涠洲油田甲酸盐钻完井液体系适用性评价研究

针对涠二段井壁失稳及储层段保护问题，通过涠洲油田地层特性及钻井液性能室内评价研究，提出了甲酸盐钻井液体系作为涠洲油田开发井钻完井液，以实现钻完井液一体化，室内评价表明，该体系满足涠洲油田开发井复杂层段井壁稳定要求及储层段储层保护要求，适用于涠洲油田开发井钻完井施工。     

层理性泥页岩地层井壁坍塌控制方法研究

涠州12-1北油田涠二段泥页岩地层层理发育、水敏性强,虽然采用了油基钻井液钻进,但井壁垮塌等井下复杂情况仍频繁发生。该油田涠二段地层岩石力学试验结果表明,涠二段泥页岩强度具有显著的各向异性,其受到的最大主应力方向与层理面法向之间的夹角为30°～70°,岩心易发生沿层理面的剪切滑移破坏,强度远低于最大主应力方向与层理面法向平行时的最大强度,这是造成定向井井壁失稳的主要原因。结合岩石力学试验结果,将层理性泥页岩视为横观各向同性材料,建立了合理钻井液密度的确定方法,确定了定向井坍塌压力随井眼轨迹的分布规律。利用定向井坍塌压力随井眼轨迹的分布规律,对该油田的定向井钻井液密度和井眼轨迹进行了优化,成功解决了涠二段地层的井壁失稳问题。      

涠洲W油田全油基强封堵钻井液技术

涠洲W油田涠二段易垮塌地层所用常规油基钻井液油水比和破乳电压低,乳化状态稳定性不够,易引起地层泥页岩水化分散,给井壁失稳和储层保护造成困难。在分析涠二段硬脆性灰色泥岩垮塌机理基础上,通过提高油水比来提高钻井液的乳化稳定性、优化复合粒径封堵材料,构建了全油基强封堵钻井液体系。室内性能评价结果表明,优化后的全油基钻井液乳化稳定性强,塑性黏度小、滤失量小、封堵承压效果好,抗水和土污染能力强。全油基强封堵油基钻井液体系已在涠洲W油田11口定向井中取得成功应用,解决了超千米长裸眼涠二段易垮塌地层井壁失稳问题,同时储层保护效果良好。本文研究成果可为类似硬脆性泥页岩易垮塌地层钻进和储层保护提供借鉴。     

海上复杂易垮塌地层高性能油基钻井液研发与应用

南海西部北部湾盆地涠西南油田涠洲组地层受构造应力及地层高含硬脆性泥页岩影响,井壁失稳风险极高,传统油基钻井液在钻进涠二段过程中不断出现起钻困难、井壁失稳和固井质量差等诸多问题。在分析传统油基钻井液应用情况的基础上,通过对乳化剂、封堵剂以及提切剂等处理剂优选,研发了新型高油水比（95∶5）高性能油基钻井液体系,该钻井液具有良好的井壁稳定、封堵能力以及优异的ECD控制能力,抗劣质土污染可达15%,岩心被钻井液损害后渗透率恢复值在90%以上,返排压力为0.4 MPa,具有良好的储层保护能力,并可提高机械钻速和起下钻效率。现场应用结果表明,高性能油基钻井液钻进涠洲组二段地层时,钻井液流变性稳定,封堵性强,井眼清洁效果好,ECD值低,未发生井漏现象,井深2 500 m钻井周期为8.09 d,较前期开发井钻井周期降低48%,储层保护效果良好。为今后北部湾海域类似油田开发提供了良好借鉴。      

海上复杂压力体系油田钻井安全密度窗口研究

地层存在复杂压力体系将给钻井工程带来严峻挑战。涠洲12-1油田钻遇高坍塌压力、高孔隙压力以及压力衰竭、低漏失压力地层,钻井的主要困难在于涠二段上部层理、裂缝发育的泥页岩极易坍塌,涠四段异常高压与异常低压地层共存,异常低压段易发生钻井液漏失。通过岩石力学分析得出:涠二段泥页岩的坍塌主要受层理弱面控制,以较小的井斜角钻井时井壁稳定性较好;涠四段主力储层孔隙压力降低后,坍塌压力与漏失压力均降低。基于以上分析得出钻井安全密度窗口随井深的变化情况,提出安全钻井设计原则,即涠二段泥页岩井眼轨道设计中尽量选用低井斜角通过,并采用单独开次钻进,涠四段储层使用高压差屏蔽钻井液体系和尽量低的钻井液密度,减少井壁失稳风险。     

