哈法亚油田大井眼高压膏盐层定向井技术应用与分析

伊拉克哈法亚油田的Jeribe和Upper Kirkuk为两个优质油层(垂深1890-1910mTVDSS),Jeribe和Upper Kirkuk之上的Lower Fars(垂深1350～1880mTVDSS)为高压膏盐层。根据设计要求需要在17.5in和12.25in井眼内定向,用9 5/8″的套管来分隔高压膏盐层Lower Fars并在Jeribe和Upper Kirkuk层完成定向井和水平井来开发这两个油层,提高采收率。其中HF007-JK007井为该油田第一口高压膏岩层大斜度定向井,该井的施工为以后相关井的开发积累了丰富的经验。本文主要介绍了在大井眼高压膏盐层定向技术的认识以及在此类井眼施工中的经验分析。     

玉东7-4-2井钻井液技术优化及应用

针对塔北玉东区块上部地层缩径阻卡、膏盐岩层蠕变缩径和垮塌卡钻、高密度盐水钻井液流变性及滤失量控制难等一系列问题,玉东7-4-2井通过对钻井液技术的优化,解决了阻卡和膏盐层井眼稳定等问题,易塌层段井径扩大率仅为7.5%,钻井周期比邻井节约20 d以上,提速效果显著。      

塔河油田盐下区块盐膏层钻井液技术

塔河油田第三系地层存在大段的膏盐层,并夹杂盐岩层、膏泥岩和"软泥岩",属于典型的复合盐岩层.钻盐膏层时井下事故频繁,特别是当钻开井眼后,盐膏层蠕动,常造成井眼失稳、卡钻、固井后挤毁套管等事故,钻井完井复杂情况和井下事故形态可概括为"溶、缩、塌、胀、漏、卡、喷、损"8个字,给钻井带来重大经济损失.通过研究与现场实践,形成了先期承压堵漏技术和聚磺硅酸盐欠饱和盐水钻井液体系等一套完整的钻盐膏层的钻井液工艺技术措施.现场应用表明,该套技术措施能够顺利钻穿埋藏深的盐膏层,方案合理、技术措施得当,解决了盐膏层的蠕变;合理控制Cl-含量,加上先期承压堵漏工艺技术的实施,钻井液密度可逐渐降低至1.65～1.68 g/cm3,改变了过去专封专打盐膏层必须下套管的做法,实现长裸眼井身结构,解决了钻盐下区块目的层的难题,满足了钻井施工及地质的要求,节约了钻井时间,降低了钻井成本.     

宝南侏罗系地层井壁失稳机理的研讨

宝南区块自1996年7月开始钻探到目前为止共完钻5口井,这5口井在钻进侏罗系地层时均不同程度地出现了起下钻阻卡、卡钻、测井遇阻卡、断钻具、井漏等井下复杂情况与事故,严重影响了钻井周期,其原因是泥页岩/煤层井壁坍塌与砂砾岩蠕变缩径引起的井壁失稳.室内研究结果表明,井壁坍塌的根本原因是5口井的使用钻井液密度皆小于计算坍塌压力.砂砾岩地层井眼缩径的原因是这类地层具有一定的流变性,特别是在钻井液长期浸泡的情况下,地层向井眼内蠕变,导致井眼缩径.采用改进的三轴岩石强度试验机作试验装置,对砂砾岩地层的蠕变特征进行了测试,并在此基础上研究了井眼缩径的原因及对策.依据实验结果对砂砾岩地层井眼缩径率的计算结果表明:井眼缩径率随着井眼钻开时间的增加而增大,随着钻井液密度的增大而逐渐减小,而且不同类型钻井液在相同密度的情况下,井眼缩径造成阻卡的时间不同,例如采用醋酸钾强封堵钻井液或全油基钻井液,在使用合理的钻井液密度的情况下,可以延长安全钻井周期.     

