深部岩石力学与深井钻井技术研究

深部地层防斜打直问题和深部硬地层快速钻进问题是深井、超深井钻井中两大技术难越，是制约深井、超深井钻井发展的技术关键。深部井眼岩石力学的研究，特别是深部井眼岩石可钻性和岩石各向异性的研究，是解决深井、超深井钻井关键技术的重要课题。文章充分调研了国内外深井、超深井钻井状况，分析深井、超深井钻井存在的主要技术难题、钻井岩石力学在深井、超深井中的应用状况、深井、超深井钻井的关键技术及钻井岩石力学在深抖、超深井钻井中的作用，分析了深部岩石力学在深井、超深井钻井中的井眼稳定技术、井斜控制技术、高效破岩技术和地层压力的钻前定量预测等关键技术上的发展前景。     

巴彦河套新区深井钻完井关键技术

为了解决巴彦河套新区井深4 500 m以上深部地层井眼轨迹控制难度大、井壁易垮塌掉块、井眼扩大率大、钻井完井过程中频繁遇阻卡、长封固段固井质量难以保证等技术难题,在钻井完井技术难点分析的基础上,优化了井身结构、井眼轨道与井眼轨迹控制方法,制定了钻井提速技术方案,改进了钻井液、固井水泥浆配方及技术措施,形成了巴彦河套新区深井高效钻完井系列技术。现场应用表明:井壁垮塌掉块明显减少,通井划眼时间缩短,钻井、完井周期大幅度缩短,固井质量提升。该研究可为巴彦河套新区安全高效钻井完井提供技术指导。     

大庆油田气体钻井配套技术及应用

针对深部地层机械钻速慢、中浅层"三低"储层开发动用难等问题,大庆油田开展了气体钻井配套技术研究及实践。通过配套湿度和注气参数等监测装备、判别水层、计算地层出水量、优化钻具组合及钻井参数、采用"内喷外侵"气液转换工艺,解决了地层出水引起的复杂情况、易发生井斜、井壁失稳等问题,形成了一套适用于大庆油田深层泥页岩地层的气体钻井配套技术,实现了在泥页岩地层出水情况下安全钻进。大庆油田27口深井应用该配套技术后,钻井速度提高4倍以上,钻井周期缩短15 d以上;8口中浅井应用该配套技术,在不采取压裂增产措施的情况下,单井产量提高2 t/d以上。这表明气体钻井技术是深层提速及中浅储层保护可行的技术,为大庆油田加快勘探开发进程提供了新的技术手段。      

泥页岩水化对气体钻井井壁稳定性影响规律研究

气体钻井钻遇地层水后，井壁岩石力学特征变得复杂，给钻井施工带来较大的安全威胁。从泥页岩水化机理着手，通过实验和理论计算方法，对气体钻井过程中泥页岩水化对井周岩石力学参数的影响规律进行分析研究，给出地层出水条件下泥页岩井段井壁稳定性分析评价方法，结合工程地质特征，对川西特殊复杂地层出水情况下气体钻井井壁稳定性进行定量评价。分析结果表明，由于川西地区中浅～中深井段泥页岩层段较多，且地层水丰富，气体钻井过程中井壁容易发生失稳破坏。因此在气体钻井过程中，应充分认识待钻井段地层出水情况和泥页岩地层的纵向分布规律。     

费尔干纳盆地卡拉吉达区块超深井钻井难点与对策

针对费尔干纳盆地卡拉吉达区块油气藏钻井面临高温、高压、高含盐、高含硫、埋藏深等钻井难点,在集成国内先进成熟技术的基础上,开展了关键技术的攻关,形成了卡拉吉达区块以井身结构优化设计技术、井壁稳定技术、岩石可钻性评价及钻头优选技术、高温高密度抗盐抗酸性气体钻井液技术、小间隙超高密度水泥浆及复杂地层长封固段固井技术为主体的超深井钻井配套技术,基本解决了该区块钻井事故多、成功率低、周期长、固井难度大和井控风险高等钻井难题,对推动中乌油气勘探开发合作具有重要意义。     

南堡3号构造深层脆性泥页岩井壁稳定机理分析与实践

冀东油田南堡3号构造深层主要是指下第三系的东二段至沙河街的地层,该层段发育着大段的脆性泥页岩,因埋藏深、压实强度大、层理及微裂缝较发育,易塌易漏,井壁失稳严重。通过对泥页岩理化特性、宏观微观结构特征、力学特性、岩石力学与钻井液化学耦合作用与失稳机理的分析研究和钻井液体系的优化评价与应用,有效地解决了该泥页岩的井壁稳定问题,形成了一套适合于南堡3号构造深层脆性泥页岩井壁稳定钻井液技术,同时也为同类复杂岩性地层的安全钻井施工提供了技术借鉴作用。     

