高陡构造井壁失稳及井下复杂的机理研究

新疆油田霍10井区是准噶尔南缘的重点勘探区域，由于地层倾角大、地层各向异性强、井身质量差和机械钻速低是该地区钻井工程突出的问题。从理论上探讨了高陡构造井壁失稳、井下复杂的机理，针对霍10井区高陡大倾角构造、地层各向异性的地质特征，分析研究了可用于该研究区域的井眼稳定的方法和技术，对霍10井区对井身质量和钻井机械效率的提高具有一定的指导作用。     

高陡构造井壁失稳及井下复杂的机理研究

新疆油田霍10井区是准噶尔南缘的重点勘探区域，由于地层倾角大、地层各向异性强，井身质量差和机械钻速低是该地区钻井工程突出的问题。从理论上探讨了高陡构造井壁失稳、井下复杂的机理，针对霍10井区高陡大倾角构造、地层各向异性的地质特征，分析研究了可用于该研究区域的井眼稳定的方法和技术，对霍10井区对井身质量和钻井机械效率的提高具有一定的指导作用。     

川东北复杂地层气体钻井井壁稳定特征研究

川东北地区的上部陆相地层具有岩石致密坚硬、地层可钻性差、高陡构造应力关系复杂等地质特点,
采用常规钻井面临钻速低、周期长、经济效益差等难题。近些年来,在该地区上部陆相地层开始尝试采用空气钻井
技术,钻井速度得到大幅提高,在一定程度上解决了上述难题,但在气体钻井施工中,又出现了井壁稳定问题,成为
本地区推广气体钻井提速的瓶颈。研究了川东北地区空气钻井壁失稳机理,建立了井壁稳定预测方法,并对川东
北地区空气钻井井壁稳定性实钻案例进行了分析,表明预测方法与实际情况吻合,本研究结果对该地区开展气体
钻井适应性评价具有指导作用。     

垂直钻井技术在川东北的应用

川东北地区上部陆相地层岩石可钻性差,地层倾角大,井身质量控制难度大.长期以来,机械钻速慢、易井斜的钻井难题严重制约了快速优质钻井.通过应用垂直钻井技术,在改变了以钻压为主要控制参数的基础上提高了机械钻速,有效地控制了井斜,缩短了钻井周期.与常规钻井相比,机械钻速由1.50 m/h提高到2.36 m/h,提高57%;井斜角由2.78°降低至0.61°,降幅达356%.该技术在川东北高陡构造的成功应用为易斜地层防斜快钻、缩短钻井周期、保证井身质量积累了经验.     

气体钻井后井筒预处理井壁稳定技术

气体钻井技术在提高川东北地区陆相地层钻速、有效防止地层漏失等方面作用显著，但实践过程中存在气体钻井后气液转化过程中的井壁失稳等问题。分析了川东北地区气体钻井后井壁垮塌的原因，探讨了疏水性处理剂对地层岩石表面润湿特性的改变机理，进行了润湿反转剂配方优选和室内试验研究。在川东北地区的多口井进行现场应用后，井壁稳定性明显好转，气液转换时间缩短，初步形成了适合川东北陆相地层地质特点的气液转换井壁稳定技术。试验表明，井筒预处理技术可以提高气液转换施工过程中的井壁稳定性，有效避免泥页岩地层快速吸水失稳垮塌后井下复杂情况发生。     

川东北地区气体钻进后的钻井液技术及应用

川东北地区大部分采用气体钻进的井段为上部地层,主要岩性为泥页岩,气体钻进后替入水基钻井液,经常发生复杂情况。分析了气体钻进后顶替钻井液初期容易发生井塌、井漏等复杂情况的原因,介绍了解决川东北地区气体钻进后井壁失稳的钻井液技术对策、技术方案及防止井壁失稳的钻井液工艺技术。在七北101井、东升1井现场应用证明,该工艺技术可行,解决了气体钻进后井壁失稳、严重井漏的技术问题。     

川东北地区陆相地层井壁稳定性测井分析

川东北地区的工程地质特征复杂,陆相地层井壁失稳现象严重,给钻井工程施工带来了很大困难。结合岩石力学理论,对该区岩心实验数据、测试资料、刻度测井数据进行研究。形成该地区井壁稳定性测井评价方法,建立岩石弹性参数、地层应力、三压力、钻井液密度安全窗计算模型及参数剖面。确定川东北地区影响井壁稳定性的地质因素主要为岩性复杂多变、裂缝发育和纵向多套压力系统等。研究成果在实钻井中获得较好应用效果,为解决该地区陆相地层的钻井井壁稳定性问题提供重要技术支撑。     

