元坝气田海相超深水平井钻井技术

元坝气田长兴组气藏储量巨大,但由于气藏埋深接近7000m,面临地层压力系统复杂、井底温度高、陆相下部地层常规钻井机械钻速低、超深小井眼钻井提速难度大、深部井段钻井液维护困难等诸多技术难题。针对超深、地层压力系统复杂、岩性及流体分布情况复杂等钻完井工程难题,明确了不同井区必封点深度,优化了套管设计方案,形成海相超深井五开制井身结构方。根据工程地质特征,结合现有钻井技术手段,陆相上部地层应用气体钻井技术,下部地层采用扭力冲击器、复合钻井和涡轮钻井提速,海相地层采用PDC钻头复合钻井技术,斜井段采用螺杆滑动定向和复合钻进,配合使用抗高温低摩阻钻井液,形成了元坝超深水平井全井段钻井技术体系。应用于12口海相开发井,提速效果显著,能够满足元坝气田高效开发的需要。     

海上深探井井身结构优化设计

针对常规自下而上和自上而下两种井身结构设计方法的特点以及适应性分析,结合东海某区块探井井深大、地层复杂、深部地层存在低渗层与常规层、高压层与低压层的特点,提出了在充分考虑地质必封点影响基础上的自中间向两边的井身结构优化设计方法。该方法参考了常规探井自上而下井身结构设计原则,通过地质必封点和地层压力分布情况确定技术套管尺寸、层次和最大下入深度,根据地层压力条件、海上井控和完井作业要求确定表层套管和完井套管尺寸和下入深度。自中间向两边井身结构优化设计方法在东海深探井钻井施工中得到了成功应用,有效减少了井下复杂情况,提高了钻井机械钻速和钻井时效,取得了良好的应用效果。     

东海西湖凹陷安全高效钻井技术优化研究

东海西湖凹陷钻井作业钻井速度较慢,深部井段井下复杂情况频发,作业效率不高。为了增加东海西湖凹陷的钻井速度、提高钻井效率,在表层井段采取了减小井眼尺寸并建立力学模型分析下入深度的技术方案;优化了井身结构,减少了作业开次;中下部井段改用油基钻井液;使用了一体化钻具组合,优化了钻井参数。通过对表层提速、井身结构、钻井液性能、提速工具四个方面的技术进行了研究,形成了东海西湖凹陷安全高效钻井技术,能够提高机械钻速、增强井壁稳定性和井眼清洁能力、缩短钻井周期、降低深部地层的井下故障率。该项技术在东海西湖凹陷数个构造的10余口井进行了现场应用,与东海同期作业相比,全井段机械钻速提高20%,钻井周期缩短23%。该技术成果可以为海洋钻井提速提效提供行之有效的技术思路。     

渤海渤中区域深井井身结构优化

深井钻井需要考虑对不同压力层系和复杂地层封隔,井身结构是确保钻井作业优快钻达目的层的重要影响因素。以渤中区块深井为例分析了井身结构优化设计过程,通过渤中区域深层地质分析和随钻测井实时数据,基于多源数据融合技术对钻前压力预测模型不断实时更新,得到较为精确的钻前孔隙压力,再根据地质特点、井控、三压力剖面等因素对井身结构进行优化设计,通过减少技术套管的层数、优化套管下深,将原六开井身结构优化为五开,形成一套适合该区域的井身结构。该技术可以在保证钻井安全的前提下,有效地规避作业中可能出现的复杂事故,以达到缩短钻井周期和提高机械钻速的目的,也可以为后续海上深层钻井作业井身结构设计提供参考。     

随钻地震技术在异常高压地层预测中的应用

随钻地震（SWD）技术的原理是：钻进过程中牙轮钻头破碎地层产生冲击波，经过地层反射到达地面，通过地面接收系统来采集井下的地层信息。SWD技术能够实时提供钻头下部几百米内的地层信息，利用这些地层信息可以准确地计算地层孔隙压力，并能准确地预测异常高压地层的深度，为钻井过程中合理选择钻井液密度和确定套管合理下入深度提供科学依据。通过对南中国海域某试验井SWD采集信息的处理和分析，预测地层孔隙压力，及时调整钻井液密度，并根据异常高压面的预测深度确定技术套管的下入深度。现场实践表明，利用SWD技术预测的异常压力面深度与实钻情况比较吻合，其地层压力的预测精度较高。图4表1参11     

