国内低渗透油气田高效开发钻完井关键技术发展现状

在我国剩余石油储量、探明天然气地质储量中,低渗透油气资源已成为主要勘探开发对象,高效钻完井成为最大限度获得经济效益的关键。为此,国内经过技术攻关试验,在钻完井关键技术方面取得了重要进展,形成了以下技术方法：①低渗透油气藏复杂结构井适应性评价方法、复杂结构井优化设计及产能评价技术和井身结构与井眼轨迹优化设计技术;②以五级分支井、径向钻孔、鱼骨状分支井等技术为核心的提高泄流面积钻井技术已进入现场应用阶段;③研制的以新型防水锁无黏土钻井液、防漏堵漏钻井液、新型生物完井液等为核心的钻完井液取得明显储层效果。但以提高完善程度为目的的水平井分段完井技术受制于完井装置、产品、工具缺乏,整体水平与国外相比尚有一定差距,目前仅形成了“免钻塞筛管顶部注水泥技术、水平井酸洗胀封一体化技术”水平井筛管分段完井核心技术。     

低渗透油气藏高效开发钻完井技术研究主要进展

低渗透油气藏是当前国内外油气勘探开发的重点领域,以钻完井为核心的工程技术是实现低渗透油气藏高效开发的关键。“十三五”期间,针对川西、济阳坳陷等低渗透油气藏勘探开发中的技术难题,围绕钻井提速、增效和降低工程成本,开展了低渗透油气藏高效开发钻完井技术攻关研究,在175 ℃高温随钻测量系统、近钻头伽马成像技术、新型钻井提速工具、全过程储层保护技术、长效密封固井技术、精细分段完井技术等方面取得重大进展,初步形成了低渗透油气藏高效开发钻完井关键技术,并在济阳坳陷盐222区块、川西中江低渗透气田进行了现场应用,降本增效效果显著,为形成低渗透油气藏高效开发钻完井配套技术,实现不同类型低渗透油气藏高效开发奠定了坚实基础。      

水平分支井技术在东海的实践分析

东海中低渗、特低渗油气藏资源占总资源量的90%以上,低渗、特低渗油气田的有效开发是东海目前主要攻关方向,应用水平分支井可有效提高常规低渗油气田单井产能,未来将规模应用水平分支井开发低渗油气田。因此,通过分析东海已实施水平分支井,深入总结研究水平分支井钻井技术既可以提高作业时效,又为东海油气田的大力开发提供可靠的技术保障。此文从侧钻工具、钻头、悬空侧钻工艺、隔墙等方面深入分析水平分支井钻井技术,结合东海XX气田水平分支井现场实钻情况,总结出水平分支井在东海油气田现场应用的关键技术,为以后水平分支井在东海的推广和应用提供了大量可借鉴的经验。     

胜利油田保护储层的水平井钻、完井液技术

胜利油田的水平井钻、完井液开发应用已经有20余年历史,形成多项具有胜利特色的保护油气层的钻、完井液技术.从低密度钻井液、全油基钻井液完井液、保护低渗储层钻井液完井液、非渗透钻井液完井液和特殊的分支井钻井液完井液技术等5个方面进行了阐述.研究发现,在水平井钻、完井液技术中,最重要的是要保持钻井液具有强润滑性能、携岩性和储层保护性.在特强水敏性地层,需要采用全油基钻、完井液体系;在将来的水平井钻、完井液技术中,要特别注意采用全过程欠平衡钻井结合使用低(无)伤害体系;在储层钻进中建议使用专门的储层钻开液,以最大程度保护储层;钻完井后,需要实施高效解堵技术,特别是无伤害解堵技术(免酸洗和自解堵技术).实施以上技术可以建立有效的储层-油气井通道,实现油气产量最大化.     

中石油钻井工程技术现状、挑战及发展趋势

中国石油天然气集团公司（以下简称中石油）近年来自主研制了万米钻机及配套装备、近钻头地质导向、欠平衡/气体钻井/控压钻井、连续管作业机、21 MPa/35 MPa带压作业机等核心装备,发展完善了以水平井、欠平衡钻井、钻井提速、储层改造、带压作业为核心的配套技术,有力地支撑了水平井、欠平衡钻井、钻井提速、水平井分段压裂等重点工程的实施。但与国外同行相比,在自动化钻机、海洋钻完井装备、旋转导向系统、抗高温随钻测量仪器、抗高温螺杆、高效钻头、高温高密度油基钻井液、高压气井带压作业装备、低成本高效压裂液、无限制选择性压裂工具、完井技术等方面差距明显。研究结果认为：我国深层、海洋、非常规油气藏领域钻完井面临高温高压、高研磨性地层钻速低、钻井周期长、旋转导向等技术储备不足的挑战,建议在高效起下钻机、高效破岩钻头和辅助工具、旋转导向系统、井筒完整性、井下宽带信息传输技术、海洋钻井成套装备和技术、工厂化钻完井与体积压裂一体化技术等方面开展技术攻关。     