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川东高陡构造上部地层倾角大,在钻井中极易发生井斜、井塌、井漏 、卡钻等复杂情况,且目的层靶区要求严格。如何有效地控制井斜、保证井身质量,提高机械钻速、降低钻井成本,是高陡构造上钻井的一大难题。文章通过分析上部大倾角地层复杂的地质特点,提出了使用一新工具、新工艺、新技术、以达到井身质量的有效控制和较大幅度地提高上部大倾角地层钻井速度的目的。     

马深1 井二开大井眼优快钻井技术

马深1 井是中石化部署在川东北通南巴构造带马路背构造高部位上的一口重点预探井,完钻井深8 418 m,二开?444.5 mm/?406.4 mm 大井眼钻达4 295 m,为该地区最深大井眼段。该井段以陆相地层为主,地质条件复杂,地层可钻性差, 井壁不稳定以及地层软硬交错且倾角较大,且在水力参数和破岩能量等方面存在一系列问题。针对不同地层特征和岩石性质, 优选了气体钻井、大扭矩螺杆+PDC、涡轮+ 孕镶、混合钻头、旋冲工具等多项新技术、新工具,基于动力学防斜打快理论,在保证井身质量的前提下大幅提高了机械钻速。同时,自主研制了KCl 聚胺防塌钻井液体系,有效解决了井壁失稳的问题。     

川东北地区陆相地层井眼失稳原因分析

川东北地区的勘探规模正在不断扩大,但施工时因陆相地层的失稳常造成重大经济损失,并延缓了勘探进度。室内试验结果表明,该地区陆相地层基本以泥岩为主,粘土矿物以伊利石为主,具有一定的膨胀能力,但表面水化作用非常显著,遇水后很短时间内即可达到最大水化程度,这有别于一般意义上的泥页岩地层。对该地区陆相地层基本资料进行了综合分析,并在此基础上归纳了陆相地层常见的失稳形式,分析总结了井壁失稳原因,以期对正确制定陆相地层井壁稳定技术方案提供参考。由于最终的分析结论均基于川东北地区近年来的相关技术资料,针对性强,与现场情况结合紧密,因此具有较好的可借鉴性。     

气体钻井转换钻井液井壁稳定技术

气体钻井可以提高机械钻速、预防井漏,川东北地区上部陆相地层采用该技术钻进,加快了施工速度,大大缩短了钻井周期.但在气体钻井结束,转换为钻井液钻进后经常出现井壁失稳问题.分析了川东北地区气液转换过程中井壁失稳的原因,主要是该地区复杂的地质特点、干燥井壁吸水和钻井液冲刷.针对干燥井壁吸水,提出以润湿反转剂作为前置液的技术措施;针对该地区的地质特点和钻井液冲刷制定了符合川东北地质特点的气液转换施工工艺.在P204-2井和其他井的应用结果表明,以润湿反转剂作为前置液的技术措施和制定的气液转换施工工艺能减少由气液转换井壁失稳造成的井下复杂情况,避免恶性钻井事故的发生.     

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新疆油田霍10井区大倾角构造由于地层倾角大、地层各向异性强、地层自然造斜性强、井身质量差和机械钻速低是该地区钻井工程突出的问题。文章从理论上探讨了地层自然造斜力、钻具组合对井身质量的影响，针对霍10井区高陡大倾角构造的地质特征，分析研究了可用于该研究区域的防斜打快的方法和技术，对霍10井区防斜打快具有一定的指导作用。     

川东北地区陆相地层防斜打快技术

川东北地区气藏受多期地质构造运动和沉积条件的影响,其大部分地层为复杂小褶皱高陡构造,特别是陆相地层普遍为大倾角地层,其岩性变化大且自然造斜能力较强,因此在该地层钻井时的井斜问题十分突出,给钻头选型以及防斜钻具组合的应用增加了难度。基于此,分析了川东北地区影响防斜打快的地质和工程因素,推荐了大尺寸钻铤钻具组合、垂直钻井系统技术以及空气锤钻井等技术方案,并通过各方案应用效果的分析和评价,综合利用以上钻井技术在防斜打快中的优势,有效地解决了在该地区施工中陆相地层井斜控制和提速之间的矛盾。加快了川东北地区的勘探步伐。     