大庆油田深井钻井完井技术的新进展

通过深井钻井速度、抗高温钻井液体系、深井固井综合工艺技术在大庆油田所钻14口深井上的现场试验与应用，形成了一套适合大庆松辽盆地深井特点的钻井完井配套技术，满足了勘探生产需要。在高温硬地层的深井钻井完井技术上实现深井钻井速度、井身质量、固井质量等三项突破，其中抗高温钻井液体系和抗高温水泥浆体系取得了突破性进展，深井钻具防失效技术、高陡硬地层防斜技术、不钻胶塞双级注水泥工具、长封井段固井配套技术得到了进一步的发展和完善。     

聚合醇钻井液体系在吐哈油田的应用

吐哈油田储层孔隙度和渗透率低，极易受到污染；而大段泥页岩地层，极易发生水化分散膨胀，坍塌掉块，卡钻、井满等复杂事故，对储层造成严重损害。经室内试验，优选出了适合吐哈油田地层特性的聚合醇钻井液配方。聚合醇钻井液体系具有良好的润滑性、抑制性和防塌性以及保护油气层的能力。经神北4、红台10等探井和米48C、雁6—14C套管开窗侧钻水平井以及陵6—3C套管开窗侧钻定向井应用表明．聚合醇水基钻井液流交性好、性能稳定，有效地解决了井壁失稳问题．大大地降低了井下复杂事故发生率，提高了机械钻速，井眼规则，有效地保护了储层；聚合醇钻井液处理剂配伍性好，现场转化、维护和处理简便。满足了吐哈油田探井、大斜度定向井、水平井及开窗侧钻小眼井等特殊工艺井钻井施工的要求。     

力学温度和化学耦合作用下泥页岩地层井壁失稳研究

为减少泥页岩地层,特别是高温-高压泥页岩地层的井眼失稳问题,将泥页岩地层视为孔隙介质,在综合考虑岩石特性、井眼周围三维地应力、化学及热效应等因素对泥页岩地层井眼稳定的影响的情况下建立了井眼周围有 效应力计算模式,通过有限差分法进行求解。结合地层失效准则,得到了温度、渗流以及岩石特性对坍塌压力和破裂压力的影响规律。研究的结果表明对低渗透率的泥页岩来说,热效应以及化学反应在确定钻井液密度窗口时起到重要作用。计算结果对实际钻井有理论上的指导意义。     

元坝气田超深酸性气藏钻完井关键技术

四川盆地元坝气田是近年来中石化发现的一个大型气田,是继普光气田之后天然气增储上产的又一个重点探区。元坝气田超深酸性气藏地质构造复杂,储层埋藏深,钻遇地层复杂,特别是陆相深部地层,属于高研磨性地层,机械钻速慢,钻井周期长。为此,经过多年的钻井实践和技术攻关,引进新工具、新技术,研制专用钻头,优化钻井设计,形成了针对该气藏的6项钻完井关键技术:(1)保证提速、安全完井作业的井身结构优化技术;(2)陆相上部地层气体钻井、陆相深部高研磨地层钻井提效技术体系;(3)气液转换、超深大斜度井及水平井润滑减阻、井壁稳定控制及防酸性气体污染技术等钻井液配套技术;(4)气体介质条件下固井、深井长封固段固井及超高压小间隙固井技术系列;(5)完善了以测量仪器、动力钻具优选及钻具组合设计等水平井井眼轨迹控制技术;(6)适合该气藏衬管完井方式和完井管柱优选技术。现场应用效果表明,系列关键技术有效地解决了机械钻速慢的难题,大幅度缩短了作业周期,实现了7 000 m井深水平井的提速提效的目标。     

吐哈西部油田井壁失稳机理实验研究

在勘探开发过程当中,吐哈油田西部的葡北、神泉和雁木西区块存在着严重的井壁不稳定等原因导致的划眼、卡钻、电测遇阻遇卡、固井留塞等问题.利用X射线衍射、电镜扫描、电动电位分析和泥页岩压力传递实验研究新技术,以及比亲水量测试等实验手段,对吐哈西部油田岩样的结构及理化性能进行了系统分析,论述了该地区复杂地层井壁失稳机理.依据“多元协同”防塌理论,通过单剂优选和配方优化实验,研制出了适合吐哈西部油田地层特性的钾-钙-醇强化防塌钻井液体系.现场试验结果表明,该钻井液体系能满足现场使用的要求.     

大庆油田页岩油水平井钻井提速技术

针对大庆油田古龙区块页岩油水平井钻井过程中存在井壁易失稳、摩阻扭矩大和钻井周期长等技术难点,以大庆页岩油高效快速开发为目的,分析了该区块地层特点和钻井施工难点,优化了三开井身结构,确保页岩目的层施工安全;根据实钻经验及现有技术水平,对井眼轨道进行优化,降低施工难度;针对二开直井段缩径、三开造斜段和水平段钻井周期长等问题,进行了井壁修整工具、旋冲螺杆钻井工具、清砂接头和水力振荡器等工具研究,并进行了钻井参数优化,形成了大庆油田页岩油水平井钻井提速技术。该技术在大庆油田古龙区块3口页岩油水平井进行了现场试验,平均完钻井深4 691 m,平均机械钻速19.03 m/h,机械钻速提高53.7%,平均钻井周期35.23 d。研究与现场试验表明,大庆油田页岩油水平井钻井提速技术可为大庆油田页岩油高效开发提供技术支撑。      