长庆低渗透油气田分支井钻完井技术综述

分支井技术是水平井、侧钻井技术的集成和发展,是继水平井之后的又一重要的改善油田开发效果和提高原油采收率的有效手段,它将会在油气田开发中得到越来越广泛的应用。近年来,随着分支井技术及相应的钻完井技术和储层改造技术、工具的发展,长庆油田认真分析长庆“三低”油气藏地质特点和分支井的应用优势,逐步展开了分支井的应用试验,完成了多口分支井施工,不断探索适合于长庆“三低”油气田勘探开发的分支井钻完井关键技术和相应的配套工具。分支井技术将是长庆油田继水平井之后的又一重要的提高和改善油田开发效果及原油采收率的先进技术。     

天然气钻水平井工艺技术

气体钻井技术与水平井技术的结合使用能最大限度减少对储层的污染,能增大储层暴露面积,是开发低渗油气藏的一项重要技术措施。文中介绍了气体钻水平井存在的主要问题,天然气钻水平井的适用条件,天然气钻水平井钻井工艺流程、准备工作、操作方法、完井电测、完井工艺等。结合广安002-H8-2井实际钻井情况,提出了天然气钻水平井应注意的问题,提出了改进方向。     

苏里格气田首口分支水平井钻完井技术

苏里格气田属典型低压、低渗、低产的“三低”气田,总体上看储层物性较差,常规水平井开发效率较低,中低产井占绝大多数。为了提高苏里格气田水平井单井产量,提高开发效率,降低综合开发成本,针对苏里格气田多套气藏发育的地质特点,开展了分支水平井钻完井技术研究及现场试验。文中从施工难点、井身结构、侧钻技术、完井方式等方面介绍了苏里格气田首口双分支水平井——T7-14-18H井的钻完井关键技术及现场试验,该井成功实现了水平井段裸眼完井+分段压裂增产改造,初步探索出了一套符合苏里格气田开发需要的分支水平井钻完井配套技术,为低渗透油气田经济高效开发探索出了一条新的技术途径。     

特殊工艺井开采特殊油气藏技术进展

目前我国的一些老油区,低渗透、稠油、断块等特殊油气藏已逐渐成为主力接替区块,依靠常规直井、水平井技术难以对其经济有效开发。以分支水平井为代表的特殊工艺井技术可实现一个井口对应多个地下井眼、多个储层同时开发的目的,显著增加储层裸露面积,提高油气采收率和储层的动用程度。文章在简要列举了特殊油气藏开发的难点之后,对特殊工艺井的安全钻井技术、井眼轨迹控制技术、特殊工艺井完井技术、储层保护技术等配套技术的研究情况进行了详细介绍,并明确表示他们依靠特殊工艺井钻完井配套工艺,完成了各类分支井近80口,其中鱼骨分支井60余口,钻完井成功率为100%,固井优质率达90%以上,实现了特殊油气藏的经济高效开发,为同类特殊油气藏开发提供了宝贵的经验。     

2022 年 4 期目录

顺北油气田油气资源储量丰富,但特深层碳酸盐岩油藏地质条件复杂,钻井完井过程中存在漏失、井壁失稳和高压盐水侵等问题,因此,探索适用于该油气田特深井的钻井完井技术体系,是加快该油气田开发进程的关键。通过技术攻关和实践,形成了适用于顺北油气田的特深井钻井完井技术体系,包括特深井井身结构优化、钻井提速关键技术、防漏堵漏技术、长裸眼防漏及小间隙固井技术、超深小井眼定向钻井技术和超深井缝洞型储层完井技术等技术,指出需持续优化特深井井身结构、急需解决二叠系和志留系漏失问题、深层破碎带安全钻进技术不成熟、急需配套高温高压井下仪器工具和裂缝性储层安全钻井技术,提出了增强工程地质一体化、加强堵漏和防塌技术研究、加强新技术和新工具的应用、加强高端仪器和特殊材料及装备研发等发展建议,以进一步推动顺北油气田特深井钻井完井技术的快速发展,实现该油气田特深层碳酸盐岩油气藏的高效开发。      

