大牛地气田直井复合式钻进的可行性分析

目前大牛地气田使用传统PDC钻头+大钻压的钻进方式,严重制约了优快钻井的发展。分析大牛地气田钻井现状,并借鉴同属鄂尔多斯盆地的长庆气田的成功经验,对螺杆+PDC钻头复合钻进模式在大牛地气田的实用性进行研究。结果表明,复合钻进模式在大牛地气田有广阔的应用前景,复合钻进模式不仅能够达到充分发挥PDC钻头低钻压、高转速效能的目的,而且具有节约成本、提高钻速、防斜纠斜、防止钻具失效等优势。     

水力振荡器的研制与现场试验

为了解决水平井钻进过程中摩阻大、托压的问题,提高水平井钻井效率,研制了水力振荡器。依据机械振动理论,井下钻具在一定频率轴向振动时,可以将钻具与井壁之间的静摩擦转变为动摩擦,且动摩擦力小于静摩擦力;水力振荡器是以钻井液作为动力源,驱动振荡器轴向运动带动井下钻柱沿轴向振动。在卫 186-平142 井进行了水力振荡器现场试验,进尺501.00 m,累计工作时间96 h,托压减小20~40 kN,滑动钻进36.77 m,机械钻速提高54.9%,复合钻进464.23 m,机械钻速提高23%。现场试验结果表明,应用水力振荡器钻进时能够降低水平井摩阻,减小托压,提高机械钻速。      

长庆气田定向井钻井技术研究与应用

长庆气田定向井开发已初具规模,今后还将大规模开发,加快研究气田定向井钻井技术,提高定向井钻井速度,才能更好的适应气田大规模开发的需要.文章通过阐述在长庆气田定向井中研究应用优化剖面、优化“四合一”钻具组合,优选PDC钻头和优选钻井液配方等技术,使气田定向井钻井速度明显提高,钻井周期大幅度缩短;形成了长庆气田定向井配套工艺技术,对气田定向井大规模开发具有指导意义.     

川西沙溪庙组水平井封堵防卡钻井液技术

在川西新场气田的沙溪庙组水平井钻井施工过程中,由于泥岩地层易水化膨胀而造成井壁掉块和坍塌,同时该组地层压力不均一,易造成压差卡钻,水平段钻进过程中易出现托压等复杂问题。针对以上难题,利用多元复合封堵、固液协同润滑技术,优选出了适合川西沙溪庙组的水平井封堵防卡钻井液技术。现场应用表明,该封堵防卡钻井液解决了水平井防塌、防卡、防托压技术难题,取得了较好的应用效果。     

塔河油田沙3区块水平井钻井技术

通过对塔河油田沙3区块已完成的5口水平井的总结分析,认为该区块水平井钻井过程中存在地层可钻性差、地温梯度高、造斜点浅、PDC钻头复合钻进时增斜规律性不强等技术难题,从井身结构优化、钻井液优选、应用"PDC钻头 螺杆"钻进等方面介绍了5口水平井钻井所采取的主要技术措施,并给出了相应的钻具组合、钻井液维护处理及工程技术措施,指出应加强钻具造斜性能的统计分析及PDC钻头的应用,进一步优化井身剖面,优化技术措施,以提高机械钻速,缩短钻井周期,从而提高该区块水平井钻井的综合经济效益。     

长庆油田致密气水平井超长水平段安全钻井完井技术

为了提高长庆气田致密气开发效益,加大部署水平段长超4 000 m的水平井,但随着水平段长度增加,面临井眼轨迹控制困难、钻井液携岩难度大、钻具起下钻摩阻大、泥页岩井壁易失稳和尾管难以下至设计井深等技术难点。为此,应用优化钻具组合及强度校核技术,以保证施工的安全性;研发高性能水基环保钻井液体系并配合井眼清洁监测技术,以实现超长水平段的安全钻进;采用破裂板悬浮器下套管技术,以确保套管下入顺利;并结合该油田的实际情况提出了具体的技术措施,形成了长庆油田致密气水平井超长水平段安全钻井完井技术。长庆油田3口致密气水平井的超长水平段应用该技术后,均顺利完井,表明其可以保证超长水平段的安全施工。长庆油田致密气水平井超长水平段安全钻井完井技术为长庆油田致密气高效开发提供了技术途径。      

