盐岩层钻大斜度井的井壁稳定性研究

针对盐岩井段易发生蠕变缩径,引起卡钻、固井后又易发生挤毁套管等事故的现象,应用有限元方法,建立了描述盐岩层中斜井井眼蠕变缩径的空间力学模型,从岩石力学角度分析了塔里木油田羊塔克地区盐岩层钻大斜度井的井壁稳定性,论述了一定地应力状态下井斜角和方位角对井眼缩径的影响规律.该研究成果为盐层段定向井井眼轨迹设计、合理确定泥浆密度和盐岩层钻井施工提供了理论参考,已成功应用于塔里木地区钻遇盐岩层时钻井工程的设计和施工.     

羊塔克凝析气田复合盐岩层钻井技术研究与应用

羊塔克凝析气田位于塔北隆起羊塔克构造带1号构造东端,下第三系普遍存在一套复合盐岩层,特别是夹在复合盐岩层中的软泥岩、复合盐膏层缩径与井漏并存,造成井眼极不稳定,给钻井施工带来很多复杂和事故,其钻井风险很大,尤其是216mm井眼的电测和下套管作业更是异常困难。文章以羊塔克1-10井的实钻资料为依据从羊塔克凝析气田复合盐岩层的成因、危害、主要特征、钻井工艺及技术措施、钻井液技术措施等几个方面对羊塔克凝析气田复合盐岩层钻井技术进行了分析和总结,为该地区以后的钻井施工提供了依据。     

羊塔克凝析气田复合盐岩层钻井技术研究与应用

羊塔克凝析气田位于塔北隆起羊塔克构造带1号构造东端,下第三系普遍存在一套复合盐岩层,特别是夹在复合盐岩层中的软泥岩、复合盐膏层缩径与井漏并存,造成井眼极不稳定,给钻井施工带来很多复杂和事故,其钻井风险很大,尤其是216mm井眼的电测和下套管作业更是异常困难。文章以羊塔克1-10井的实钻资料为依据从羊塔克凝析气田复合盐岩层的成因、危害、主要特征、钻井工艺及技术措施、钻井液技术措施等几个方面对羊塔克凝析气田复合盐岩层钻井技术进行了分析和总结,为该地区以后的钻井施工提供了依据。     

倾斜盐岩层段井眼蠕变缩径分析

文章用盐岩蠕变的非线性有限元法建立了具有倾斜盐岩夹层的地层有限元模型。研究了新疆某油气田钻遇的盐岩层段钻井液密度、地层倾角与井眼蠕变缩径的关系。研究表明，增大钻井液密度，可有效地减缓蠕变缩径。地层倾角对井眼蠕变缩径的影响较复杂，对于上覆岩层压力大于水平应力的情况下，井眼初始蠕变量随地层倾角增大而增大。地层倾角对井眼后期蠕变（稳态蠕变）缩径的影响不仅与倾角大小有关，还与蠕变应力差有关。当蠕变应力差较小时，即钻井液密度较大时，蠕变速率随地层倾角增大而减小。当蠕变应力差较大时，对于该井蠕变岩层段，地层倾角小于15°时，蠕变速率随地层倾角增大而增大，地层倾角大于15°时，蠕变速率随地层倾角增大而减小。该研究结果为盐岩段井眼稳定性分析和提供合理的钻井液密度具有指导意义。     

钻井液密度对井眼缩径影响的黏弹性分析

采用开尔文-沃伊特流变模型,推导出了均匀地应力下盐膏层井眼缩径的黏弹性解析解,得到了实际可以测量到的井径变化值,并分析了钻井液密度对井眼缩径的影响.对江汉油田王斜78-1井进行了实例分析,结果表明,盐膏层井眼缩径与岩层自身蠕变特性密切相关,井眼缩径率随着时间的增加而减小且最后趋于一稳定值,随着钻井液密度升高,井眼缩径率降低,当钻井液密度升至某一值时,井眼缩径率降至零,此密度即为临界钻井液密度(王斜78-1井的临界钻井液密度为2.4 kg/L).钻井液密度高于此临界值并依据岩层自身蠕变特性合理安排作业时间是保证钻井过程中不发生缩径和卡钻等事故的必要条件.     