有机盐强抑制可降解钻(完)井液在胜利油田的应用

胜利油田低渗油藏储量丰富,目前多采用水平井开发方式,但常规钻井液往往会对储集层造成伤害,降低油气井产量。因此,有必要选择一种适合的钻井液体系。对有机盐强抑制可降解钻、完井液技术进行了筛选,并在胜利油田多个区块进行了现场应用,取得了较为理想的效果,有机盐强抑制可降解钻、完井液体系对胜利油田低渗储集层有较好的保护作用,能显著提高油气产量,提高勘探开发效益。     

中国致密砂岩气藏勘探开发关键工程技术现状与展望

中国致密砂岩气藏具有低孔低渗、裂缝发育、局部超低含水饱和度、高毛管压力、地层压力异常、高损害潜力等工程地质特征。经过10多年持续攻关，已经形成了裂缝性致密砂岩气藏保护屏蔽暂堵技术系列、气体钻井及全过程欠平衡完井保护技术系列，成功试验了CO2泡沫压裂液体系、N2增能压裂液体系和低摩阻高黏度瓜胶有机硼冻胶压裂液大排量套管注入的大型压裂工艺。实践证明，贯彻储集层保护与改造并举的方针，实现全过程储集层保护是致密砂岩气藏及时发现、准确评价和经济开发的重要保证。建议加强致密砂岩岩石物理学基础研究，重视水平井及特殊工艺井的钻井及完井储集层保护配套技术应用，大力提高增产改造技术的适应性，形成针对不同类型致密砂岩气藏的配套技术系列。参42     

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鄂尔多斯北部塔巴庙地区的气藏是典型的低压低渗裂缝性砂岩气藏。该区储层具有孔隙度低、渗透率低或致密、储层压力低、毛细管压力高、有效应力高以及储层不均质性强、裂缝和微裂缝发育等特征，简称“三低两高一强”。储层损害机理以储层液锁损害、应力敏感损害以及水敏、盐敏损害等为主。文章在分析储层特征及其损害机理的基础上，研究出了适合塔巴庙地区储层特征的屏蔽暂堵钻井完井液技术。该技术在鄂尔多斯北部塔巴庙、杭锦旗等地区10多口探井、评价井及开发井中进行了现场试验，在储层保护和提高天然气单井产量等方面取得了显著效果。     

东海某气井低渗储层特征评价及污染因素分析

东海深部地层低渗透油气资源储量巨大,受制于储层本身物性和钻完井施工影响,部分气井储层保护效果不理想。以东海某气井低渗储层岩心资料为基础,开展润湿性、非线性渗流、核磁共振、钻井液损害储层室内评价实验,揭示了低渗储层基本特征及渗流规律,评价了该类储层的可动用性。结合钻完井施工情况,进一步分析了导致该气井低渗储层污染的影响因素。研究表明,该气井低渗储层岩石亲水,孔喉细小,发生水锁后不易解除。低压力梯度下存在明显的非线性渗流特征。10 ×10?3 μm2以下储层可动流体百分数低于57.86%,属于三类储层,动用难度大。相比浸泡时间,钻井压差损害更大,压差应尽可能控制在3.5 MPa以内。     

保护油气层技术发展趋势

对油气层损害机理、深井及深水域井的温度敏感性、完井液新技术、解除储集层损害酸化途径及有效提高油气井产量的欠平衡钻井技术等的发展趋势进行综述。水平井、大位移井的主要损害来源是微粒运移、固相堵塞;较宽裂缝和灰岩为主的碳酸盐岩的损害因素也主要是固相侵入与堵塞;致密天然气层主要因液相（水与原油）聚集而损害渗透率,损害程度与储集层渗透率、界面张力、表面润湿性、初始含水饱和度的关系极为密切;深井和深水域井温度敏感性会导致矿物向水敏性转化、矿物溶解沉淀、润湿性转化及乳化堵塞。介绍了滤饼清除和井眼溶解清理的完井液新技术,通过清理将预防与治理相结合,储集层渗透率可比原始渗透率提高40%。酸化技术成本低、效果好,介绍了各类砂岩及碳酸盐岩相应的配方。欠平衡钻井核心技术是选用合理的井眼流体和恰当的负压差,介绍了加拿大100口欠平衡钻井在后期提高产量的经验。图1表2参47（樊世忠摘）     