四川盆地九龙山地区超深井优快钻井配套技术

九龙山地区地质条件复杂,陆相地层井段长,研磨性强,可钻性差;而海相地层高压高密度井段长,局部高含硫化氢或高压盐水层,工程地质复杂,导致井漏、井涌、卡钻、深部地层定向托压、安全钻探等问题突出。针对该区地质和工程难点,提出了安全快速钻井集成化提速方案:①优化井身结构,采用七开钻井满足对井下复杂压力系统的封隔;②采用砾石层专用牙轮钻头+重型减震器钻进技术和复合钻头+中低速螺杆钻具复合钻进技术解决陆相高研磨地层提速难的问题;③利用"刚性粒子+高失水"堵漏技术解决了深部海相地层裂缝性漏失问题;④利用配套井控技术解决钻遇裂缝性喷漏同存地层井控困难的问题;⑤利用有机盐强抑制防塌钻井液体系解决井底高温高压、润滑性及抗污染的问题;⑥使用扭摆系统,满足深井、小井眼、高密度条件下定向对降摩减阻,减小托压的要求。结果表明:自2013年在九龙山地区推广应用该技术方案后,机械钻速逐年提高,钻井周期逐年缩短,事故复杂率逐年下降。     

南堡深层潜山水平井欠平衡钻井技术研究与实践

南堡潜山油气成藏条件复杂、纵横向非均质性强,为有效地提高裂缝钻遇率和实现经济开发,研究应用了水平井欠平衡钻井技术。针对油层埋藏深、井温高、气油比高、安全密度窗口窄、易漏易涌、安全钻进风险大等难点,通过研究抗高温水包油钻井液体系、气油比对欠平衡工艺影响,监测随钻地层压力与评价储层,设计欠平衡与控压钻进参数,分析南堡潜山钻进过程动静温度变化规律及潜山裂缝钻遇时的各项异常特性规律,形成了一套适合于南堡深层高温潜山水平井欠平衡钻井配套技术。应用结果表明,该技术有效地实现了南堡深层高温潜山安全钻进和经济高效开发,对同类油气藏的钻井施工提供了借鉴。     

丁页2HF页岩气水平井钻井技术

丁页2HF井是部署在川东南丁山构造的一口页岩气水平井,目的层为志留系龙马溪组,设计井深5 655.00 m。该井钻进中面临陆相地层厚度大、上部地层出水、气体钻井应用井段受限、地层可钻性差、钻头选型困难、长水平段托压严重、斜井段泥页岩井壁稳定性差等技术难点。为此,首先分析了丁山构造的工程地质特征;然后,结合邻区实钻资料,在钻进中综合应用了气体钻井、高效钻头优选、PDC钻头配合螺杆复合钻井、强封堵油基钻井液和漂浮下套管、三凝水泥浆体系等技术。实钻表明,这些技术的应用效果良好,不但使丁页2HF井顺利钻达目的层,而且完钻井深达到5 700.00 m,创造当时国内页岩气水平井最深纪录。对该井应用的钻井技术和工艺及具体实施效果进行了分析,认为形成的丁页2HF页岩气水平井钻井技术,可为丁山构造页岩气水平井钻井提供参考。      

无土相复合盐水钻井液的研究与应用

长庆气田水平井斜井段将钻遇石千峰组、石盒子组易坍塌地层以及山西组、本溪组易垮塌煤层,以往使用的三磺钻井液防塌能力差,井径扩大率大,为了稳定井壁,提高钻井液密度和黏度后,又导致机械钻速降低,泥饼质量和润滑性变差,摩阻增大。针对以上情况,开发了复合盐水钻井液,其可由聚合物体系和抗盐三磺体系直接转化,使用甲酸钠、氯化钠和氯化钾3种盐,复配抗盐降滤失剂、提黏剂、超细碳酸钙、阳离子乳化沥青粉等材料。室内研究和现场应用结果表明,该体系具有抑制性好、防塌能力强、密度高、滤失量低、固相含量低、润滑性良好、性能易于控制等特性,有效地解决了钻进中地层掉块、垮塌、岩屑携带及阻卡等问题,起下钻畅通,下套管顺利,井径规则,平均井径扩大率在10%以内,控制了井下复杂情况的发生,满足了水平井安全钻井的需要。     