川东深层盐膏岩蠕变特性实验研究

埋藏深度较深的盐膏层受到高温和较大地应力的作用,会表现出塑性特性,在井眼钻开后发生蠕变,引起阻卡、套管变形等问题.掌握盐膏岩的蠕变参数是进行钻井液密度设计和套管选材的基础工作之一.通过对普光气田3 920～3 950 m盐膏岩进行蠕变实验,表明该气田深层盐膏岩蠕变规律符合Heard模式,并得出了Heard模式下的蠕变参数.根据力学模型分析,若在盐膏岩层段采用饱和盐水钻井液体系,保证钻井安全条件下需要较高的钻井液密度.     

关于钻探盐膏层的点滴启示

从胜利油田的东风区块、郝家区块到塔里木的塔北、沙漠腹地以及边缘的羊塔克、和田等地区都有大段盐膏层。众所周知,盐膏层的危害有:①纯盐膏层易塑性蠕变造成缩径;②复合盐膏泥层极易溶解剥落,引起井塌;③纯盐膏层下部往往含有一定的“软泥层”,“软泥层”可钻性好、蠕变速度快,易缩径卡钻,甚至造成井眼报废。针对这些特点,如何调整好钻井液性能有效地控制这些破坏性因素,成为钻井作业成败的关键。下面从钻井液入手探讨钻探盐膏层的一点感想。     

高密度kc1-饱和盐水钻井液在羊塔克1-12井的应用

羊塔克凝析油气田是在塔里木盆地发现的第1个盐下整装凝析油气田,盐层溶蚀致井壁失稳和膏泥岩的蠕变是造成该气田井下复杂和事故的主因.对在复合盐膏层中钻进的难点进行分析后,针对羊塔克井区的地质特点,结合已完钻井的成功经验,通过室内实验,对kc1-饱和盐水钻井液中各处理剂的加量进行了优化.用该钻井液安全钻穿了复杂盐膏层,成功解决了井塌、缩径卡钻等复杂问题.     

中东某区块盐岩地层蠕变缩径的力学分析与应用

在统计中东某区块钻井过程中主要事故和复杂情况的基础上,发现盐岩蠕变、软泥岩流动的控制是解决复合盐膏层钻井技术难题的关键.文章应用Norton蠕变模型,建立了盐岩地层井眼半径随上覆岩层压力、钻井液密度、地层温度、裸露时间变化的解析解,并由此导出了一定蠕变速率下钻井液密度的确定方法.最后结合中东某区块的实钻资料绘制出了推荐现场使用的盐岩地层钻井液密度图版,为该地区能有效抑制因盐岩蠕变发生缩径卡钻等复杂事故提供了理论依据,对该地区井深2 950 m左右的钻井液密度的确定提出了具体方案,对现场有一定的指导意义.     

盐膏层合理钻井液密度的确定

在阐述盐膏层蠕变规律的基础上,对某油田X区块盐膏层蠕变进行分析,利用有限差分模拟计算软件建立计算模型。通过数值模拟计算得出在不同钻井液密度下井眼缩径率随井深的变化规律,并绘制出盐膏层岩段不同缩径率下的钻井液密度图版,从而确定了顺利钻穿该区块盐膏层的合理钻井液密度。     

气体介质条件下盐膏层井段蠕变规律分析

盐膏层是指以盐和石膏为主要成分的地层,在钻井过程中经常遇到这类地层.盐膏层钻开后,其原始地层应力状态被破坏并进行应力二次分布,使得岩体发生蠕变变形,井眼缩径,进而造成卡钻、挤毁套管等钻井事故.从力学角度建立了井筒内为气体介质时的蠕变数学模型,并用计算机模拟分析了相关的蠕变规律.     