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中原油田天然气藏属典型的复杂断块、深层、低孔隙度、低渗透率、凝析气藏，勘探开发难度大。特别是东濮凹陷黄河南地区的气井，在以往的钻井完井过程中，由于没有采取全面系统的油气层保护技术，使储集层受到了不同程度的损害。因此，出现了在钻井过程中一般能见到良好的油气显示，而在进一步测试作业时却达不到理想测试效果的现象。通过对重点天然气区地层粘土矿物的研究，分析了钻井过程中造成地层伤害的主要因素，有针对性地研究了综合配套工艺技术，制定了相应的保护油气层技术规程，探索出了适合中原油田天然气井保护储层的钻井液技术，主要包括聚合醇钻井液、高钙盐钻井液、油包水乳化钻井液、甲酸盐钻井液、钾盐—聚磺防塌钻井液以及固相化学清洁剂和屏蔽暂堵技术等。通过推广应用这些保护气层钻井液技术，在2003年完成天然气钻井12口，有效地保护了天然气储层，最大程度地保持了储集层的原始物性，其中在桥90、白71、濮8-2、桥91等一批重点探井发现多层高产油气藏。     

苏53区块工厂化钻井完井关键技术

苏里格气田是国内最大的致密砂岩气田,苏53区块是该气田目前实施水平井整体开发的唯一区块。为提高该区块的开发效率,实现低成本开发,以前期实践和国内外工厂化作业先进经验为基础,通过强化区域地质研究,优化方案设计,加强施工管理,形成了适合苏里格气田工厂化作业的钻井完井技术。该技术主要包括水平井地质导向技术、钻井技术、储层改造技术等。地质导向技术主要通过完善地质模型和调整井眼轨迹,实现水平井准确入靶和高效钻进;钻井技术主要为优化井身结构及井眼轨道,优选PDC钻头和钻井液体系及设计钻机平移系统等;储层改造技术是根据区域地质特征及完钻参数,将体积压裂融入同步压裂,以提高储量动用。苏53区块通过实施工厂化钻井完井技术,水平井平均单井钻井周期比该区块常规水平井缩短15.98 d,平均单井储层钻遇率比该区块常规水平井提高4.9百分点,水平井平均单井产气量比该区块常规水平井高0.49×104 m3/d,其工厂化钻井完井技术可为国内非常规气藏水平井工厂化作业提供借鉴。      

苏里格气田水平井高效建产技术

实践证明,苏里格气田采用常规开发技术难以实现高效开发。面对这一开发难题,近年来以开发试验区为载体进行了针对低渗透气田的水平井高效开发技术攻关,在气藏精细描述、钻井、储层改造等关键技术上均取得了新的突破,形成了以水平井井位优选及部署、地质导向、快速钻井、储层保护及改造等为主体的建产配套技术,即：①逐步形成了水平井选井及部署的５种有利砂体模式、４项部署原则、３种部署方式等３项成熟技术;②水平井入靶及地质导向形成了９项关键技术;③快速钻井形成了靶前距、井身结构、钻头选型、钻具组合、钻井参数等优化技术;④钻井和试气过程中形成了储层保护技术;⑤储层改造形成了工艺优选及其相关工艺措施系列。现场应用结果表明：所实施水平井全部获得成功,平均钻井周期为57.8 d,平均砂层钻遇率达80.4% ,平均无阻流量为55.6×104 m3/d,开发效果良好。水平井高效开发技术的日益成熟对同类型气田的开发具有指导意义。     

国外保护储层的油基钻井完井液新技术研究与应用

油基钻井完井液已成为钻高难度的高温深井、大斜度定向井、水平井、各种复杂井段和储层保护的重要手段。对国外保护储层的油基完井液新技术进行了研究,着重介绍了低固相高密度油包水乳化泥浆作为射孔液在挪威北海的成功应用,该体系用溴化钙和甲酸铯调节密度,用粗目碳酸钙作为架桥粒子,较好地控制了滤失量,降低了固相粒子对储层的伤害;同时介绍了低固相油基泥浆作为水平井完井液的研究及其在非洲西部和墨西哥湾地区的应用,其最大的特点是特别适合于钻敏感性储层,以及在页岩含量未知的探井中作为砾石充填液。最后对油基钻井完井液的滤失控制机理研究进行了介绍,认为小颗粒、乳化液滴和降滤失剂在降滤失时相辅相成。