长庆致密气田超长水平段钻井降摩减阻技术

为了保护生态环境,提高单井产量,长庆气田部署了多口水平段超过3 000 m的井。针对超长水平段井裸眼段长,存在井下摩阻大、扭矩大的问题,选取了S135钢级钻柱和清砂钻杆减阻工具,采用旋转导向井眼轨迹控制技术,优化了钻进参数:最佳钻井液环空返速为1.20~1.30 m/s、最低钻柱转速为60 r/min,选用氯化钾、石灰石和高性能润滑剂提高钻井液及其所形成滤饼的润滑性,控制钻井液有害固相含量,其动塑比提高至0.5 Pa/(mPa · s),最终形成了一套长庆致密气田超长水平段降摩减阻技术。将该技术应用于水平段长度为5 256 m的靖51-X井,其水平段平均全角变化率为0.74 (°)/30 m,钻井液固相含量最高为16%,完钻后最大起钻摩阻为380 kN,下钻最大摩阻为280 kN。实践表明在超长水平段应用该技术具有良好的降摩减阻效果。     

双向高承压可钻式水平井堵水桥塞研制与试验

长庆油田水平井机械堵水管柱受复杂井筒状况等因素影响,存在配套的水平井机械堵水工具承压能力不足和长期置于井下起不出的问题,为此对其进行了针对性研究。通过改进桥塞结构、优选胶筒材料,研制了双向高承压可钻式水平井堵水桥塞,已在长庆油田5口水平井应用,室内试验及现场应用结果显示,封隔器工作压力双向承压70 MPa以上,边钻边捞的解封方式,钻除时间不超过8 h,实现趾部位置出水水平井井筒高压条件下长效、安全卡堵。     

长庆致密气超长水平段水基钻井液技术

2020年长庆气田在致密气井区先后完成了3口超长水平段水平井,水平段长度分别为3321、4118和4466 m,均使用水基钻井液完成施工,不断刷新亚洲陆上最长水平段记录。超长水平段给降摩减阻、钻屑清洁、泥岩防塌等工作带来极大难度,针对这些难点并结合地层岩石结构特点进行了针对性的技术攻关,形成了超长水平段井眼净化、井眼稳定等技术和CQSP-RH水基钻井液体系,现场应用效果良好,水平段井壁保持稳定,完钻钻具下放摩阻控制在500 kN左右、套管摩阻控制在350 kN以内,顺利完井。随着长庆油气田开发力度的加大,为了动用水源保护区、林区并提高单井产量,长水平段井的开发成为必然,这些井的顺利完成,为油气田的后续开发带来了极大的示范作用      

伊朗Y油田F地层防卡技术

为解决伊朗Y油田在钻进F地层时卡钻事故频发的问题,分析了F地层的地质特征、压力特征和卡钻特征,分析认为,由于F地层裸眼井段存在不同的压力层系,钻井液液柱压力与地层压力之间存在高压差,从而造成了卡钻。根据钻柱与井壁的摩擦力计算公式,提出了防卡技术措施:采用无渗透钻井液封堵近井地层,将钻井液液柱压力与低压地层隔开,阻断压差传递;优化钻井液性能,改善泥饼质量,降低钻柱与井壁的摩阻系数;简化钻具组合,减少钻具组合与井壁的接触面积;分段封堵、控制井眼轨迹和缩短钻具在井内静止时间等配套技术措施。伊朗Y油田的13口井采取该防卡技术措施后,在钻进F地层时没有出现卡钻事故。这表明,采取所提出的防卡技术措施能解决F地层的压差卡钻问题。      

长庆气田小井眼钻井液技术研究与应用

为解决长庆气田小井眼施工中存在的井漏、地层自呼吸、井壁失稳、携岩困难、电测成功率低等问题,从水力参数、岩屑清除和钻井液体系入手,在兼顾降低循环压耗和提高环空净化能力的同时,设定合理的泵排量,以此预防井漏、避免地层自呼吸现象;从新的实验评价方法入手,结合小井眼钻井液施工特点,优选出复合抑制剂CQFY作为主抑制剂、天然高分子降滤失剂NAT20作为降滤失剂、无荧光白沥青NFA-25作为封堵剂,确定钻井液体系配方。2018年至今施工的φ165.1 mm井眼和φ152.4 mm井眼均使用了该技术。现场应用表明,该技术可有效保证井壁稳定,井径规则,并可预防井漏,避免地层自呼吸现象,提高了钻速,电测成功率高。完成φ165.1 mm井眼235口井,电测成功率为84.7%,φ152.4 mm井眼7口,电测成功率为100%,取得了较好的应用效果。      

