地质工程一体化关键技术在克拉苏构造带高效开发中的应用实践

塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带,储层埋藏深度大,地质条件复杂,导致钻完井工程中面临着相关井控安全、建井时效、工程质量、单井提产等方面的巨大挑战,针对这些制约勘探开发进程的关键技术难题,建立了一套以地质力学为桥梁的地质工程一体化技术流程,形成了井位优选、井轨迹优化、钻前地层压力预测、钻井井壁稳定性预测、完井提产优化和开发中出砂出水预测方法。将地质研究、工程设计和现场实施组织纳入一体化协作体系,解决工程难题,实现克拉苏构造带"三提"——提速、提质、提产,开发井钻井成功率100%,单井钻井复杂平均减少40%,井控安全得到有力保障,改造后单井平均无阻流量由原来的68×10~4m^3/d提高到279×10~4m^3/d。顺利实现了克拉苏东部150×10~8m^3/a天然气建产,助力克拉苏西部万亿立方米大气藏的发现,为超深层复杂油气藏高效开发积累了可借鉴的技术和经验。     

基于地质工程一体化的超深井提速提产——以塔里木盆地库车坳陷为例

塔里木盆地库车坳陷油气资源丰富,勘探潜力大,但地质背景复杂,目的层埋深普遍大于6 000 m,甚至超过8 000 m,油气勘探开发难度大。针对库车坳陷超深井地质工程特点及现存问题,基于地质工程一体化理念,提出了解决思路,并介绍了塔里木油田首口盐层下部大斜度井的成功实践。研究及实践表明,地质力学研究有利于减少钻井复杂事故并提高机械钻速,助力有利储集层优选和改造方案优化,支持钻井提速和改造提产;地质工程一体化是复杂油气藏高效开发的必然选择,需要充分发挥多学科协同工作的优势,且贯穿于各井全生命周期,以产生最大的效益,实现从井位部署、钻井工程、完井改造到采油气工程的整体进步,从而助力大油气田建设。     

高陡构造克深206井钻井提速配套技术

克深206井是库车坳陷克拉苏构造带克深区带克深1-2号构造的一口五开生产评价直井,该井面临着上部地层倾角大易井斜、吉迪克组含砾地层机械钻速低、古近系库姆格列木群盐膏层段易卡钻、白垩系巴什基奇克组机械钻速低、压力窗口窄、井壁不稳、易卡易漏等钻井技术难题。针对上述难点,应用了PDC优选技术、垂直钻井技术、穿盐膏层钻井液体系优选等钻井提速配套技术。通过应用钻井提速配套技术,克深206井钻井速度实现了大幅度的提高,钻井周期250 d11h,较区块平均周期相比缩短47.5%。克深206井钻井提速配套技术为今后克深1-2构造钻井施工作业提供了宝贵的经验。     

塔里木盆地克拉苏构造带超深复杂气田井全生命周期地质工程一体化实践

克拉苏构造带天然气总资源量丰富,是塔里木盆地天然气增储上产的主力区块。受强烈造山运动的影响,克拉苏构造带地质工程条件极为复杂,呈现出"一深(垂深7000～8000m)、三高(高温130～190℃、高压116～136MPa、高地应力130～180MPa)、两低(孔隙度4%～8%、渗透率0.01～0.1mD)、两厚(巨厚砾石层5500m、巨厚盐膏层4500m)、一陡(地层倾角87°)"的特征,导致安全、效益勘探开发难度巨大。为了实现克拉苏构造带的优快钻井与改造上产,立足于实践地质工程一体化,建设多学科一体化研究团队,创新一体化工作模式,开展了超深复杂气田提速、提产、提质攻关研究。采用关键层段精准预测、个性化钻头设计、油基钻井液体系研发等手段相结合的方法,实现了全井段安全快速钻井;根据甜点预测、裂缝评价与分类,建立了基于天然裂缝可压裂性的改造提产优选策略;结合地层特点、流体性质、工况条件等因素进行系统屏障设计,确保了井筒质量。经过地质工程一体化实践的不断发展完善,超深井钻井周期从"十二五"期间的336天降至2017年的277天,单井平均增产4～5倍、井完整性完好率不断提升,为克拉苏超深复杂气田井安全效益开发提供了有力的技术保障。     

