磨溪气田快速钻井技术及其应用

磨溪构造嘉二段钻探始于1977年，经过30多年的钻探，截至2004年底要完成一口以嘉二段为目的层的第四次开钻井需要5个月左右时间，平均机械钻速不足2 m/h，钻机月速约680 m/台月。为此，介绍了磨溪构造钻井过程中，针对磨溪构造不同井段地层特点，在不同井段采用不同的钻具结构。通过强化钻井参数、适当降低钻井液密度、优选钻头类型、提高钻井液抑制性等技术措施，极大地提高了磨溪构造的钻井速度。经过该区几口井的现场实验表明，试验井平均机械钻速从原来的不足2 m/h提高到现在的6.1 m/h。在磨溪构造的第四次开钻的钻进中，第二次开钻层段，通过加强钻井液体系的抑制性，确保良好的钻井液性能，实现无固相或低固相钻井液钻进。第三次开钻层段（T₃x⁶-T₂l¹₂），采用安装旋转防喷器利用欠平衡钻井技术，使用无固相钻井液或较低密度的聚钾钻井液，能够较大幅度地提高钻井速度。     

空气钻井在TABNAK气田的合理应用

空气泡沫钻井,因其钻速快,防漏效果好,具有常规钻井液不可比拟的优越性。空气粉尘钻井在干硬地层机械钻速达到16.24m/h。雾化钻井在出水量较小时,钻速为13.16m/h,当地层出水较多,空气压力较高时,其钻井速度为6.52m/h,与泡沫钻井速度(5.23~ 6.63m/h)相当。但泡沫钻井腐蚀钻具轻微,而雾化钻井腐蚀钻具严重。因此,必须根据地层情况选择合适的钻井液,既要提高机械钻速,又要保护钻具,提高综合经济效益。     

空气、氮气钻井技术在普光气田的应用

川东北普光气田上部陆相地层岩石硬度级别为硬到极硬，可钻性级值总平均约在6级；地层倾角大，介于30°～75°之间，井身质量控制困难；裂缝发育，易漏且漏失井段长。为此，在普光气田推广应用了空气、氮气钻井技术，目前已实施完成9口井，正在实施的有11口井。与使用常规钻井液的钻井工艺相比，第一次开钻平均机械钻速达到7.7 m/h，是使用常规钻井液钻井的2.6倍，钻井周期缩短10～20 d；第二次开钻平均机械钻速达到12.7 m/h，是使用常规钻井液钻井的8倍，钻井周期缩短60～90 d；同时，空气、氮气钻井技术在该气田解决防斜打直、减少地层漏失等问题方面也取得了重大突破。     

深井钻井综合配套技术在大天地沟造带的应用

大天池构造带是四川气田钻井的主要战场之一， “八·五”期间开展钻井技术攻关，形成了8个方面的深井钻井综合配套技术。该技术用于该构造上，平均机械钻速1．99m/h，平均钻机月速达599m/台月速，为川东深井钻进开创新纪录。     

现河庄油田中深井综合钻井技术

对现河庄油田的地质特性及其中深井（井深为3100～3900m）特点进行了分析。随着近几年高效牙轮钻头、PDC钻头、防斜打直、滑动钻具连续导向钻井、钻井液和处理剂等常规技术的成熟，以及三维力学导向技术和软件、全过程欠平衡钻井、50MPa井下涡轮增压器、天然高分子钻井液等新技术的应用，现河庄油田中深井的钻井速度有了大幅度提高，其中直井的平均机械钻速为17．22m／h，定向井的平均机械钻速为16．72m／h。     

气体钻井技术在九龙山构造的应用

针对九龙山构造前期开发过程中存在的井漏严重、机械钻速低、钻井周期长的问题,结合九龙山地质条件,提出了两套气体钻井提速方案。通过这两套方案,九龙山构造气体钻井技术共应用39井、46井次,总进尺66466.97m,单井平均进尺1704.29m,占全井井深的42%,平均钻速17.53m/h,是钻井液钻井的5.69倍,同井段钻井周期由39d缩短到8d,节约时间1个月。对比两种方案,方案二延长了气体钻井进尺,提高了机械钻速,缩短了钻井周期,更能充分发挥气体钻井优势。建议在尽量减小事故复杂、组织停等的基础上,推广应用方案二,以加快了九龙山构造勘探开发进程。     

四川石油管理局氮气钻井创广安区块钻井速度新纪录

2005年11月中旬，四川石油管理局钻采院空气钻井公司、欠平衡钻井公司在广安4井、广安9井利用氮气钻井快速穿越须家河设计层位，创造该区块钻井速度新纪录。其中，广安4井从1902．5m钻至2368m，平均机械钻速7．07m／h；广安9井从2079m钻至2565m，平均机械钻速11．51m／h。与广安区块101、102井同层位平均机械钻速相比，广安4井提高机械钻速3．5倍，广安9井提高机械钻速5倍。     