川东北地区深井井身结构优化设计

川东北地区是中国石化、中国石油两大公司的重点勘探区域,但由于该地区地质情况异常复杂,目的层深且存在"斜、塌、喷、漏、硬、毒"等工程技术难题.因而钻井难度大且风险高.通过优化深井井身结构,以尽可能少的套管程序封隔地层必封点,从而最终安全,高效地完成地质目的是钻井工程设计的最终目的.根据川东北复杂的地质特点,提出了以Ф273.1 mm非常规系列套管代替常规的Ф244.5 mm技术套管,向上向下延伸而得到开眼尺寸不扩大,完井尺寸尽可能大的井身结构优化设计思路,并针对川东北不同构造特点推荐了4种相应的井身结构方案.对不同井身结构的特点进行了分析总结,指出了仍存在的主要问題,提出了进一步完善该井身结构系列相配套的技术研究内容.     

元坝气田空气钻后气液转换新技术

空气钻井技术在川东北元坝区块陆相上部地层广泛应用,极大地提高了钻井速度,节约了钻井成本。但因受地质条件及井身结构的限制,在二开中完前须转换为常规钻井液钻进,为确保空气钻的提速成果,在分析空 气钻后井壁失稳机理及总结前期经验教训的基础上,提出了元坝地区空气钻后气液转换新技术及转换工艺,并在现场应用中取得良好的效果。     

川东北地区泡沫钻井井壁稳定技术

在分析川东北地区上部陆相地层井壁失稳原因的基础上,提出了提高空气可循环泡沫钻井液井壁稳定能力的3种技术,即选用自行研制的两性离子表面活性剂AC-2作为发泡剂,当其浓度为0.5%以上即可满足气体泡沫钻井携液要求;增加析液能力,经过析液的泡沫可将60%～70%的多余液相分离;选用自主研发的井壁稳定剂YJB-1,提高泡沫基液的抑制性.通过7口井的现场应用,在提高井壁稳定方面取得了比较理想的效果,为空气泡沫钻井技术在川东北地区应用提供了广阔前景.解决了川东北陆相地层钻遇水层后的钻进问题和井壁稳定问题,缩短了钻井周期,降低了综合成本.     

川东地区二迭系梁山组地层井壁不稳定机理及对策

川东地区属高陡构造,二迭系梁山组地层破碎松散,断层多,钻井过程常遇到掉块、坍塌、泥页岩水化膨胀缩径等严重井下复杂情况,已成为该地区深井钻控的严重障碍,在分析地层岩石矿物组成微观结构和理化特性的基础上,从地质、水化、物理和工程等方面分析井壁失稳机理,提出梁山组地层防塌技术对策：（1）严格控制当量钻井液浓度;（2）钻井液应具有良好的封堵性和抑制性;（3）严格控制失水小于10ml;（4）钻井液pH值控制在8～9;（5）尽量缩短浸泡时间。     

空气钻井技术在老君1井的应用

为提高川东北地区的钻井速度．加快川东北地区的勘探进程．在该地区老君山构造的老君1井的钻井过程中．选择上部陆相地层进行了空气钻井技术试验并取得了成功，用时21d安全钻进2491，70m，机械钻速达到11．27m/h．较常规钻井提高了10倍．为以后该地区钻井提供了新的技术选择。从井壁稳定性、地层压力和地层产出物三个方面分析了老君1井在上部地层进行空气钻井的可行性，介绍了该井空气钻井的流程、设备和详细的实施过程．分析了空气钻井过程中存在的问题及该地区今后空气钻井急需解决的问题。     

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大天池构造带位于川东高陡构造区，地腹形态复杂，地层倾角大，产层多，具有喷，漏，塌，卡，斜，毒等多种特性。１９９２年 ，四川石油管理局川东钻探公司在构造带先后开钻１０口井平均设计井深达４９５１ｍ，实际完钻井深平均４８５０ｍ，是川东历年平均完钻井深之最。针对该构造带复杂的地质特点和深井钻井难点，综合配套推广应用了喷射钻井，井身质量控制、平衡钻进与井控、综合治漏、优化井身结构设计，井下动力钻具带ＢＤＣ钻     

老君1井应用空气钻井技术获得成功

近几年，南方分公司在川东北地区勘探不断取得突破，但钻井施工存在机械钻速慢、处理复杂事故时间长、投资高等问题。专家分析认为，川东北上部陆相地层以高陡背斜构造为主，地层具有液体少、不含硫化氢、压力低等特点。如果应用空气钻井技术可以避免卡、漏等复杂事故，起到防斜快打、提高经济效益的作用。