深水钻井司钻法压井过程中立管压力和地层受力变化规律

深水钻井地层破裂压力低、钻井液密度窗口窄,溢流时采用司钻法压井,往往未控制溢流却又诱发井漏事故。因此采用深水司钻法压井时地层受力显得尤为重要。考虑节流管汇影响,利用流体动力学,建立了深水钻井司钻法压井立管压力和地层受力计算模型,分析了深水司钻法压井中立管压力和地层压力变化规律,给出了司钻法压井过程中累计泵入长度对应的立管压力、套压、地层受力变化曲线,结合地层破裂压力极限值,确定压井过程中最优压井排量。对于压井排量和钻具组合相同的情况,司钻法压井时,套管鞋越深,套管鞋处地层受力越大;深度大的套管鞋位置出现最大压力时间要早于深度小的套管鞋位置;当天然气柱顶部达到井深某处时,某处地层受力最大;当天然气柱顶部达到井口时,套管压力最大,并且地层受力最大值总是早于套管压力最大值。     

渤中凹陷西南环深层探井钻井难点与技术对策

渤海油田渤中凹陷西南环深层含油气构造储量丰富,开发潜力巨大。但该区块存在地质条件复杂、目的层高温高压、压力系统复杂、深部地层可钻性差等难点,给钻探作业带来诸多挑战。针对渤中凹陷西南环深层探井作业的技术难点,创新采用“非标井眼+随钻扩眼+非标套管”的井身结构设计方法,保证封隔各层位的必封点,可以满足地层评价要求;针对不同井段优化钻具组合,形成了一套全井段提速技术体系,破岩效率显著增加;研发出一套抗温无固相储层保护钻井液体系,抗温极限由170 ℃提升至200 ℃以上,满足了潜山地层储层保护的性能要求;针对潜山地层构建精细压力技术,提高机械钻速,有效降低了潜山井漏及压差卡钻风险。研究成果对确保渤中区域深层探井钻井安全、提高钻速、降低成本具有借鉴作用。     

黄桥二氧化碳气田开发井钻井工艺

黄桥二氧化碳气田在钻井过程中存在直井段易井斜,浦口组地层缩径、垮塌及卡钻,下部地层先漏后涌等井下复杂情况或事故,及机械钻速低与钻具和套管腐蚀的问题。华泰2井和华泰3井在钻井过程中,通过不同井段选用不同钻头,采用不同钻具组合和钻井参数,解决了直井段易井斜的问题,提高了机械钻速;浦口组以上地层采用金属两性离子聚合物钻井液钻进,中生界以下地层使用金属两性离子聚合物防塌钻井液钻进,解决了浦口组地层缩径、垮塌和卡钻,及下部地层先漏后涌等问题;在钻遇二氧化碳气层后采取加入防腐处理剂等防腐措施,解决了钻具的腐蚀问题;通过室内管材动静态腐蚀评价试验,确定采用含Cr套管与普通套管相结合的套管完井方式,解决了套管腐蚀问题;采用微硅低密度水泥浆和胶乳不渗透防气窜水泥浆体系固井,提高了固井质量,有效防止了环空气窜。通过华泰2井和华泰3井2口井的钻井,形成了一套适合黄桥二氧化碳气田开发井的钻井工艺技术,为今后二氧化碳气田的开发提供了借鉴。     