晋93-28X和晋94-7X高难度定向井钻井液技术

晋93-28X井和晋94-7X井是冀中坳陷束鹿西斜坡晋93北断块和晋94断块上的高难度定向井.这两口井井斜角和水平位移大,靶点多,裸眼段长,加之沙一段底部地层含有一套灰色膏质泥岩,给钻井施工增加了较大的难度.采用有机黑色正电胶钻井液,并配合固体、液体润滑剂防卡和岩屑床控制以及井壁稳定技术,满足了高难度定向井的钻井施工要求.应用结果表明,有机黑色正电胶钻井液具有较强的润滑防卡能力和井壁稳定能力,携砂悬浮和剪切稀释能力强,利于提高机械钻速,有效地防止了压差卡钻和井壁坍塌卡钻的发生,井眼清洁.采用的钻井液工艺技术满足了井斜角达61°、水平位移达754.78 m的长裸眼、多靶点高难度定向井对钻井液的要求,钻井施工安全顺利.     

连通盐井饱和盐水钻井液技术

采用连通井开发地下盐,即在盐层段进行水平钻井,钻井液技术更显得重要。针对舞阳、叶县地区泥页岩吸水膨胀、缩径、坍塌、盐膏层段盐溶问题,研究出了一套以抗盐聚合物A为主剂,适应于连通盐井钻井的饱和盐水钻井液。对该钻井液配方的优选及性能评价表明,饱和盐水钻井液流变性好,滤失量低,抗污染能力强,有利于井壁稳定。现场应用表明,饱和盐水钻井液能抑制盐层溶解、泥页岩水化膨胀缩径和砂岩段形成厚泥饼,利于水平井井眼轨迹控制;并且抗盐能力强,抑制效果好,携带能力强,有利于水平井岩屑床的清扫,解决了因井径扩大导致起下钻遇阻卡、事故频发、主力开发盐层捞不到盐样、水平段井眼轨迹不易控制及固井质量差等问题,压裂连通成功。     

各向异性地层定向井井壁坍塌压力计算方法

层理性地层的力学性质和强度特征具有各向异性,受层理弱面的影响,钻井过程中容易发生井壁失稳的问题。各向异性地层中的井壁坍塌压力分析方法与普通完整性地层不同,强度准则应选用弱面破坏准则,并且层理面的存在也对井眼周围应力分布产生影响。对于各向异性地层中定向井钻进时井壁稳定的分析,需采用有限元等方法进行数值求解。某油田层理性泥页岩地层中不同井斜角和方位角条件下井壁坍塌压力的计算结果表明：定向井钻井中存在最佳钻入角,解决这类地层的井壁失稳问题主要应从控制井斜角和钻井方位入手,避免在井壁坍塌压力较高的井斜和方位范围内钻进定向井。     

塔河油田盐膏层钻井液技术

塔里木盆地石炭系盐膏层埋藏深，温度为110～130℃。钻井过程中，盐岩、软泥岩的塑性变形，硬石膏的吸水膨胀，高压低矿化度的盐水层对高密度钻井液的污染，盐岩、石膏的溶解使井径扩大，造成井壁垮塌；含膏盐泥页岩吸水膨胀和塑性变形．造成缩径和垮塌．易导致粘卡事故的发生。采用聚磺欠饱和盐水钻井液体系。经现场应用表明，聚磺欠饱和盐水钻井液性能稳定，抑制泥页岩水化分散能力强，携岩能力强，井壁稳定，井径扩大率低，流变性好，FCLS可有效控制钻井液的流变性；钻盐层前把聚磺钻井液转换为聚磺欠饱和盐水钻井液．控制Cl^-含量大于160000g／L，钻井液具有良好的抗盐性，有效抑制膏盐层的塑性流动和盐岩的溶解；该钻井液滤失量低，具有良好的造壁性能，能够有效防止井眼扩大；该钻井液体系钻井液排放量少，处理维护工艺简单，满足了塔河油田盐膏层钻井的要求。     

有机盐钾磺化钻井液在玉东106井的应用

玉东106井二开段裸眼长2 600 m以上,存在多套压力系统,给钻井安全带来较大风险。特别是高密度盐膏层对钻井液体系的流变性及抑制性、失水与滤饼质量等提出了较高要求。该井在盐层前使用聚磺体系,较好地完成了上部的快速钻进,在盐层转化为欠饱和盐水体系,由于高密度高固相、抑制性不足、滤饼质量差,钻进及起下钻频频发生粘卡、压差卡钻,导致填井侧钻。在侧钻到盐层前再次转化高密度欠饱和盐水钻井液,下钻划眼、提密度造成钻井液高黏切、高失水、流变性不能满足井下要求。钻井液体系引入有机盐后,流变性、抑制性、失水滤饼及抗温性、抗盐抗钙能力、固相容量得到很好的改善,下钻划眼、起下钻正常,维护简单,安全的钻穿盐膏层,下套管无任何阻卡,钻塞性能稳定。     