油基钻井液的封堵性能研究与应用

在涠洲12-1北油田一期工程中使用油基钻井液后事故率明显降低,但仍未能彻底解决涠二段硬脆性泥页岩井壁稳定性问题。对进一步加强油基钻井液的封堵能力进行了室内研究。通过在油基钻井液中引入超微细颗粒材料、纤维材料、变形材料和粘弹性材料,可大幅度提高其封堵能力。在涠洲12-1北油田二期工程中应用了加强封堵能力的油基钻井液,结果钻井施工非常顺利,几乎无井下复杂事故。室内评价及二期工程实践结果表明,增强油基钻井液的封堵能力对保持硬脆性泥页岩井壁稳定至关重要。     

北特鲁瓦地区裂缝性碳酸盐岩地层井壁稳定性研究

北特鲁瓦地区石炭系中统巴什基尔阶(KT-II)碳酸盐岩地层裂缝发育,钻井过程中井壁垮塌问题严重。为提高钻井效率,研究了KT-II碳酸盐岩地层裂缝产状及缝间充填物质,测试了碳酸盐岩基质及缝间充填物组分,分析了裂缝发育对碳酸盐岩地层孔渗特性、力学强度的影响。同时,耦合地应力场、渗流场及裂缝力学弱面效应等因素,建立了裂缝性碳酸盐岩地层井壁失稳理论模型,开展了北特鲁瓦地区KT-II碳酸盐岩地层井壁稳定性预测。结果表明:北特鲁瓦地区KT-II碳酸盐岩地层裂缝发育,裂缝间力学弱面效应突出,是诱发井壁垮塌的主导因素;裂缝发育加强了钻井液沿裂缝的渗流运移,弱化了钻井液对井壁的支撑作用;裂缝的产状、井眼轨迹对碳酸盐岩地层井壁稳定性影响明显,与裂缝面倾向夹角180°方向钻井井壁稳定性最好,优化井眼轨迹可有效提高裂缝性地层井壁稳定性。研究成果揭示了裂缝性碳酸盐岩地层井壁失稳机理与主要影响因素,为裂缝性碳酸盐岩地层井眼轨迹设计及工程参数优选提供借鉴。     

钻井液封堵性对徐闻区块涠三段井壁失稳的影响

在徐闻区块钻井过程中,钻遇涠洲组时发生了井塌等井下复杂事故,但通过对测井数据和地层3个压力剖面数据分析,发现钻井使用的钻井液密度均高于地层坍塌压力当量密度,且涠三段地层层理裂隙比较发育。利用给出的坍塌压力当量钻井液密度简化计算式,计算了钻井液浸泡后岩心坍塌压力的变化,其结果表明,随着钻井液浸泡时间的增加,岩石强度下降,进而造成地层坍塌压力大幅度增加,岩心浸泡5 d坍塌压力增加了12.15%。对涠三段地层井壁失稳情况及影响因素进行了分析,认为该层位井壁失稳机理为:钻井液封堵性不足以阻止钻井液滤液侵入地层,造成地层强度下降和近井壁孔隙压力升高,进而导致地层坍塌压力升高,诱发井壁坍塌。采用有机盐、包被剂和胺基抑制剂改善了钻井液抑制性,采用ZHFD、QS-4和NFA-25作为封堵剂,形成了强封堵强抑制的有机盐胺基钻井液,延长了井壁坍塌周期,有效解决了涠三段井壁失稳的技术难题。      

