freeing storage layer, improving single well production, an important means to improve the recovery ratio of gas fields, the number of horizontal wells is rising year by year, formed by hydraulic jetting staged fracturing, open hole sealing packer staged fracturing of technological transformation. For completion in two ways, in the process of well drilling and well completion drilling and gas testing with the operation of well control risk, based on drilling test with the completion stage, real tube hydraulic jet column and bare hole packer piecewise fracturing completion operations in the presence of well control risk, the risk assessment method proposed and enacted measures to deal with.Keywords: Horizontal well; Completion; Risk control; Response measures.引言目前水平井已经成为低渗透气藏开发的有力手段，而水平井分段压裂是水平井开发不可缺少的工艺技术。近几年来水平井分段压裂技术发展很快，目前水平井完井多为裸眼完井方式，国内改造方式最主流的方法是采用裸眼封隔器分段压裂技术和不动管柱水力喷射分段压裂技术1-4。如表1所示,对不同的分段压裂工艺进行了对比，两种改造方式钻试配合完井工序中，井控最大风险点相同，安全要求一样。表1 不同工艺对比1 水平井钻试配合作业完井井控安全概述水平井完井方式和改造方式选择的不同，在入井管材上多选用3.5in及4.5in基管送入改造工具。结合目前试气队伍的设备作业能力及生产大提速，多在钻井完钻后由钻井队的钻井架作为钻试一体的载体。在这一环节就要由两个不同的作业专业领域的人、机、料及制度上相互配合。在人员、设备、制度等的融合方面，作业工序的衔接就容易出现井控方面的真空。本文就钻试配合作业下完井管柱的井控问题展开探讨，从工序上分析评价井控的风险因素并采取相应的对策进行治理防控。2 水平井钻试配合作业完井井控风险评价2.1 裸眼封隔器和不动管柱水力喷射完井井控安全评价由图1和图2水平井钻试配合作业完井流程图分析可知，在各工序施工过程中，其最大的井控风险因素在拆钻井队防喷器，穿换安装采气井口前约有8小时井口处于敞开状态的时候。此工序将钻井队防喷器拆卸后，完全靠井内1.05的KCL溶液起到压井作用，如发生溢流或井喷，井口完全处于非受控状态，这一环节是井控风险因素最大的。本文主要以此为契机，探讨在这一环节中的井控风险管理及对策。2.2井控危险性确定穿换安装采气井口时井控危险性确定包括井控危险性辨识和井控危险性定量分析。穿换安装采气井口井控危险性的辨识是井控管理风险预测预报方法的一种，它是一种状态，分为三种结果，一个是正面的，一个是负面的，一个是临界的可以用井控风险管理状态矩阵模型来描述，如图3所示。由图3可以得出，区是井控受控安全状态，是井控管理工作追求的最佳状态，是正面的，区是井控失控危险状态，是负面的，是井控管理应避免和规避的，区和区分别是受控危险状态和失控安全状态，是临界区，从对图1和图2流程的分析得知，穿换安装采气井口这一环节是处于区和区，是井控管理工作要立即采取措施进行整改的。 定量分析可以从压力、压井液、井筒气藏埋深、是否有有毒有害气体、地层压力系数，井控风险危险等级划分等因素着手。为了定量分析穿换安装采气井口时的井控危险，方便表示穿换安装采气井口井控管理工作的各个阶段，在此引入危险度的定义：D=P/P0 1-1（公式） 式中：D为危险度；P为井内的实时压力；P0为地层流体压力。图4井控事故危险度示意图将井控风险分为溢流潜伏阶段、溢流阶段、井涌阶段、井喷阶段、后效阶段和过渡阶段。由图4可知，当危险度小于1时是安全的；当危险度大于1时是不安全的；当危险度等于1时，油气井开始进入不安全的状态。1) 在穿换安装采气井口时，当井筒内液柱压力大于地层流体压力，为溢流潜伏期，危险度为0.3，属于安全状态。2) 当液柱压力略小于地层压力时，为溢流阶段，地层的部分流体进入井筒内，危险度为0.5，属于相对安全状态。