兴隆1井钻井液工艺技术

兴隆1井位于霸县凹陷，是渤海湾盆地冀中坳陷北部一个西断东超的箕状断陷，该井是高家堡地区的一口风。险探井，完钻井深为5500m。该地区地层以膏岩、膏泥岩、膏盐岩和含膏泥岩为主，地层胶结性较差，可塑性强，极易发生井漏、井塌、盐层卡钻等复杂事故。该井二开用高抑制性钻井液，三开用抗高温、抗污染高密度钻井液，四开用欠平衡钻井液。三开钻井液解决了该地区大井眼携岩、井壁稳定、膏盐层污染、电测和欠平衡保护油气层等钻井问题。现场应用表明，高抑制性钻井液确保了该井段井眼畅通，起下钻、电测完和下套管顺利；抗污染、抗高温、抗高密度钻井液利于井壁稳定，能抑制油页岩、泥页岩、膏泥岩互层引起的剥落掉块，满足了钻井施工的要求；欠平衡钻井液具有良好的保护井壁稳定的能力，较好地保护了油气层。     

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.     

以钻杆“准螺旋”状态模拟钻井液携砂状况

钻井过程中的钻柱状态，并非是无规则地贴附在井壁上．而是呈“准螺旋状”沿井眼轴线方向排列。分析了岩屑床形成的力学模型、水力学模型以及它们共同作用的模型，研究出了不同钻柱状态对钻井液流动的影响。在发生钻柱“准螺旋”状态的井段。钻井液所携带的岩屑更容易形成岩屑床。利用钻杆的“准螺旋状”性质，提出了一种模拟和预测钻井液在水平井与大斜度定向井井眼内携砂效果的新方法，根据该方法可判断钻井液携砂情况。并较准确地指出井眼内由于钻井液携砂不良而易于沉砂的位置。同时编制了相应的模拟软件。该软件结合渤海秦皇岛32—6平台的钻井实践进行了验证。获得了较满意的结果。     

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。      

川东北气液转换井壁稳定技术研究与应用

针对川东北地区在空气钻井后转化为钻井液钻井过程中因井壁掉块和坍塌,造成长时间大段划眼、测井遇阻、卡钻等复杂情况,研制了空气钻井后的转换钻井液。其耐温大于150℃,抗盐达饱和,抗石膏污染达2％,相对回收率96．0％。并开发了空气钻井后气液转化工艺,使转换钻井液的井壁稳定能力提高。空气钻井后转换钻井液技术在川东北地区P103-4和P102—1等井的应用结果表明,空气钻井后转换钻井液钻井顺利,转换过程中未出现井壁坍塌等复杂情况,井眼质量提高。     

铁山22井多种复杂同存情况下的钻井技术

铁山22井Ф244．5套管下至井深1154．42m，Ф215．9井眼段长超过3000m，压力系数为静水柱及以下，最低地层压力系数仅0．553。在同一裸眼中发现水层、气显示层和漏层同存，钻井难度较大，钻井至4224m发生产水、溢流、井漏、卡钻等复杂事故10次，通过认真分析井下情况、精细技术措施，顺利钻至井深4224m。     

页岩气水平井卡钻主要原因及预防对策

四川盆地长宁—威远国家级页岩气示范区目前已经实现了埋深3 500 m以浅海相页岩气的规模化、效益化开发,但随着该区页岩气水平井段长度的延伸,管柱下入过程中摩擦阻力、扭矩增大,易造成频繁遇阻、卡钻等现象。为此,在分析卡钻原因的基础上,从预防钻井过程中井眼力学变形的角度出发,以提高页岩长水平井井段的钻井液封堵性能为重点,协同优化影响井眼轨迹和井眼环空岩屑浓度的钻具组合与钻井参数,通过优化井身结构、井眼轨迹、钻井液性能等技术措施,配套降摩减阻及提速配套工具,制订了页岩气水平井防卡钻技术措施,并进行了现场应用。研究及应用结果表明：①对于水基钻井液采用加入适量复合盐抑制剂的方式并配合固控设备的应用,可有效控制钻井液中的有害固相含量,而对于油基钻井液则采用提高油水比、增加乳化剂等方式以增强其稳定性;②井眼轨道设计优化为三维轨道二维化后,钻柱最大摩阻较之于优化前降低了20%;③高效随钻震击器的钻具组合,配合以合理的钻井参数控制机械钻速,可以达到满足井眼环空携岩要求的岩屑浓度,减少岩屑床的厚度;④现场12井次的应用效果表明,水平井段阻、卡等复杂事故时率由2.3%降低至0.92%。结论认为,该研究成果为解决页岩气长水平段卡钻难题提供了有效的技术途径。     