克拉苏构造带博孜1区块复杂超深井钻井完井关键技术

克拉苏构造带博孜1区块复杂超深井钻井完井存在上部巨厚砾岩层钻速低、钻井周期长、固井质量差、钻井安全风险高等技术难点。为解决这些技术难点,结合区域地质特征,通过理论分析优化了井身结构,优选了系列钻井提速技术、提出了组合式盐底卡层技术,制定了一系列防漏堵漏技术措施和固井技术措施,形成了克拉苏构造博孜1区块超深井钻井完井关键技术。该技术在B1103井等4口井进行了现场试验,与未应用该技术的邻井相比,机械钻速提高了34.4%,钻井周期缩短了131 d,完井周期缩短了141 d,取得了良好的提速效果。这表明,该技术能够解决博孜1区块超深井钻井完井存在的技术难点,满足博孜1区块安全高效钻井完井的需求,可以在该区块推广应用。      

地质力学技术体系助力塔里木油田超深油气藏高效开发

正截至2021年7月10日,中国石油塔里木油田公司(以下简称塔里木油田)持续加强地质力学研究,创新形成超深油气藏地质力学技术体系,有效地解决了超深储层评价、井位部署、轨迹优选、储层改造定量优化、出砂出水预警等难题,成功应用于600余口井,搭建了工程地质一体化的桥梁。面对超深、超高温、超高压等油气藏勘探开发的极限考验,塔里木油田由地质勘探、地球物理、油气开发、钻完井工程多专业技术专家领衔,组建了中国石油天然气股份有限公司首个地质力学团队,坚持自主研发和技术创新,采用地质力学研究、钻完井工程设计、     

基于地质力学的地质工程一体化助推缝洞型碳酸盐岩高效勘探——以塔里木盆地塔北隆起南缘跃满西区块为例

受碳酸盐岩断溶体内部复杂性的影响,塔里木油田缝洞型储层钻井一次中靶率低,复杂地层压力和地应力系统导致钻井复杂频发、完井提产措施难以优选和优化,制约了油气勘探开发进程。以地质力学研究为基础,建立了地质工程一体化思路,跨学科协作,结合断裂解剖和断溶体刻画,从井位部署源头、钻井工程过程跟踪和完井提产措施定量优化等环节,确保塔北隆起南缘跃满西区块的钻探成功率。研究中,充分考虑断溶体的分布和主应力方位分布、天然裂缝渗透性方向和井壁稳定性方向等因素,建立了井点优选和斜井井轨迹优化方法,并采用井震联合的方法预测了地层压力分布特征,据此优化井身结构;完钻措施阶段,以井筒周围应力场分布、井眼与储层分布方向等的匹配关系提出了4类完井提产措施方法。应用该研究结果,跃满西区块已完钻的W22、W20等3口井勘探持续突破并获高产,该研究思路为其他缝洞型碳酸盐岩储层勘探开发提供了借鉴依据。     

油基钻井液在克深35井的应用

克深35井位于塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带,钻井液面临塔里木山前断层、大井眼、长段盐膏层、高密度、高温、窄密度窗口等技术难题。通过对比邻井地质资料、完钻井钻井液性能、并对该井难题进行分析、研究,钻井液分公司制定了油基钻井液技术方案。实践证明克深35井使用油基钻井液成功解决了盐膏层阻卡、盐层底部防漏、目的层防塌等一系列技术难题,全井无复杂、无事故;钻井工程实现了提速提效,完全满足了安全快速钻井要求。     

塔里木油田空气钻技术亮剑大气田

正截至2021年4月22日,中石油塔里木油田在博孜701井开展空气钻平均日进尺达117m,是空气钻使用前平均日进尺40m的3倍,钻井提速显著。"博孜701井成‘明星井’了,机械钻速提高2.9倍,成为博孜巨厚砾石层提速、提效的‘领头羊’"。塔里木油田勘探事业部地质工程人员形象地说。     

