氣田地層壓力預(yù)測(cè)方法研究及井控安全對(duì)策

張琛琛

摘 要：地層壓力是油氣田開發(fā)中的一個(gè)重要參數(shù)，主要用來表征油氣藏特征、計(jì)算地質(zhì)儲(chǔ)量和預(yù)測(cè)油氣藏未來的動(dòng)態(tài)特征等，主要通過生產(chǎn)過程中的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)手段獲取。文章通過對(duì)目標(biāo)氣田壓力預(yù)測(cè)方法的研究和嘗試，綜合多因素開展氣田地層壓力預(yù)測(cè)，形成了一套適合高含硫氣田的壓力預(yù)測(cè)方法。根據(jù)壓力預(yù)測(cè)結(jié)果提前預(yù)見鉆井作業(yè)影響安全地質(zhì)因素，提出高含硫氣田新井井控安全地質(zhì)對(duì)策，最終指導(dǎo)新鉆井安全鉆進(jìn)至正常投產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：高含硫氣田；地層壓力；壓力預(yù)測(cè)；地質(zhì)因素；井控安全

引 言

地層壓力是油氣田開發(fā)中的一個(gè)重要參數(shù)，主要用來表征油氣藏特征、計(jì)算地質(zhì)儲(chǔ)量和預(yù)測(cè)油氣藏未來的動(dòng)態(tài)特征等，主要通過生產(chǎn)過程中的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)手段獲取。目標(biāo)氣田具有地層埋藏深、原始?jí)毫Ω摺a(chǎn)量高、高含硫的特點(diǎn)。在地層壓力監(jiān)測(cè)方面，由于高含硫氣藏的劇毒性，對(duì)氣藏監(jiān)測(cè)存在著一定程度的影響，不能做到常規(guī)氣藏那樣的進(jìn)行定期的全氣藏關(guān)井測(cè)壓。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，主要通過不斷總結(jié)和完善，逐漸形成了井口高精度溫壓全覆蓋、優(yōu)選觀察井連續(xù)監(jiān)測(cè)、重點(diǎn)井定點(diǎn)測(cè)壓等技術(shù)相互結(jié)合的方法，來確定氣田地層壓力。

1、氣田地層壓力預(yù)測(cè)方法研究

1.1 井口壓力折算地層壓力方法

利用關(guān)井油壓折算地層壓力，沒有關(guān)井油壓數(shù)據(jù)的根據(jù)累產(chǎn)氣與歷史關(guān)井油壓擬合關(guān)系式，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)折算地層壓力；同時(shí)通過對(duì)比井下實(shí)測(cè)壓力結(jié)果，不斷校正重力損失系數(shù)，提高壓力計(jì)算精度。地層靜壓折算公式為：

根據(jù)壓力折算公式，采用關(guān)井油壓和累計(jì)產(chǎn)氣關(guān)系曲線，推算各時(shí)期氣藏地層壓力。結(jié)合歷次測(cè)得靜壓資料進(jìn)行校正，使壓力計(jì)算結(jié)果更加精確。2016年目標(biāo)氣田開展了全氣藏關(guān)井測(cè)壓，將本次取得的氣井靜壓資料，與前期目標(biāo)氣田利用關(guān)井油壓推算地層壓力的方法對(duì)比，誤差小于0.5MPa的氣井13口，占總測(cè)試井?dāng)?shù)的68.4%；誤差大于1MPa的氣井僅3口，占總測(cè)試井?dāng)?shù)的15.8%。

1.2 基于二項(xiàng)式產(chǎn)能方程的地層壓力評(píng)價(jià)方法

由于目標(biāo)氣田采用一次性投產(chǎn)長(zhǎng)井段多層合采的方式生產(chǎn)，目前受測(cè)壓工藝制約，未取得分層測(cè)壓資料。分層系地層壓力確定，首先依據(jù)產(chǎn)氣剖面測(cè)試資料，定量評(píng)價(jià)各層系產(chǎn)出狀況，對(duì)于產(chǎn)氣剖面測(cè)試證實(shí)不產(chǎn)出的層系，認(rèn)為目前仍保持原始地層壓力；對(duì)不同層系均有產(chǎn)出的氣井，主要根據(jù)不同層系產(chǎn)氣量及測(cè)試流壓資料，基于二項(xiàng)式產(chǎn)能方程，采用多流量算法計(jì)算分層系地層壓力。