在灰岩井段应用酸化解卡的实践研究

针对一口生产气井在灰岩井段卡钻的事实．认为是井眼不清洁所致，为此提出酸化解卡思路。通过酸化作业，在钻头附近和下面溶蚀出一个大于钻头直径的扩眼，使钻头松动或以活塞形式下移．当下击到大井眼时．钻头上部卡钻的落屑就会下沉落到酸化变大的井眼内，或者流体能从钻头处上返到环空也可以将落屑冲洗掉，进而使钻具解卡。由此确定了酸化解卡方案，现场酸化解卡获得成功。     

河坝1井复杂地层钻井完井技术

河坝1井是川东北地区的一口重点区域探井，完钻井深6130．00m。该井地质情况非常复杂，上部陆相地层高陡构造倾角大，坍塌严重；下部海相地层含多套压力系统，且存在含硫化氢的超高压天然气层、盐水层、盐膏层以及易漏失地层等，在钻井施工中出现多次井壁严重垮塌、井漏、喷漏同存、气侵，甚至出现卡钻等井下复杂情况和事故。深部井段由于钻井液密度高．钻井周期长，不但给钻井液的维护和处理带来了极大的困难．而且造成钻具、套管磨损严重。河坝1井采取了优选钻具组合、钻井参数、钻井液体系以及水泥浆体系等技术措施，并采用了系列钻井新工艺、新技术．历时1241．96d．钻至设计井深，发现了两个高压气层及数个含气层。详细介绍了该井钻井作业中存在的技术难点及采取的技术措施。     

哈拉哈塘区块标准井防阻卡钻井液技术

哈拉哈塘区块标准井二开裸眼段长达5 200 m,二开井段存在不同程度的阻卡复杂,严重阻碍了该区块的提速和产能建设。以HA9-13X井为例,分析了二开不同井段的阻卡原因,提出了相应的钻井液技术措施:白垩系及以上地层因钻井液黏切偏高导致阻卡,采用“较低黏切、有限包被抑制、高失水和强封堵”钻井液技术,同时配合大排量紊流携砂防止阻卡;侏罗系、三叠系、二叠系泥页岩垮塌导致阻卡,进入侏罗系之前转换成全阳离子钻井液体系,并引入成膜封堵剂FDM-1强化封堵防塌防止阻卡;定向井段采用传统的“固?液”润滑方法防止托压,效果不明显,加入0.3%~0.5%特制蛭石,通过改变钻具与井壁之间的接触方式,有效降低摩阻200~300 kN,解决了长裸眼定向存在的托压和黏附卡钻问题。现场应用表明,针对不同井段的钻井液防阻卡措施有效保证了该区块二开长裸眼井段的安全快速钻井,未发生井下阻卡事故复杂。     

家3-21X井仿生固壁钻井液技术

家3-21X井位于华北油田高家堡构造西北部家3断块,该井含有多个断层,在沙河街组含有大段盐膏层,出现过不同程度的井垮、井漏、缩径、电测遇阻甚至卡钻等复杂问题。为此提出了在原复合盐钻井液配方基础上引入仿生处理剂,以增强井壁稳定,同时添加NaCl,以抑制盐岩溶解的思路,并开展了室内配方优选和评价实验,形成了仿生固壁-复合盐钻井液体系。结果表明,该体系抑制性好,对复合盐岩屑的回收率高,其中盐膏岩的回收率达85%,膏泥岩的回收率达95%,较原体系明显提高;室内加入0.6% CaCl2污染,钻井液流变性能变化不大,综合性能易于调控。该体系在家3-21X井应用,井壁稳定效果好,平均井径扩大率降低幅度达62%,施工周期缩短。