元坝地区超深井井身结构优化及应用

元坝地区钻井存在地质条件复杂、钻井难度大、不确定因素多等难点,井漏和溢流的频发层位集中在自流井组和上沙溪庙组。针对该地区前期井身结构存在表层套管和技术套管下深浅、裸眼段地层相互制约等问题,进行了超深井井身结构优化设计,优化了套管层次,选择了合理的必封点,增大了一开、二开和三开套管下深,增加了下部地层套管尺寸。优化后的井身结构不但能够有效封隔复杂层位,而且为空气钻井等新技术的应用和后期产层的高效开发创造了有利条件。现场应用表明,井漏由原来的平均每井4.4次减至1.9次,溢流由平均每井1.6次减至0.4次,空气钻井平均进尺增加51.26%,平均钻速提高64.3%。井身结构优化后,钻速提高,钻井周期缩短,满足了元坝地区超深井安全高效钻井的要求。      

西部地区深井井身结构设计技术探讨

科学合理地确定井身结构及钻井液密度是深井超深井钻井的关键环节之一，其基础是准确建立地层孔隙压力、地应力、破裂压力、坍塌压力的钻前预测剖面。分析了西部地区目前深井井身结构的缺点和进行井身结构应考虑的问题，介绍了深探井井身结构的设计方法，并针对西部复杂地区的地层特点，建议采用3种增加技术套管的井身结构方案。塔河油田钻井实践表明，采用这3种井身结构方案后，深井机械钻速得到提高，钻井周期缩短，而且降低了钻井成本。     

复合冲击器在西湖凹陷深部地层钻井中的应用

随着勘探开发一体化深入进行,西湖凹陷探井在深部地层钻进过程中面临着平湖组地层可钻性差、机械钻速低、钻头磨损严重、钻头更换频繁等难题,传统提速工具难以有效实现提速提效、缩短工期。新速通公司研发的一体化复合冲击器提速工具,通过将钻井液流压转换为轴向和周向的高频机械冲击,在减弱黏滑效应的同时,将冲击能量传给PDC钻头实现瞬间冲击破岩。该工具有效地提高破岩效率,延长钻头使用寿命,在西湖凹陷不同区域尤其是平北地区取得了良好的效果,3 500 m以深地层机械钻速稳定在10 m/h以上。     

G构造深部地层井壁稳定研究

在东海西湖凹陷G构造勘探开发作业过程中,花港组以下深部地层多次发生由井壁失稳引发的起下钻遇阻、井壁掉块等井下复杂情况。该文选取伊顿法计算了地层孔隙压力纵向剖面,发现异常压力主要集中在花港组以下深部地层。并根据莫尔库伦准则进行井壁稳定钻后分析,该构造地区井壁失稳的主要原因是钻井液密度低于地层坍塌压力导致的力学失稳,以及由钻井液泥浆性能引起的泥岩水化。为确保后续钻井作业安全,建议在G构造相关区块开展钻前压力预测研究,并优选油基钻井液以避免泥岩水化。     

三维定量荧光录井在西湖凹陷油气性质判别中的应用

西湖凹陷主力勘探目的层多为凝析气层,常规荧光录井难以识别发现,且钻井过程中为保障作业安全,钻井液中常添加部分荧光材料,对油气录井的判断带来很大的干扰。三维定量荧光技术以其高检测灵敏度在西湖凹陷凝析气层的发现与解释评价上发挥了独特的技术优势,经过多年实际应用逐步建立了凝析气层、油气同层、含水气层的三维定量荧光解释图版,为西湖凹陷油气勘探提供了有效的技术支持。     

超临界二氧化碳钻井流体关键技术研究

超临界二氧化碳钻井技术是利用超临界二氧化碳作为钻井流体的一种新型钻井方法,具有能有效驱动深井井下马达,控制井底压力容易,破岩门限压力低、破岩速度快,能防止储层损害等优点,但成功利用超临界二氧化碳钻井技术的关键是充分了解超临界二氧化碳钻井过程中井筒中二氧化碳流体的温度和压力分布。为此,建立了考虑井筒流体与地层换热对井筒流体温度影响的井筒传热模型,根据能量守恒原理,推导出了井筒流体温度计算模型,并考虑到钻井过程中可能钻遇水层的情况,对该计算模型进行了修正;利用有限元方法,推导出了井筒内二氧化碳钻井流体的压力计算公式。实例计算表明:钻杆内二氧化碳流体的温度和压力随井深增深而增大,但与井深的关系是非线性关系;钻杆内二氧化碳流体的密度随井深的增加而减小,但到近钻头处开始增大。环空中的压力随井深的增加而增大,但两者的关系也是非线性关系;环空中的温度随井深增加先升高后降低;环空中的二氧化碳密度随井深增加而增大,但两者为非线性关系。      