氣井二項(xiàng)式產(chǎn)能方程：

變形為：

由上式可以看出：已知不同層系多套產(chǎn)量和流壓值，采用試湊方法選取不同的地層壓力值，當(dāng)?shù)貙訅毫x取正確時(shí)，（pR2-pwf2）/qsc與qsc呈線性關(guān)系，由此可以求得分層系地層壓力。如1號(hào)井產(chǎn)氣剖面測(cè)試證實(shí)縱向上2套層段同時(shí)產(chǎn)氣，分別取得30.5、50.5、68.2、86.9×104m3/d等四個(gè)測(cè)試制度條件下飛三段產(chǎn)氣量及平均流壓，采用線性回歸的方式確定當(dāng)?shù)貙訅毫?6.60MPa，線性相關(guān)性最優(yōu)，因此確定測(cè)試期間該井改層段平均地層壓力為46.60MPa。

1.2 基于井筒靜壓梯度的地層壓力評(píng)價(jià)方法

對(duì)不具備多流量算法使用條件的多套層系均產(chǎn)出的氣井，依據(jù)井筒靜壓梯度根據(jù)不同層系儲(chǔ)層深度計(jì)算。如， 1號(hào)井投產(chǎn)產(chǎn)氣剖面測(cè)試結(jié)果顯示，儲(chǔ)層段井筒靜壓梯度分為兩段，1段壓力梯度為0.0028MPa/m，2段壓力梯度為0.0061MPa/m。壓力恢復(fù)測(cè)試解釋儲(chǔ)層中深處地層壓力為53.6MPa，折算1段中深地層壓力為53.5MPa，2段中深地層壓力為54.2MPa。

2. 高含硫氣田新井井控安全對(duì)策研究

綜合前期地質(zhì)研究，針對(duì)影響新井鉆井井控安全的主控因素，提前預(yù)見鉆井作業(yè)影響安全地質(zhì)因素，提出高含硫氣田新井井控安全地質(zhì)對(duì)策，最終指導(dǎo)新鉆井安全鉆進(jìn)至正常投產(chǎn)。

2.1開展地層壓力精細(xì)預(yù)測(cè)研究，預(yù)防鉆井井漏或井噴隱患

目標(biāo)地區(qū)存在部分高壓裂縫性氣藏，對(duì)該類氣藏的鉆井過程中易發(fā)生井漏甚至井噴，引發(fā)嚴(yán)重后果。因此需要針對(duì)該類氣藏的鉆井提出對(duì)策，防止井漏或井噴。以3號(hào)井井噴后側(cè)鉆井為例，3號(hào)井在4段鉆遇高壓氣層并發(fā)生井噴，估算該層壓力系數(shù)約為1.80～1.85，相似臨近氣藏鉆遇裂縫-孔隙型高壓氣層，壓力系數(shù)1.89。針對(duì)此類氣藏的鉆井設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)在預(yù)測(cè)壓力系數(shù)的基礎(chǔ)上，加大鉆井液密度，設(shè)計(jì)該井在儲(chǔ)層段鉆井液密度2.0，實(shí)鉆未發(fā)生溢流或井噴。

對(duì)策：在高壓裂縫行氣藏中鉆探新井，重點(diǎn)是要率先開展裂縫識(shí)別預(yù)測(cè)及地層壓力精細(xì)預(yù)測(cè)研究工作。加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)井所在構(gòu)造部位、斷裂發(fā)育情況及鉆錄井顯示資料的跟蹤分析，結(jié)合單井的取芯資料、微電阻率成像測(cè)井資料開展裂縫成像分析準(zhǔn)確預(yù)測(cè)區(qū)域裂縫分布。同時(shí)要綜合壓力系數(shù)測(cè)井、生產(chǎn)監(jiān)測(cè)資料、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)特征等資料，建立壓力計(jì)算模型定量預(yù)測(cè)縱向上的地層壓力分布趨勢(shì)，為擬鉆井提供較準(zhǔn)確的壓力參考剖面，為鉆井地質(zhì)設(shè)計(jì)提供可靠的壓力參考依據(jù)。井位的地質(zhì)設(shè)計(jì)中應(yīng)在保證完成鉆探目的前提下，為保證井控安全，井軌跡應(yīng)盡量避免穿過過多的高壓及裂縫層段，并在通知單中給于充分的安全提示：預(yù)先標(biāo)注裂縫發(fā)育層段、預(yù)測(cè)各地層壓力系數(shù)并預(yù)警壓力異常井段、對(duì)可能出現(xiàn)的異常高壓層段進(jìn)行分析預(yù)告，提高鉆井工程人員的安全意識(shí)。鉆井過程中隨時(shí)加強(qiáng)地質(zhì)與工程人員的溝通交流，鉆進(jìn)到預(yù)估計(jì)的高壓裂縫井段前控制好鉆速，密切監(jiān)測(cè)，適時(shí)加重鉆井液密度或堵漏，加強(qiáng)井控措施，預(yù)防井噴、井漏，確保鉆井施工的安全。