深井井壁稳定技术研究进展与发展趋势

正确认识和有效评价地下复杂的围岩环境，深入探索井壁稳定机理，建立预测理论和控制模型，有效控制钻井过程中的井壁失稳问题，是实现优质、安全、高效和低成本钻井的关键。介绍了敏感性页岩地层、裂缝性地层、流变地层和各向异性地层的失稳机理，分析了构造地应力、井眼轨迹、钻井液造壁性、地层强度、垮塌的几何形态及钻柱振动对地层失稳的影响，总结了地层失稳的研究方法。提出了在完善钻前预测的理论基础上，对当前钻头处地层的井壁稳定性进行实时评价，及对钻头下地层的井壁稳定性进行预测，是当前钻井急需解决的理论和工程难题。     

北部湾涠西钻井液技术

涠西地区地质构造复杂,尤其是涠洲组涠二段和流沙港组流二段泥页岩地层断层多、地层破碎,微裂缝发育、水敏性强,在钻井过程中极易发生井壁坍塌、漏失,甚至发生卡钻事故。通过分析研究涠西南地区易垮地层岩性、硬脆性泥页岩的垮塌机理,研发了KCl-聚合醇强抑制封堵钻井液体系,并利用这一体系已成功完成了海2井、涠4井、涠5井的施工。现场应用表明,该钻井液有良好的抑制性和封堵性能,保证了井壁的稳定及井下安全。应用该钻井液已成功施工3口井,井径较规则,无井下复杂情况,成功解决了涠西地区的井壁稳定问题,并在涠4井试油过程中发现高产油气流,日产油气超过千吨。     

涠洲12-1北油田涠二段井壁稳定性技术

控制井壁失稳是北部湾涠西南油田群钻井过程中遇到的一个难题。在钻井过程中往往出现地层垮塌、井漏、卡钻等井下复杂事故,钻井时效低、报废钻具多,作业成本居高不下,该问题近年来一直未能得到根本的解决。在涠西南油田群第1批井的钻井作业中,出现了较多的复杂情况及井下事故,作业进度严重滞后。而在进行第2批井作业之前,通过对前面已钻井的现场资料分析总结,同时开展了大量的室内实验和理论研究,进一步摸清了造成该地区井壁失稳的主要机理,并提出了具体的技术措施。通过研究成果的现场应用,该油田后期的钻井过程中井下复杂事故发生率大幅度地降低,从而解决了十多年困扰本地区钻井的井壁失稳难题。以涠二段井壁为例,介绍了井壁稳定技术的研究与应用,为同类油田控制井壁失稳提供了经验。     

涠洲12-1N油田复杂事故井套管开窗侧钻工艺设计与作业实践

涠洲12-1N油田断层多,构造复杂,加上涠二段硬脆性泥页岩的存在,使得该油田第一批钻井作业时井下事故率达40%,其中B1井由于井壁失稳引起井垮、井塌和卡钻等井下复杂事故,具有较强的代表性。文中结合涠洲12-1N油田特点,以B1井为背景,介绍了复杂事故井套管开窗侧钻从准备到实施的整个工艺流程和技术措施。涠洲12-1N油田第二批钻井作业(共10余口井)事故率为零。B1井套管开窗侧钻作业实践对今后类似作业具有很好的指导和借鉴作用。     

Wellbore Instability and Countermeasures in Offshore Bedding Shale Formations

Abstract

The properties of bedding shales are different from that of normal formations. Strength anisotropy is their outstanding feature. Experimental study and theoretical analysis show that this kind of anisotropy of bedding shales is the main reason of wellbore instability. W-2nd section shales in WZ12-1N oilfield are in typical bedding formation, and there were some problems such as severe borehole collapse and pipe sticking in drilling. Bedding shale formation was assumed to be a transversely isotropic material, and a collapse pressure calculating method was established. The calculation result of directional drilling collapse pressure in W-2nd bedding shales shows that if hole deviation exceeds a certain critical value, collapse pressure will increase sharply. This result was used in mud density design and well trajectory optimization, which solved the wellbore instability problems of the W-2nd formation. This research method has reference value to solve problems of wellbore instability and improve drilling efficiency in other similar regions.     