大庆油田"九五"期间钻井液技术发展

在总结“九五”期间大庆油田钻井液技术发展情况的基础上,重点介绍了在井壁稳定,高温深井,欠平衡钻井,保护油气层和提高二界面胶结强度等方面开展的诸多钻井液研究和应用,结果表明,水基加重钻井液性能良好,润滑性和防漏效果明显,对油层具有更好的保护作用,保证了侧钻水平井钻井施工的顺利进行;抑制性与封堵型聚合物钻井液具有很强的抑制性,解决了井壁稳定,防卡和防漏问题,电测遇阻率比常规井眼降低10％,卡钻事故率减少3％,井漏井塌事故率减少25％,保证了小井眼钻井完井施工的顺利;抗高温油包水钻井液,水包油低密度蝇液,硅酸盐钻井液,甲酸盐钻井液和多元硅钻井液,性能稳定,抗高温能力强,有效地保护和发展了油气层,具有较好的提高二界面胶结质量作用,提高了二界面的固井质量,这些钻井液技术的发展,解决了大庆油田高温井,疑难井和特殊工艺钻井技术问题。     

塔河油田S111井复杂地层优质钻井液技术

塔河油田S111井在钻井过程中钻遇了大段软泥岩、硬脆性泥岩、多套压力层系、深井巨厚盐膏层、巨厚泥岩(包括橡皮地层、破碎地层)等复杂地层，在优选多种钻井液体系的基础上，采取相应的配套维护处理措施，保持钻井液性能稳定，较好地解决了可能出现的井漏、缩径卡钻、井眼坍塌、井壁掉块等问题，不但提高了钻井速度，而且及时发现油气层并顺利钻达设计井深。详细介绍了该井钻进各种复杂地层时钻井液维护处理措施。     

胜利油田深井超深井钻井技术

胜利油田深井超深井钻井技术的发展大体经历了初步钻探、起步发展和规模应用3个阶段，初步形成了复杂地层条件下深井超深井配套钻井技术：深井井身结构设计技术、提高上部大尺寸井眼机械钻速技术、提高深部小尺寸井眼机械钻逮技术、套管防磨技术、防斜打快技术、钻井液技术、完井技术。详细介绍了深井超深井配套钻井技术的研究与应用情况，并指出了胜利油田超深井钻井技术的攻关方向。     

塔河油田钻井完井技术进步与展望

塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏具有油藏埋藏深、温度高、压力高和普遍含H₂S等特点,钻井过程中存在井漏、缩径、井塌、钻井周期长和井控风险大等技术难题,为此开展了钻井完井技术攻关与实践,历经安全成井、优快钻井和高效钻井等3个技术阶段,形成了以井身结构优化和优快钻井技术为核心的深井超深井钻井完井技术,为塔河油田快速上产提供了有力支持,也促进了中国石化深井超深井钻井完井技术的进步。近年来,随着塔河油田勘探开发转向深层和外围,钻井完井的难度更大,更加需要以深部油气藏效益开发和超深井安全高效钻井为核心开展技术攻关与试验,以满足深部油气藏高效开发的需求,并推动中国石化超深井钻井完井技术持续进步。      

注水井深部酸化技术在吐哈油田的应用

随着吐哈油田注水开发的深入,注水井的污染堵塞不断向地层深部推进,并在深部累积,致使水井欠注现象严重,常规酸化解堵措施处理半径有限、增注效果不理想.如何解除地层深部污染,已成为当前油田开发上产急需解决的问题.通过调研国内外深部酸化技术,开发长岩心模拟实验方法,明确地层深部污染类型,利用自生酸缓速机理,采用酸液交替段塞注入工艺,研究出了深部酸化技术,并在吐哈油田推广应用,取得显著效果,为注水井酸化增注提供了有力的技术支持.     

伊拉克艾哈代布油田快速钻井技术

艾哈代布油田可采储量丰富,但新近系-古近系地层存在易蠕变的大段盐膏层、易坍塌的大段泥岩和泥质灰岩,盐膏层段和下白垩系地层可钻性较差,造成钻井过程中复杂情况频出、机械钻速低,从而导致钻井周期长。为了提高艾哈代布油田的整体开发进程,进行了钻井技术集成,形成了艾哈代布油田快速钻井技术。根据地层压力剖面优化水平井井身结构;根据地质特征、开发要求及钻井工艺水平,将水平井设计为双增剖面、中曲率半径的水平井;采用统一防碰设计进行井眼轨道整体设计;根据室内综合评价结果优选出了抑制性强的、抗盐钙侵的聚磺钻井液;将利用地层可钻性剖面优选出的PDC钻头与螺杆钻具配合进行复合导向钻进;丛式井组利用滑轨整体移动技术进行钻机搬迁安装。现场应用表明,快速钻井技术有效控制了缩径、阻卡等复杂情况,各井型机械钻速提高1倍以上,钻井周期平均缩短近50%。该快速钻井技术为艾哈代布油田高效开发提供了工程技术保障。