钻井液密度对盐膏层蠕变影响的三维分析

井内钻井液密度设计和盐膏层蠕动变形规律的分析是成功地进行盐膏层钻井的关键。在研究盐岩力学特性基础上,对盐膏层特别是深部盐膏层钻井后因井内钻井液密度对地层蠕动造成井眼失稳进行了分析,并提出了盐膏层蠕动压力的计算模型。针对新疆塔里木盆地北部沙24井的盐膏岩蠕动压力进行了计算分析,结果表明,研究成果与实际观察到的现象相吻合。     

乌兹别克斯坦明格布拉克油田明15井钻井液技术

乌兹别克斯坦明格布拉克油田,地质构造极其复杂,井深800～3850 m存在盐水层、大段硬石膏、膏泥混杂层以及强水敏性地层,地层内CO₂气体浓度高,中下部3850～5900 m地层存在断裂带,孔洞裂缝发育,石膏蠕变缩径,高压油气水同层,溢漏矛盾突出,针对“四高一超”井（地层温度≥ 170℃、压力系数≥ 2.3、含盐≥ 20%、含硫5%～6%、超深井）施工,钻井液既要满足压稳上部高压层,又要兼顾下部低压层防漏堵漏和防H₂S需要,为解决大段石膏层蠕变缩径、高压盐水侵入造成井壁失稳垮塌以及高密度钻井液流变性调控难度大,循环压耗高,油气层保护等技术难题,通过钻井液体系优选,确定二开以下异常复杂井段采用高密度复合有机盐钻井液。现场应用结果表明,复合有机盐钻井液抑制润滑性好,抗盐钙污染能力强,固相含量低,即使在加入高浓度堵漏材料后,钻井液流变性依然可控,成功解决了该油田高密度钻井液压差卡钻、盐膏层阻卡、溢漏同层造成井下复杂事故频发以及无法钻遇深部油气层的技术难题,实现了打成目标,为后续施工提供了技术支撑和宝贵经验。      

S115井承压堵漏及盐膏层钻井液技术

塔河油田古生界石炭系地层存在膏盐岩层，埋深为5175～5304m，厚度达130m。该膏盐岩层纯而且集中，钻井过程中极易发生溶解、膨胀、井眼缩径、井壁坍塌，造成起钻遇阻、下钻遇卡等现象。决定采用欠饱和盐水钻井液和配套的钻井技术措施。钻进盐膏层时，保持钻井液性能稳定，控制钻井液密度，以平衡地层压力，抑制盐膏层的蠕变；及时检测Cl^-含量，将Cl^-含量控制在160000～175000mg／L之间，保证适度溶解盐膏层井壁，防止缩径发生复杂情况；对于漏失层采用全井分段间隙式堵漏工艺，每次泵入量不宜太多，泵速不宜太高，按照“少量多次”的原则进行憋压。现场应用表明，该钻井液体系和配套的钻井技术措施，满足了盐膏层钻进，保证了盐膏层上部地层的稳定，井眼无坍塌现象，盐膏层钻进顺利，无阻卡现象，5次电测均一次到底，下套管、固井施工顺利。     

乡1井钻盐岩层技术分析

1井是塔里木盆地的一口深探井，在5166～5331．38m二迭-石炭系地层钻遇复合盐岩层，多次发生漏失和阻卡，井下情况极为复杂。通过对该共复合盐岩层蠕变规律的分析，优化了钻井液类型和性能。认为地层破裂压力值偏低（1．61～1．65g／cm3）．钻井液密度不能太高，因此只能用不太高的钻井液密度和欠饱和盐水（氯根含量为180000～185000ppm）钻井液体系来控制盐岩层的蠕变速度。结果，钻进比较顺利。本文介绍了乡1井钻复合盐岩层的经验和教训。     

乡1井钻盐岩层技术分析

1井是塔里木盆地的一口深探井,在5166~5331.38m二迭-石炭系地层钻遇复合盐岩层,多次发生漏失和阻卡,井下情况极为复杂。通过对该共复合盐岩层蠕变规律的分析,优化了钻井液类型和性能。认为地层破裂压力值偏低(1.61~1.65g/cm3).钻井液密度不能太高,因此只能用不太高的钻井液密度和欠饱和盐水(氯根含量为180000~185000ppm)钻井液体系来控制盐岩层的蠕变速度。结果,钻进比较顺利。本文介绍了乡1井钻复合盐岩层的经验和教训。     