普光气田气体钻井钻具失效原因分析及预防措施

气体钻井技术虽然大幅度提高了普光气田上部陆相地层钻井速度，但屡次出现钻具失效事故，不仅影响钻井速度，而且威胁井下安全。分析了钻具失效规律，并通过宏观分析判断钻杆为疲劳和腐蚀疲劳断裂，钻铤为疲劳断裂。从气体钻井自身因素、钻柱运动（包括公转和纵向共振）、钻具腐蚀、钻井方式、钻铤弯曲强度比不足等方面分析钻具失效原因，提出使用空气锤钻井技术、加强钻具探伤、优化钻具组合和钻井参数、缓解钻具腐蚀、加强钻柱振动监测等预防措施。指出应加强气体钻井钻具失效的微观机理、钻柱运动与动力学、岩屑对钻具的冲蚀磨损、钻具腐蚀、消除钻柱公转等方面的研究以预防钻具失效。     

联30-1定向井钻井技术

联30- 1定向井的目标点位于京杭大运河底,受地面条件的限制,该井设计为1口水平位移达2108.73m的定向井。采用ZJ45钻机及常规定向井施工技术进行施工,配备了双立管、高频线性振动筛、双离心机等设备,优化了井身结构、井身剖面及固井设计,应用了有线随钻、无线随钻、导向钻具、倒装钻具、复合金属离子聚合物防塌钻井液、PDC钻头钻进等先进的钻井技术,顺利完成了钻井任务。该井实钻斜深3590m,垂深2762.56m,最大井斜角51.10°,钻井周期47d,全井无事故、复杂情况发生。联30- 1井的钻井实践证明,只要技术措施得当,利用常规的钻井技术和设备,能够完成水平位移小于2500m的定向井施工。     

适合页岩储层的强抑制防塌水基钻井液体系

针对威远地区页岩气井W-X1井长水平段钻进时存在井壁失稳、漏失以及摩阻较大等问题,以多氨基页岩抑制剂HCA-3、复合封堵剂和高效润滑剂RMLUB-1为主要处理剂,研制了一套适合该区块页岩储层的强抑制防塌水基钻井液体系,并对其综合性能进行了评价。结果表明:该钻井液体系具有良好的流变性能、较低的滤失量以及较好的润滑性能,能够满足页岩储层水平井钻井施工对钻井液性能的基本要求;该钻井液体系与其他水基钻井液相比,其能够更好地降低页岩岩样的Zeta电位值,具有更强的抑制能力;该钻井液体系的高温高压PPA滤失量和滤失速率均与油基钻井液相当,并且能够较好地阻缓压力传递,具有较强的封堵能力;此外,该钻井液体系还具有较强的抗污染能力,加入不同的盐、钻屑粉和膨润土后,体系性能变化不大。强抑制防塌水基钻井液体系在威远地区W-X1井三开水平段成功进行了应用,现场各分段钻井液性能稳定,施工过程顺利,未出现井壁失稳、起下钻遇阻等复杂井下情况,井眼稳定,且提高了钻井效率,取得了良好的施工效果。      

吉木萨尔页岩油藏超长水平井水平段长度界限研究

页岩油气开发实践表明,较长的水平段有利于提高单井控制储量与经济效益。与美国相比,中国页岩油气埋藏深度相当,但水平井的水平段长度差距较大。优化钻井技术、提高水平井水平段长度已成为现阶段中国非常规油气藏水平井钻井技术难题之一。以吉木萨尔页岩油藏超长水平井为例,分析了制约水平段长度的关键因素,包括额定泵压、钻井液安全密度窗口、钻柱和套管屈曲等,推导了水平井管柱摩阻-扭矩计算模型。基于吉木萨尔页岩油藏JHW00421井地质条件和现有钻井设备工艺参数,优化了井眼轨迹与钻具组合,研究了避免钻柱与套管屈曲的技术条件,制订了水平段长度为3 500 m的钻井技术方案,该井最终完钻井深为5 830 m,水平段长度为3 100 m,达到钻井方案设计要求。该项技术为页岩油藏超长水平井的实施提供了技术参考。     

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石油钻柱主要由方钻杆、钻杆、钻铤三大部分组成,因服役条件十分恶劣,使其成为钻井设备工具中的一个薄弱环节。特别是在深井、超深井及复杂地质环境条件下钻井,钻具失效事故时有发生,四川川东地区仅１９９６年～１９９７年间就发生了人钻具井下断裂事故,造成了很大经济损失。防止和减少钻具失效,关键在预防,为此,根据钻柱各部分在井内的受力特点不同将其划分为钻柱井口处、零应力点上部、零应力点附近、零应力点下部四个钻具