沧东凹陷页岩油水平井优快钻井技术

在沧东凹陷页岩油水平井钻井过程中,面临机械钻速低、安全风险大、固井质量难以保证等问题。为解决这些问题,预测了地层漏失压力和坍塌压力,进行了井身结构和井眼轨道优化、PDC钻头个性化设计,并集成盐水钻井液、旋转导向钻井技术、韧性水泥浆和漂浮顶替固井等配套技术,形成了沧东凹陷页岩油水平井优快钻井技术。该技术在沧东凹陷20口页岩油水平井进行了应用,应用结果显示:固井质量优质率提高了30.4%;井深超过4 500.00 m井的平均机械钻速提高了20.2%,平均钻井周期缩短了30.6%;井深小于4 500.00 m井的平均机械钻速提高了82.9%,平均钻井周期缩短了49.9%。研究与应用结果表明,该技术满足了沧东凹陷页岩油水平井优快钻井需求,为页岩油水平井高效开发提供了技术手段,也为国内各油田非常规油气藏钻井技术优化提供了借鉴。      

东海西湖区块高温高压深探井井身结构优化

为解决东海西湖区块原有井身结构存在的问题及井壁稳定差、井下故障多等问题,参考海上常规探井自上而下的井身结构设计方法,根据地质必封点和地层压力分布确定技术套管的尺寸、层次和下入深度;根据地质目标、井控能力和完井测试要求确定表层套管和完井套管的尺寸和下入深度.优化后的井身结构为:φ508.0 mm表层套管下至井深600.00 m左右,封固不稳定地层并建立井口,提供充足的井控能力;φ339.7 mm技术套管加深下至井深2 400.00 m左右,封固不整合面和煤层等不稳定地层;φ244.5 mm技术套管加深下至井深4 000.00 m左右,封固压力过渡带,保证打开储层时具有良好的承压能力;同时,在2 400.00~4 000.00 m井段备用φ298.4 mm技术套管封隔特别复杂地层,避免深部出现小井眼井段和储层测试困难的现象.东海西湖区块的2口直井采用了优化后的井身结构,与采用原井身结构的邻井相比,优化后的井身结构成功封隔了复杂地层,有效减少了井下故障,避免了钻井工程事故的发生,实现了安全高效钻井.      

西湖凹陷油气录井技术识别与评价

西湖凹陷目前已发现的油气层主要集中在平湖组和花港组储层之中。平湖组主力烃源岩的有机质类型以Ⅲ型为主,主要形成气藏(含凝析气藏)和轻质油藏,其具有流动性强、极易挥发等特点,烃类损失较大。通过目前应用的几种录井技术来看,泥浆综合气测录井能较好的识别油气层,通过对C1参数的矫正能够很好的识别出油气显示层,根据各气测参数的特征变化,并能对油气层的性质进行初步的较准确评价。地化录井、定量荧光录井由于受到烃类损失大的影响,在对油气层识别及评价中不及气测录井敏感。     

东海西湖凹陷探井井身结构设计方法研究

东海西湖凹陷探井井身结构在使用的过程中，出现了很多由于井身结构设计不合适而导致的复杂情况，多是由于不能有效地分隔下部出现的异常压力地层，导致在下部井段作业时压漏上部地层。为了解决这一问题，针对东海西湖凹陷井身结构设计难点，从设计方式的角度进行了优化。采用新的设计方式能在封固好分布复杂的地层压力的同时，还最大限度地保证套管直径够大，以满足后续作业要求。     

东海西湖凹陷探井钻井完井液技术

介绍了东海西湖凹陷的储层特征。在分析探井储层损害原因的基础上，提出了优化的海水钻井完井液体系。两口井应用表明，储层保护效果明显。