叠前深度偏移及储层精细预测技术在钻井轨迹调整中的应用

受复杂构造影响,川西北SYS区块叠前时间偏移成像精度不高,导致实钻构造数据与地震预测构造数据存在较大差异。川中GM区块灯影组气藏受埋深大、非均质性强、储层薄等地质条件制约,储层精细预测难度大,优质储层钻遇率低。为解决SYS区块的偏移归位问题,开展了高精度各向异性叠前深度偏移处理。该技术充分考虑了地下介质的各向异性,在精确求取各向异性参数基础上进行叠前深度偏移,可使地下构造准确归位,避免了陡倾地层信息丢失,提高了地震成像品质,构造勘探误差明显减小,钻探成功率显著提高。为提高GM区块储层钻遇率,根据新完钻井及正钻井资料,压制地震资料中的寒武系底部强振幅反射,并实施叠后高分辨率地质统计学反演、多属性缝洞预测,实时调整钻探目标及井轨迹,确保井轨迹沿优质储层钻进。结果表明,实施钻井、地震、地质一体化跟踪后,部署井位目的层构造深度误差逐年下降,储层钻遇率、平均测试产量、高产井占比逐年增高,进一步印证了井位实时跟踪的重要性。     

深地勘探钻井技术现状及发展思考

中国深地油气资源丰富,随着油气勘探开发的进一步发展,深地领域将是中国未来油气勘探开发的主要发展方向,对保障国家能源安全具有重要的战略意义。文章通过调研国内外深地勘探钻井的发展现状,分析总结了深地勘探钻井技术中的关键技术——井身结构设计、高效破岩、钻井提速、抗高温高压测控工具、耐高温钻完井液、井筒压力精细控制、复杂故障防控、高温固井、钻井装备等在深地勘探钻井中的发展状况,并在此基础上提出了未来深地勘探钻井中有待继续攻关完善上部大尺寸井眼的钻井、多压力系统安全钻进、抗超高温井筒工作液以及抗高温高压随钻测量工具等关键技术及装备,并指明在地质工程协同发展基础上,大尺寸井眼提速、多压力系统安全钻井、高温井筒工作液、高温高压随钻测量和井下工具、完井试油技术和装备发展等关键技术及装备的攻关思路,期望为中国深井超深井钻完井技术的发展提供参考借鉴。     

北部湾盆地探井提速提效技术及应用

北部湾盆地油气资源丰富,但地层构造分布零散,断层发育,地层坍塌压力高,钻进期间易发生井漏,目的层裸眼段长,经常钻遇抗压强度高的花岗岩。钻探面临着井位转换频繁、地层易垮塌及漏失、海上油基钻屑处理难度大、花岗岩机械钻速低、弃井时效低等问题。为进一步降低钻探周期及作业成本,采用“一孔双眼”勘探模式、井身结构优化技术、海上油基钻屑处理技术、新型复合冲击钻井提速技术、长裸眼段一次性水泥塞弃井工艺、水泥伞悬空水泥塞技术等提速提效措施,有效解决了南海西部海域钻探难题,且在实际应用中效果显著,提高了勘探及钻井作业时效,为同类型油气田钻探提速提效提供参考。     

企业看点

<正>克深902井成我国陆上最深气井近日从完钻井深8038米的克深902井测试现场传来消息,这口井在未进行储层改造的情况下,在目的层位测试求产,用5毫米油嘴放喷,获日产天然气30万立方米,是迄今为止我国陆上试获工业油气流最深的一口井。克深902井位于阿克苏地区拜城县境内,是中国石油塔里木油田推广应用科技成果,部署在克拉苏构造带克深9构造高点西南翼的一口评价井。"兴旺号"深水钻井平台南海开钻中国海油日前宣布,公司又一座深水半潜式钻井平台"兴旺号"在南海荔湾3-2气田1300米水深开钻。"兴旺号"也成为中国海油在南海油气勘探投入的第4座深水半潜     

高温高压气井试油完井一体化工艺技术

针对高温高压碳酸盐岩深井往往具有测试产量不确定、易出现又漏又喷复杂情况、后续压井易造成二次污染等问题,文章设计了试油-封堵和试油-完井投产共2种试油完井一体化管柱,利用一趟管柱实现射孔-酸化-测试-封堵或完井投产等多种功能;其中试油-封堵一体化管柱现场试验多口井,压井钻井液漏失量均小于5 m~3;平均单层转层周期节约5 d以上;试油-完井投产一体化管柱现场试验5口井,平均单层节约试油时间7 d。试油完井一体化工艺技术不仅能有效解决测试后压井堵漏及产层伤害难题,同时还将试油测试与完井作业有效衔接,实现快速上试或完井投产,满足不同的作业需求,对于试油提速提效、降低试油成本并有效保护产层非常必要,是未来试油测试作业的重要发展方向,有较大的推广应用前景。     

