随钻测压ESD在蓬莱油田的应用

陈清正，柳海啸，邱小华，秦天宝，乔中山

（1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452；2.中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452）

蓬莱19-3油田位于山东半岛北部的渤海中，距山东省龙口市仅48海里，是1999年由康菲石油发现的海上特大型整装油田。蓬莱19-3油田于2002年12月投产，目的层位主要分布在馆陶组。在十余年的开发过程中，采用大段合采合注方式，注采比不平衡，上馆陶超压，下馆陶亏空，加上注水井连通性好，地层压力系数复杂。侧钻井同一裸眼段存在超压层与亏空层并存现象，钻井期间作业难度大，井控风险高。

随钻测压工具可在钻井过程中实时测量当前地层的孔隙压力，可以根据实测的地层压力数据为后续调整井钻完井作业的钻井液密度提供选择依据，减少井下复杂情况的发生并有利于储层保护。Halliburton公司随钻测压工具PWD内置的ESD模块，可在钻井期间实时监测环空压力变化趋势，对现场判断井况有十分重要的指导意义。

1 随钻测压ESD介绍

随钻测压PWD是Halliburton公司生产的FEWD仪器串中的一种嵌入式半智能测量环空和自身内部压力的短节。其通过内部双重夸脱达因换能器持续测量在开泵及关泵状态时工具自身内部压力和井眼环空压力，从而检测钻杆内和井眼环空的压力值。这些压力值可以为测量井底压力提供参考数据，从而用于分析井底状况，PWD可以配合MWD使用，数据传输方式分为实时传输和记忆式传输两种方式。

在实际应用中常使用ECD或者ESD来判断环空压力、井底压力和井底岩屑的携带情况。在实际的钻井过程中选择ESD曲线对井底环空压力进行实时监测，这样既有利于了解地层的原始压力，也有利于监测井眼的清洁情况。施工过程中，传感器内部的压力传感器、温度传感器通过压力监测端口随时监测钻具内部、井眼环空的工作压力和传感器工作温度，电子线路控制所有数据的采集、处理和储存，所有测量数据可以通过数据通信口由MWD向地面实时传输。

随 钻 测 压 ESD（Equivalent Static Density-Pump off 等效静态密度）是基于Halliburton公司PWD（Pressure While Drilling）内置模块，分析在停泵无环空压耗下的环空压力变化。是在钻具坐卡瓦接立柱时，在无激动压力、无钻具振动和马达压差的影响下，计算井筒内静液柱压力与地层孔隙压力相互作用。

现场作业期间，ESD数据可通过MWD进行实时传输，用于监测地层真实压力，与实际钻井液密度进行对比，判断井下情况。

现场作业期间，检测ESD实时传输数据，与实际井下钻井液密度对比，判断井下状况。

2 现场应用

2.1 PL19-3-CXX井

PL19-3-CXX井设计9-5/8”套管1 037m处开窗侧钻，8-1/2”井眼定向钻进至完钻井深2 019m。钻前油藏预测在L50～L110油组可能存在6.7MPa亏空～2.8MPa超压。

现场钻井作业8-1/2”井眼定向钻进至井深1 421m_MD，气全量升高至48%且循环不降，监测井口发现溢流，此时钻井液密度1.17g/cm3，关井求压，循环加重钻井液至1.30g/cm3，压井成功。

对比表1ESD数据，溢流前ESD数据1.20g/cm3，溢流后异常ESD数据1.27g/cm3。

表1 CXX井随钻ESD数据

结合钻前油藏压力预测及水淹层分析，L50层强水淹比例37.5%，而本井钻至1 421m_MD正属于L50层位，钻遇强水淹层将受到注水井的影响，也是本井溢流的直接原因。

本井ESD数据变化较大且稍有滞后，因为钻遇超压层后，气全量上升且循环不降，一直未停泵，ESD数据无法传输。压井成功后，结合最近测量ESD数据可判断压井液密度是否满足压井条件，确保钻井作业顺利进行。

2.2 PL19-3-BXX井

PL19-3-BXX井设计9-5/8”套管931m处开窗侧钻，8-1/2”井眼定向钻进至完钻井深1 886m，随钻ESD数据见表2。钻前油藏压力预测在L40～L90油组可能存在4.33MPa亏空～1.14MPa超压，在L100油组可能存在1.39～3.41MPa超压。

表2 BXX井随钻ESD数据

现场钻井作业8-1/2”井眼定向钻进至1 740m，气全量升高至51%，振动筛返出大量地层砂，钻井液氯离子下降，地层水入侵，测量钻井液密度入口1.18g/cm3，出口1.14g/cm3，循环加重钻井液密度至1.26g/cm3压井成功。

结合钻前油藏压力预测及水淹层分析，L100层位存在水淹，显示钻进至1 656m_MD，层位L100层出现溢流水侵入，与油藏预测相符。

本井ESD数据异常可以及时发现溢流存在，结合本井钻井日报分析，钻进至1656m_MD后ESD数据突变，但没有相应调整钻井液密度，钻进至1 740m_MD，钻井液密度受注水井影响降低至1.14g/cm3，是导致本井溢流的主要原因。

若发现ESD突变后及时调整钻井液密度，本井可能不会发生溢流等复杂情况。

2.3 PL19-3-CXXX井

CXXX井设计9-5/8”套管1 321m处开窗侧钻，8-1/2”井眼定向钻进至完钻井深2 350m，随钻ESD数据见表3。钻前油藏预测L50～L70油组可能存在1.0MPa超压，在L80-L100可能存在最大3.7MPa亏空。

表3 CXXX井随钻ESD数据

现场钻井作业8-1/2”井眼定向钻进至1 898m_MD时，ESD值由1.19g/cm3突变至1.21g/cm3，当时钻井液密度1.19g/cm3，结合井内ESD值，未发生溢流情况。

后续钻井作业根据ESD值及时调整钻井液密度，未发生溢流情况。

3 结论

1）PWD中内置ESD模块可在钻进中随钻测量压力，MWD作为实时数据传输工具，可在钻进过程中随钻测量压力，有效检测循环压力和井下岩屑的携带情况，保持井眼清洁，保障井下安全。

2）钻进期间，若钻遇超压较多的井，气全量和循环池液面均有变化，现场作业期间会先循环排气至气全量下降，此时ESD数据异常会滞后，但停泵测取的ESD异常值，可作为判断溢流的依据并且可作为现场压井液密度的参考

3）钻遇超压较小的层位，可在溢流前监测ESD值发生突变，从而提前加重钻井液密度，防止溢流的发生。

4）进行地层压力不明确层位钻井作业期间，应密切关注ESD数据，若碰到ESD数据突变，可循环进行溢流检查，调整钻井液密度，防止复杂情况的出现。