长垣、齐家地区致密油水平井钻井提速配套技术

针对大庆长垣、齐家地区致密油水平井水平段长、三维井机械钻速慢、钻井周期长、井壁失稳等问题,通过井眼轨道设计优化,降低了三维井施工难度;通过高效螺杆优选,提高了钻井施工效率;通过研制应用提速钻井工具,提高了造斜段和水平段机械钻速;通过研制高性能水基钻井液体系,实现了长水平段防塌。现场应用14口井,取得了显著的提速效果,平均机械钻速10.53 m/h,相比应用之前机械钻速提高了25.68%。     

空气钻井技术在滴北1井的试验与应用

新疆准噶尔盆地陆东地区的深探井，由于下部石炭系地层可钻性差，机械钻速低，钻井周期长，严重制约了陆东地区的天然气勘探开发进程，如何提高钻井速度一直是陆东地区钻井工作的一个难题。在滴北1 井的钻井过程中，为提高三开井段机械钻速，加快该区的勘探步伐，在三开井段实施了空气钻井，空气钻进井段3365～3924.56m，进尺559.56m，平均机械钻速～3924.56 m，559.56 m，5.26 m/h，是常规钻井机械钻速的5倍，节约钻井工期25 d。空气钻井在该井的成功实施，提高了机械钻速，降低了钻井周期，节约了钻井成本，同时也探索了深部石炭系提速工艺，为新疆油田推广应用空气钻井技术积累了经验。     

气基流体欠平衡钻井技术在火北地区的应用

准噶尔盆地火北地区油藏为二叠系平地泉组,油藏埋深在2 500~2 800 m,地表为石炭系推覆体,厚度为1 000~2 300 m不等,岩性以安山岩等火成岩为主,地层倾角大、可钻性差,HB2井使用常规钻井液钻井,平均机械钻速仅为1.2 m/h,钻井周期158 d,经过研究论证,在HB021与HB022井实施了气体/雾化钻井,提速效果显著,两口井气基流体钻井进尺分别为2 163 m和1 732 m,平均钻速为5.01 m/h和5.79 m/h,钻速分别提高了3.85倍和4.2倍,工期节约70 d和67 d,加快了勘探进度,取得了明显的经济效益。初步形成了适合于火北地区钻井提速的气基流体欠平衡钻井工艺。     

乐山-龙女寺古隆起震旦系超深井快速钻井技术

四川盆地乐山-龙女寺古隆起震旦系埋藏深度在5 000～6 000 m,地层可钻性差、纵向上多产层多压力系统等复杂地质条件制约了钻井速度。针对钻井提速难点,重点从井身结构、钻头个性化设计及有机盐钻井液体系等方面进行了攻关研究与现场试验,初步形成了适应该地区的钻井提速技术模式：①优化井身结构,较传统井身结构缩短了大尺寸井眼长度,减少了作业时间,同时又能够满足完井与后期生产作业的要求。②个性化设计PDC钻头,应用效果表明较已完钻井机械钻速提高了31%～473%,在侏罗系沙溪庙组试验刚体PDC钻头平均机械钻速16.57 m/h,已接近空气钻进效果;在适合井段试验等壁厚长寿命螺杆配合PDC钻头复合钻进,机械钻速较常规转盘钻机械钻速提高44%。③配合使用有机盐低固相钻井液,抑制性较聚磺钻井液更强,亚微米粒子含量减少,实现了辅助提高机械钻速的效果,井壁较使用聚磺钻井液的更稳定。2012年完钻的6口深井平均机械钻速由1.69 m/h提高到2.54 m/h,平均钻井周期从302 d 缩短到189 d,实现了该区震旦系超深井的安全快速钻井。     

强絮凝钻井液在苏里格气田的试验应用

随着国家环境保护工作的进一步深入,地面泥浆池进行钻井液净化处理的方式将会被彻底取消,这就要求钻井液必须进行罐式循环。为提高罐式循环的钻井液净化效果、维持良好的钻井液性能参数,保障井下施工安全顺利,研制出了适合苏里格气田钻井现场用快速絮凝的强絮凝处理剂,并确定了强絮凝剂钻井液的配方。室内实验表明,在20 s的时间内,该钻井液能快速对浓度为100 kg/m3的膨润土浆进行有效絮凝沉降,使固液分离、实现净化目的,满足了钻井现场罐式循环钻井液净化的需要。该钻井液在S47-8-66H2井进行了现场试验应用,试验井段长1800 m,平均机械钻速为27.42 m/h,与2014年苏里格水平井直井段平均机械钻速23.00 m/h相比,提高了19.22%;该钻井液在罐式循环中成功地实现了良好净化,为苏里格气田钻井现场岩屑不落地的环境保护工作提供了很好的借鉴作用。      