Power-V在克深102井膏盐岩层中的应用

库车坳陷克拉苏构造带富含古近系膏盐岩层,该岩层发育复杂,含有夹层,地层倾角大,易发生井斜、卡钻、井漏等事故,是中国陆上钻井难度最大、难题最集中的地层之一。因此,安全快速钻穿膏盐岩地层,揭示膏盐岩地层以下的储集层含油气情况,避免钻井周期延误、井眼报废的严重后果已成为亟需解决的问题。在克深102井钻进过程中,尝试在膏盐岩层中使用Power-V钻进方式,既有效地控制了井斜以保证井身质量,又大幅度提高了机械钻速。论述了Power-V在钻遇膏岩层时应使用的工程手段,以避免蠕变效应引起卡钻事故。     

TorkBuster扭力冲击器在玛湖凹陷西斜坡的试验应用

针对玛湖凹陷西斜坡三叠系地层平均机械钻速低,钻井周期长问题,在分析已钻井地质环境和调研国内外提速提效新技术基础上,引进Tork Buster扭力冲击器+PDC钻井提速技术。现场试验五口井,平均机械钻速6.37 m/h,较邻井相同层段平均机械钻速提高143.13%;为进一步缩短钻井周期,在一口井上尝试使用Tork Buster扭力冲击器+PDC钻井组合钻套管附件取得成功。扭力冲击器提速工具在玛湖凹陷西斜坡三叠系地层提速效果明显,较好的解决了常规钻井机械钻速低的难题,节约了钻井周期,加快了增储上产步伐。     

川东高陡构造钻井中靶工艺技术研究与实践

文中针对川东地区高陡构造地质特征，提出通过向高陡构造两翼移动地面井位钻中靶井中靶的方法。具体实施中采用地面绕障型中靶钻井、断块构造型中靶钻井和速度效益型中靶钻井措施，在9口井钻井中获得显著经济和社会效益。     

浅谈塔里木油田克深区块垂直钻井提速技术

本文主要分析了国产提速工具"ZS-VDS垂钻工具+多维扭力冲击器"在该区块三口井的应用,该工具在克深241-2井现场施工中提速明显,为后续克深区块定向井、水平井使用自动垂直导向钻井提速提供了宝贵的现场经验。     

地质工程一体化理念在南海高温高压井的实践

中国南海西部高温高压区域油气资源丰富,该区块主要目的层埋深超过4000m,地层压力系数大于2.2,温度在200℃左右,勘探开发作业难度巨大,常规作业模式无法满足高温高压井作业要求。基于此,针对高温高压井地质及工程特征,从管理创新、技术优化和大数据等方面提出南海高温高压井地质工程一体化理念及技术体系。研究及实践表明:通过地质工程一体化管理与设计优化钻井流程和取资料方案,建立地质工程一体化大数据库实现多源信息共享,研究地质工程一体化预测、监测及有效控制技术,可有效解决南海高温高压井地质及工程问题。探索形成的"随钻声波、中途VSP和随钻前视组合技术""地震、钻井、随钻测井、录井、中途VSP、随钻前视组合技术六位一体预监测技术""地质工程智能监测、安全预警体系"等一体化特色作业体系在层位深度、异常高压、钻井情况等的精细预测、监测和控制方面取得了较好的应用效果。未来可通过进一步建设大数据平台和智能化勘探—开发—钻完井方案,深化地质工程一体化的应用,助力类似复杂油气资源的勘探与开发。     

川庆钻探公司在塔里木盆地克深902井完钻中国石油陆上最深井

<正>2015年1月21日,备受关注的中国石油塔里木油田克深902井用时368 d钻进至8 038 m完钻,超过2011年同一构造带创造的8 023 m深的克深7井纪录,成为中国石油陆上的"井王",同比克深7井缩短完钻周期380 d,提速50.8%。克深902井位于塔里木盆地阿克苏地区拜城县境内,是中国石油塔里木油田公司推广应用科技成果,部署在克拉苏构造带克深9构造高点西南翼的一口评价