2.2膏鹽巖段采用厚壁套管，預(yù)防鹽層蠕變引發(fā)的安全隱患

套變現(xiàn)象會(huì)降低固井質(zhì)量，導(dǎo)致鹽層對(duì)套管產(chǎn)生非均勻卸載進(jìn)而加劇套變甚至擠毀套管，是一種嚴(yán)重的安全隱患。從目前套變井平面分布上看出，純鹽巖厚度大于3m的井均有可能發(fā)生套變，造成安全隱患。目前，共測(cè)32口井，只有2口井無套變。

對(duì)策：加強(qiáng)對(duì)研究區(qū)鹽巖發(fā)育情況的認(rèn)知分析，著力開展鹽層的單井識(shí)別及精細(xì)預(yù)測(cè)工作，提高鹽巖預(yù)測(cè)精度，對(duì)鹽層的展布特征進(jìn)行清晰準(zhǔn)確的了解，為井位部署提供準(zhǔn)確的鹽巖發(fā)育層段。在確保完成鉆探目的的前提下優(yōu)化井軌跡設(shè)計(jì)，井軌跡盡可能避免穿越厚度大于3m的鹽層，在井位的地質(zhì)設(shè)計(jì)中對(duì)于鹽層的頂?shù)咨疃?、厚度給予明確的估算并對(duì)該層段給予安全提示。鉆井過程中要有高度的責(zé)任感，隨時(shí)加強(qiáng)與工程人員的溝通交流，鉆進(jìn)到膏鹽巖井段要對(duì)鉆井顯示參數(shù)進(jìn)行密切地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)更換厚壁套管（TP110SS-19.05mm），提高套管抗擠強(qiáng)度，及早采取措施防止套管變形影響造成的安全隱患。

3 .結(jié)論

通過對(duì)目標(biāo)氣田壓力預(yù)測(cè)方法的研究和嘗試，綜合多因素開展氣田地層壓力預(yù)測(cè)，形成了一套適合高含硫氣田的壓力預(yù)測(cè)方法。根據(jù)壓力預(yù)測(cè)結(jié)果提前預(yù)見鉆井作業(yè)影響安全地質(zhì)因素，提出高含硫氣田新井井控安全地質(zhì)對(duì)策，最終指導(dǎo)新鉆井安全鉆進(jìn)至正常投產(chǎn)。同時(shí)，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)井控安全意識(shí)，不斷強(qiáng)化井控安全地質(zhì)因素認(rèn)識(shí)：加強(qiáng)地層壓力預(yù)測(cè)方法和技術(shù)研究，新井井位部署盡量避開高壓、負(fù)壓地層，杜絕井噴、井漏隱患；針對(duì)膏鹽巖段采用厚壁套管，提高套管抗擠強(qiáng)度，降低投產(chǎn)后套變的概率。除此之外，密切加強(qiáng)與鉆井工程人員的溝通交流，確保井控安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]艾池，馮福平，李洪偉.地層壓力預(yù)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) [J]. 石油地質(zhì)與工程. 2007 （06）

[2]許劍川，陳中民，高盼龍.關(guān)于油氣井井控技術(shù)的研究與探討[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量.2014 （02）.

[3]呂榮潔.把好高含硫氣田安全門 [J]. 中國(guó)石油石化. 2012 （16）