中速螺杆钻具配钢体PDC钻头现场试验

介绍了在新疆克拉玛依小拐油田用5LZ172-7.0中速螺杆钻具配XJ-DBS钢体PDC钻头在G2074井直井段进行快速钻井的现场试验情况。试验从井深2391.4m开始,钻至井深2937.8m.纯钻时间69.18h.平均机械钻速7.90m/h,与牙轮钻头对比,可提高钻速116%。在2391.40~2485.96m井段,进尺94.56m,纯钻时间19.75h,平均机械钻速仅4.79m/h。为了提高钻速,在2419.05~2428.62m井段中,选择了其中3m井段进行了一次转盘加螺杆钻具双驱动方式钻进试验,试验取得了两方面的效果:一是有利于防止动力钻具粘贴于井壁;二是可较大幅度地提高铭速。在井深2485.96~2937.80m井段钻进中,平均机械钻速从4.79m/h提高到9.14m/h。     

泸州区块深层页岩气水平井优快钻井技术

泸州区块深层页岩气储层龙马溪组页岩埋藏深、温度高,钻井过程中面临井漏频发、难钻地层机械钻速低、旋转导向仪器高温下的故障率高和钻井周期长等技术难点。为此,在分析钻遇地层特征和钻井技术难点的基础上,进行了井身结构和井眼轨道优化、高效钻头优选、堵漏技术措施优化、油基钻井液地面降温技术和欠平衡钻井技术研究,形成了泸州区块深层页岩气水平井优快钻井技术。该技术在泸州区块34口页岩气水平井进行了应用,应用井平均完钻井深5 760 m,平均水平段长1 890 m,平均机械钻速由5.61 m/h提高至7.03 m/h,创造了造斜段+水平段一趟钻完钻、单趟钻进尺2 330 m等纪录。泸州区块深层页岩气水平井优快钻井技术支撑了该区块深层页岩气安全钻井和钻井提速提效,对其他地区深层页岩气水平井钻井提速具有一定的借鉴价值。      

塔里木山前井涡轮配合孕镶金刚石钻头钻井提速技术

塔里木盆地山前井是塔里木油田油气勘探开发的重要区域之一。针对山前井地层研磨性强、可钻性级值高,单只钻头进尺低,钻头消耗量大,机械钻速低,钻井成本高等问题,引进涡轮配合孕镶金刚石钻头钻井技术。2 口山前井钻进实验数据表明:博孜102 井配套工具进尺704 m,纯钻时间407.5 h,平均机械钻速1.73 m/h;克深2-1-14 井配套工具进尺146.8 m,纯钻71.75 h,平均机械钻速2.05 m/h。两组配套工具与邻井同层PDC 钻头、牙轮钻头对比,钻井速度提高了2~4 倍,单只钻头平均进尺提高了3~10 倍,平均纯钻时间提高了1.7~2.5 倍。工具实验结果表明,涡轮配合孕镶金刚钻头钻井技术在塔里木山前井具有较好的提速效果,可为塔里木山前井钻井提速提供技术支持。     

空气欠平衡钻井技术在徐深21井的应用

为了达到保护储层、提高钻井速度和加快徐家围子地区天然气勘探步伐的目的,大庆油田结合徐深21井的具体岩层特征,在2550~2918m井段实施了空气欠平衡钻井技术。由于钻进过程中底层出水,转用充气欠平衡钻井。该井空气欠平衡钻进井段进尺367m,机械钻速12.71m/h,相当于常规钻速6.5倍,充气钻井进尺83m,纯钻20.4h,平均机械钻速4.07m/h,该井段节约钻井时间13.93d,达到了提高钻速的目的,取得了较好的效果。为大庆油田和其他油田提供了宝贵的经验,从设备、技术以及钻井参数方面,对以后的空气钻井提供参考,有利于进一步推进欠平衡钻井技术的应用。     

庆深气田深层Φ311.1 mm井眼气体钻井技术

针对庆深气田深层岩石可钻性级值高达6～10级、地层硬度高达2 500～5 000 MPa、平均地温梯度高达4.1 ℃/100m和机械钻速低等难题,应用优选、修正后的地层出水量计算模型、出气量计算模型、井壁稳定性评估模型,对古龙1井的泉二段至登三段地层气体/雾化钻井的可行性进行了研究,优化设计出了气体/雾化钻井技术方案。该钻井技术方案在超深井古龙1井进行了现场应用,应用井段为井深3 100.00~4 301.05 m,应用井段井眼尺寸为311.1 mm。应用结果表明,该井段平均机械钻速为7.53 m/h,是邻井古深1井相同层位常规钻井段的3.6倍,钻井周期同比缩短28 d。      

哈萨克斯坦滨里海油田钻井提速技术

为了提高哈萨克斯坦滨里海油田的钻井速度,针对地层特点开展了钻井提速技术研究。研究应用了水力加压器钻头保护技术、旋转垂直导向钻进技术、"MWD+弯螺杆"技术以及"孕镶金刚石钻头+高速涡轮"组合技术,有效解决了二开蹩跳钻、井斜难以控制和三开钻遇灰岩地层机械钻速低的问题,实现了二开、三开快速钻进。现场应用的18口井中,施工井段平均机械钻速达到4.54 m/h,同比提高了103%,节约钻井时间共计196.29 d。现场应用表明,滨里海地区的综合钻井提速技术应用已趋成熟,能够大幅度提高机械钻速,经济效益良好,可在该地区推广应用。