3) 当溢流没有得到有效控制而进一步恶化，地层流体喷出井口，危险度由0.5逐渐增加到1，属于危险状态。4) 当井涌进一步发展喷出井口，危险度大于1，属于极不安全状态。5) 当地层流体从井喷到开始压井是后效阶段，此时采取措施，控制井喷事故的蔓延，属于危险状态。6) 当压井成功到恢复作业，井控措施已消除了危险因素，井筒又恢复作业，进入下一个危险度转变循环系统中。从以上分析可以得出：在钻试配合完井作业中，要控制在穿换安装采气井口时的井控危险，关键就是要将其控制在溢流阶段，保证井筒内压井液柱压力大于地层流体压力，因而压井液密度就要合理选择，保证“压而不死、死而不活”，防止溢流的进一步演化。2.3穿换安装井口井控危险性评价评定穿换安装采气井口的井控危险性，需要做三个方面的工作：1）评定该井周围区域之前及未来一定时间内可能发生的破坏性井喷失控的强度、性质及经济指标。2）通过对区域资料和邻井地质资料的分析，结合该井钻井地质资料了解施工井的地层压力系数，人员在这种环境下暴露的频率。3）设计钻试配合作业井控风险控制参数和措施。穿换安装采气井口时的井控危险性评价，用作业条件危险性评价（LEC）法来进行评定，可用下式表示为：D=LEC 1-2（公式）式中：L发生事故的可能性大小； E人体暴露在这种危险环境中的频繁程度；C一旦发生事故会造成的损失后果；D危险性。由表2得知，在穿换安装采气井口时的井控风险是最大的，也是可以预计到的，L取值10。由表3得知，现场人员在进行与井筒作业相关的操作时井控风险才会暴露，人员也才会暴露在危险的环境中，E取值6。由表4得知，穿换安装采气井口时发生井控事故的后果，具有多重性，发生井喷失控往往伴随着火灾，爆炸、中毒、人员伤亡、设备损坏以及巨大的经济损失和严重的社会影响力。因为发生事故后果的不可预见性，发生的灾难大小也不一样，C取值740。通过计算可知钻试配合作业穿换安装采气井口时井控危险性D值为4202400，对比表5，D值大于320时为极度危险，不能继续作业，应立即采取相应技术措施进行整改。3水平井钻试配合作业井控风险防控3.1井控安全指标确保作业全过程不发生井控险情。3.2井控安全对策在钻试配合完井作业过程中，由于目前钻井队所使用的2FZ28-35、FH28-35防喷器组合无对应的四寸半闸板是造成不能关井的最根本因素。下面分别就两种完井方式所涉及到的井控风险探讨相应对策，实现钻试配合作业安全。3.2.1裸眼不动管柱水力喷射完井井控安全对策1）井控险情：下悬挂尾管过程中，一旦出现溢流或者井控险情，防喷器闸板与套管不匹配，无法实现关井，易使险情进一步扩大，造成井喷甚至井喷失控等严重后果。井控对策：准备一个四寸半套管转换至四寸钻杆的转换接头，在出现险情时，抢装转换接头接防喷单根，控制关井。2）井控险情：在拆防喷器换KQ78/65-105井口时，井口有一段时间（8小时左右）为空井筒状态，存在气浸风险，在下2000米三寸油管时易发生溢流等险情。井控对策：合理组织安排生产，把这一工序安排在白天作业，要求各工序衔接紧密。拆完防喷器组合后，由于空井时间长，此时应先将简易防喷井口安装上，待采气树准备安装时，人工尽快拆卸掉简易防喷井口，尽快吊装采气树大四通，并安装好带三寸半闸板的液压防喷器以及放喷压井管线。在下三寸半油管时，准备好三寸半油管旋塞，在发生溢流等井控险情时，抢关液压防喷器、抢装油管旋塞，实现关井，最终实现井控安全。在完井作业过程中，钻井、试气监督对各自所监督的专业进行有力过程监督。3.2.2裸眼封隔器分段压裂完井井控安全对策：1）井控险情：钻杆送入水平段完井管柱与水力喷射送入四寸半尾管控制措施相同（若完井管柱为三寸半，则准备一个三寸半转换四寸钻杆接头）。2）井控险情：按照裸眼封隔器完井设计，在水平段完井工具下入位置后，将全井段密度为的钻井液全部替为密度为1.05左右的KCl溶液，存在气侵风险。井控对策：丢手起钻前，上提钻杆至悬挂封隔器以上50米，将替入的1.05的KCl溶液替为1.30左右钻井液，确保井筒压力平衡，再进行起钻和回插作业，在回插到位前，再将钻井液替为1.05的KCl溶液，进行后续作业。在完井作业过程中，钻井、试气监督对各自所监督的专业进行有力过程监督。4结论及建议：1）建立了井控风险管理状态矩阵模型，简单明了的分析了井控管理状态具有迁移性，是动态的，会随着井控风险因子而转变；2）建立井控事故危险度示意图，把井控风险划分为6个阶段，定量分析了井控事故危险度流变-质变演化过程；3）用作业条件危险性评价（LEC）对钻试配合作业最大井控风险点进行经验定性评价，并得出结果；4）水平井完井作业是一项钻井队、试气队配合作业，涉及单位较多，在作业前召开作业交底会，对风险进行辨识，是钻试配合作业顺利完成的重要保障； 5）在无对应防喷器闸板组合的条件下，采用转换接头接钻井的钻杆做为防喷单根是做好水平井完井作业的有效措施；6）建议对两种完井作业方式开展设计及压井液密度优化设计，确定不同区块的压井液密度体系，确保作业