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。     

盐下复杂压力系统超深井的非常规井身结构设计——以四川盆地五探1井为例

五探1井是部署在四川盆地东部达州—开江古隆起上的一口风险探井,主探寒武系、震旦系,设计井深7 570 m。该井志留系以下地层的地质不确定性强、风险度高,寒武系可能钻遇大段膏盐层、纵向上压力系统复杂、预测井底温度达到175℃、井底液柱压力超过140 MPa并含有硫化氢等,给井身结构设计带来了很大的挑战。为此,借鉴国内外盐下超深井钻井的成功经验,在分析钻井工程面临的难点和风险的基础上,结合该井的压力系统特点、膏盐层蠕变特性,优化设计井身结构,并进行了现场应用。结果表明:(1)基于裸眼段防漏、防喷和防压差卡钻等约束条件,确定井身结构必封点5个、套管层次6层;(2)压力衰竭的石炭系岩性致密,压差卡钻和漏失的风险低,可以不做为必封点;(3)为寒武系膏盐层专门设计一层套管,以实现盐层专打,套管抗挤强度160 MPa预防挤毁;(4)五探1井安全钻达设计地层,完钻井深为8 060 m。结论认为,为实现川东地区盐下安全钻井而确定5个必封点、六开非常规井身结构是合理的,该井的成功完钻为上述古隆起后续深层天然气钻探提供了经验和借鉴。     

高压膏盐层定向井钻井关键技术

Jeribe—Kirkuk储层为伊拉克哈法亚油田的主力储层之一,上覆厚约500 m、地层压力系数为2.25的Lower Fars膏盐层作为其盖层。因该高压膏盐层的存在,导致第一口Jeribe—Kirkuk定向井多次卡钻2次侧钻,第一口水平井提前下套管完井,Lower Fars高压膏盐层钻井面临极大挑战。为此,通过分析Lower Fars膏盐层的力学特性、孔隙压力、地应力大小以及岩石矿物特征,建立Lower Fars层不同岩性地层井壁稳定和井眼变形规律的数学模型和判定规则,模拟钻井过程中的井眼变形规律,有针对性地研制适用于该膏盐层定向钻井的高密度饱和盐水钻井液体系、优化定向井井眼轨迹与施工方案。研究结果表明:(1)Lower Fars膏盐层最易失稳地层为泥岩层,卡钻的主因是泥岩水化后流变性增大,导致井眼缩径,并拖拽相邻硬石膏和盐岩坍塌,加剧卡钻的风险导致卡钻;(2)Lower Fars层井壁变形失稳随井斜角和井眼钻开时间的增大而增大,随着井眼钻开时间的延长,井壁失稳的风险急剧增加;(3)筛选了适合高密度饱和盐水的聚胺抑制剂BZ-HIB及聚合物稀释剂JNJ,优化钻井液配方,可有效提高钻井液在膏盐层钻进过程中的抑制性及流变性;(4)Jeribe—Kirkuk定向井造斜点由Lower Fars层提升至Upper Fars层,Upper Fars井段造斜、Lower Fars井段稳斜,降低Lower Fars段的井斜角和定向段长度,从而降低卡钻风险。截至目前,22口井的现场应用效果表明,该区?311.2 mm井眼事故复杂得到了有效控制,其中,2016年平均钻井周期为35.8 d,同比缩短52.8%,机械钻速从平均3.3 m/h提高至7.33 m/h,提高122%,技术优化取得了明显的效果。     

三元共聚物抗盐降失水剂在塔河油田石炭系盐层固井中的应用

塔河油田石炭系盐层分布广泛,以纯岩盐为主,埋深在5100～5400 m之间.由于井深,井底温度高,石炭系盐层蠕动能力很强,在未下套管的裸眼中,导致盐层井段水泥浆封固质量较差,并存在不同程度的套管变形或挤毁现象,造成许多井没有完成地质任务. 研究评价了三元共聚物降失水剂DZJ-Y及其优化含盐水泥浆体系.结果表明,三元共聚物降失水剂具有良好的抗盐能力,在饱和盐水条件下能够较好地控制水泥浆失水.在塔河油田T914井φ 244.5 mm/φ 250.8 mm组合技术尾管固井取得成功,盐层段固井质量为优质.现场应用表明,抗盐水泥浆体系具有良好的流动性,失水控制良好,稠化时间可调;水泥石强度普遍较高,有利于提高水泥环的胶结质量;该水泥浆浆体均很稳定,没有析水和沉降;API失水量低,且能产生微膨胀,有助于提高固井质量.该抗盐降失水剂有效地提高了塔河油田石炭系盐层井段固井胶结质量.