
亚洲的一家作业公司在一口天然气井进行电缆打捞作业时发生井涌(地层流体意外涌入井筒)。作业者无法从地面控制井涌,油井处于失控自喷状态。
井控失效发生在超过21,000英尺(6,500米)的深度,压力超过20,000磅/平方英寸,温度达150°C(302°F),且位于厚达700英尺(约216米)的盐岩层中。在重新控制油井之前,每一个因素都是需要克服的难题。
借助哈利伯顿公司的磁测距解决方案,作业者成功应对了这些挑战,钻出并与目标井相交,完成了历史上最深的失控井救援作业。这一成就凸显了创新、精准和卓越技术在克服复杂井控难题中发挥的关键作用。
克服井完整性挑战
救援井钻井是井控作业中最大的挑战之一,其中地层完整性是主要关注点。当存在高压,且目标井与救援井之间可能出现早期水力连通时,挑战会进一步加剧。为了在压井过程中控制压力,救援井必须在精确的窗口内与目标井相交。
为了定位和拦截目标井,哈利伯顿公司开发了WellSpot®主动磁测距系统。该系统通过电绝缘的电缆跨接器将电流从救援井注入地层,电流穿过地层并在目标井处产生独特的磁场。然后,救援井中的电缆测井工具测量该磁场,以确定和计算目标井的位置。
自20世纪80年代以来,WellSpot主动磁测距技术已被用于多种场景下定位和拦截目标井,包括救援井钻井、蒸汽辅助重力泄油开采、碳捕集利用与封存(CCUS)、煤层气开采以及油井弃置等。
救援井的设计方案必须具备灵活性,以应对钻井性能问题和井位测距结果的变化,同时还必须考虑救援井的结构,包括相交深度、目标井测量数据和定向钻井限制条件。
定位、追踪、拦截
测距钻井计划分为三个阶段:定位、追踪和拦截。定位阶段的位置不确定性最高,在通过测距作业检测到目标井之前,这种不确定性达到峰值。一旦确定测距结果,不确定性椭圆(EOU)就会缩小到测距定位框内。
测距专家首先确定救援井和目标井的不确定性椭圆相交点的测距深度,该点对应的分离系数SF=1。对于大多数救援井作业,此深度在WellSpot系统的检测范围内。但在某些情况下,当SF=1时,两口井的组合不确定性椭圆超出检测范围。为继续钻井,需进行防碰撞测距作业,以避免在下一个钻井段意外相交。下一个钻井段的设计会确保两口井的距离不小于模拟检测范围的一半,重复此过程直至检测到目标井。
WellSpot系统较大的检测范围和建模精度减少了对多次测距确定的需求,从而降低了防碰撞方面的担忧。追踪阶段连接定位和拦截阶段,旨在将目标井保持在检测范围内,并最大化钻井段长度。当救援井接近目标井时,拦截阶段开始,持续降低位置不确定性,直至救援井与目标井相交。
策略性方法
由于高温、高压、多个盐层以及超过21,000英尺(约6,500米)的超深深度,拦截目标井需要精心规划。
目标井总深度超过21,000英尺(约6,500米),需要拦截卡在裸眼井深处的落鱼。由于其深度较深,该井的不确定性椭圆相对较大。在相交深度处,椭圆的长半轴约为82英尺(约25米)。对目标井的测距作业从约17,880英尺(约5,450米)处开始确定目标井位置。
在此阶段,通过一次掠过式测量对目标井进行三角定位,以减小目标井与救援井之间的位置不确定性。WellSpot模型利用信号强度和高边到目标的快速变化对结果进行优化。
随后测距计划进入追踪阶段。对于目标井而言,此阶段从18,300英尺到19,600英尺(约5,675米到5,975米),使救援井与目标井保持16英尺到32英尺(约5米到10米)的距离。当救援井达到合适深度后,进入拦截阶段并开始接近目标井。在此阶段,再次进行掠过式测量以三角定位目标井位置。
在整个井段中,地层包含数百个薄层和多个较厚的盐层区域,部分盐层厚度达700英尺(约215米)。影响WellSpot工具检测范围的因素之一是地层电阻率,盐层具有高电阻特性,会阻碍电流到达目标井。为减轻高电阻地层的影响,整个过程需要精心规划和制定操作程序。如果盐层较薄,地层可能会削弱但不会完全阻止WellSpot电流到达目标井,但电流损耗仍是一个难题。救援井计划需要设计成在地层开始前缩小目标井与救援井之间的距离。较厚的盐层会阻碍目标井收集电流,但当激励电流已经在目标井上时,不会影响信号。
通过充分准备,测距组合装置可将激励源保持在盐层上方。为了在盐层下方重新建立检测,WellSpot系统会缩短激励源与工具传感器之间的距离,使电流能够穿过盐层。
测距工程师与现场地质学家合作,根据每次作业情况设计测距组合装置,以减轻盐层的负面影响,确保每次主动磁测距作业都能得出有效结果。
最终,救援井在约20,760英尺(约6,330米)的深度与目标井实现水力连通并成功压井,成为历史上最深的救援井。
这一成就得益于团队的专业技术以及与当地服务提供商的合作。他们在每次作业前精心规划,避免盐层影响;监测工具温度,防止井下高温损坏设备;确保救援井与目标井保持安全距离,避免过早水力连通。整个作业一次成功,仅通过单一井筒完成,无需侧钻即可实现相交。
技术专长与技术的协同合作
在极端的作业挑战面前,此次救援井项目的成功彰显了技术应用和专业技术知识的重要性。作业者与哈利伯顿公司的合作表明,精心规划、精确执行和创新解决方案能够在困难条件下取得成功。
随着能源行业的发展,这一历史性的成功提醒我们,在井控失效后实现恢复需要坚韧不拔的精神和创新智慧。它证明了哈利伯顿公司的创新能力和卓越技术,这些将塑造能源勘探与生产的未来。