塔里木油田群库恰克地区井壁失稳机理研究

塔里木油田群库恰克地区井壁失稳是该区钻探过程中普遍遇到的技术难题,造成了多次钻井复杂事故,影响了钻井工程进度和增加了钻井成本。该文通过X-射线衍射等分析测试手段,对该地区失稳井段岩样进行了理化性能测试分析,研究了井壁失稳的机理,并分析了钻井液及工程因素对井壁失稳的影响,为该地区井壁稳定技术研究提供了依据。     

涠洲11-1-A1井酸化实验分析

根据对涠洲11-1-A1井的油层物性、储层特征及敏感性分析,采用醇基酸作为酸化施工主处理液,这样既减少了对开发层位的损害,又保证了处理液对地层有适宜的、较高的溶蚀率,对解除钻井液和固井水泥浆造成的污染堵塞具有明显效果。经过酸液类型及浓度的确定、添加剂的筛选、流动模拟及残酸分析等室内试验研究,确定了适用于该井海上酸化的酸液配方。     

辽河油田燕南潜山带钻井提速技术研究与应用

辽河油田燕南潜山带位于辽河滩海东部,古生界、元古界和太古界为油气勘探目的层。该区块地层古老,地质条件复杂,钻井施工中存在古潜山地层易发生井漏、中生界地层易发生井壁失稳、地层倾角大使井眼轨迹难于控制、地层硬度大机械钻速慢等难题。为了实现该区块的优快钻井,针对以上难点,开展了钻井提速技术研究,通过井身结构优化、钻井液体系优选、井眼轨迹控制技术研究及钻井提速工具的优选,形成了适合该区块的钻井提速配套技术。现场应用表明,此文形成的提速技术能够大幅提高燕南潜山带区块的机械钻速,缩短钻井周期,降低钻井成本。     

涠洲油田大位移井井眼清洁技术及应用

大位移井稳斜角大、稳斜段长,钻井过程中岩屑在井筒中易堆积形成岩屑床,导致摩阻增大、起下钻困难、井下漏失甚至卡钻等井下复杂情况,因此,井眼清洁是实现大位移井作业安全与效率的关键技术之一。南海西部海域的涠洲油田滚动勘探不断获得突破,但区域内均以断块构造的边际油田为主,依靠海上周边生产设施实施大位移井开发,成为实现边际油田低成本开发的有效途径。面对涠洲油田井壁失稳问题突出、大位移井钻井井眼清洁难度大的挑战,参考幂律流体偏心环空模型,通过提高油水体积比降低强封堵型油基钻井液的流变性,稠度系数K降低41%;配合水力及钻井参数的优选,增大钻进中偏心环空的紊流区域;采用井眼清洁辅助工具等技术措施,实现钻井液的高效携岩,突破了大位移井携带岩屑困难的技术瓶颈。上述技术的应用,解决了涠洲11-4N油田高稳斜角大位移井井眼清洁技术难题,提高了钻井过程中的携岩效果,减少了辅助清洁井眼时间,为边际油田的大位移井开发提供了经验。     

涠西南凹陷WZ11-7N-3井涠洲组流体包裹体研究

涠西南凹陷是一个复杂断陷型富生烃凹陷,发育了一系列断裂带,涠洲组多以小型断块型油藏为主,构造极其复杂,一批断块圈闭的高部位是否成藏仍很难落实。WZ11-7N-3井涠洲组未见油气显示,圈闭高部位侧钻井WZ11-7N-3Sa,涠洲组三段见68 m油斑显示,油层62.1 m。对WZ11-7N-3井岩屑资料进行流体包裹体化验,证实与3Sa井油层对应的砂组,含烃流体包裹体含量明显高于水层含烃类包裹体,均在30%以上;与3Sa井水层对应的砂组盐水包裹体含量明显高于油层对应砂组的盐水包裹体,均在80%以上,勘探实践证实在高部位已经成藏。复查老井,通过流体包裹分析,可以落实一批类似的断块型圈闭高部位是否成藏,增加储量,提高探井的成功率,短期内就可以指导勘探评价,该研究思路值得推广使用。