LD高温高压气井井身结构优化与适用性评价

LD区块储层超高温高压,压力窗口极窄,压力预测误差大,套管层次及下深优化的余地小,井下复杂频繁,优化井身结构降低井下复杂至关重要。考虑已钻超高温高压探井遇到的复杂情况、现有的地质认识,结合国内塔里木油田与川东北地区实钻经验,提出了LD高温高压气井井身结构优化方案,并建立了井身结构适用性评价方法。推荐的井身结构方案在不改变一开井眼尺寸的基础上,通过放大技术套管,预留了备用井眼,为下部薄弱层位预留风险应对空间,具有井下复杂的风险处置能力。对推荐的井身结构方案开展水力性能评价、扭矩极限校核、管柱下入可行性分析,结果显示该井身结构方案具有较优的适用性。为LD区块开发安全作业、降本增效提供了保障,具有较好的应用前景。     

莫深1井(φ)444.5井眼套管下入技术

莫深1井设计井深7380m,其中Φ444.5井眼钻达4436m,为当前国内最深。为了解决下部2000m常规套管难以满足抗挤强度要求的问题,采用了Φ346.1特殊高强度厚壁套管。这些给莫深1井二开井段套管下入带来了困难,Φ444.5井段套管串下入深、重量大、刚度大、时间长是主要技术难点。针对这些难点,莫深1井从钻井提升能力及超深井下套管工具配套入手,并通过优化设计钻井施工方案,优选钻具组合,制定合理的下套管作业方案,保证了井眼畅通,减小了套管串在下入过程中的遇阻力,最终将该层套管安全顺利地下到预定井深,创下了Φ346.1套管下入重量和深度的新记录。     

莫深1井Ф444．5井眼套管下入技术

莫深1井设计井深7380m,其中0444．5井眼钻达4436m,为当前国内最深。为了解决下部2000m常规套管难以满足抗挤强度要求的问题,采用了D346．1特殊高强度厚壁套管。这些给莫深1井二开井段套管下入带来了困难,珏444．5井段套管串下入深、重量大、刚度大、时间长是主要技术难点。针对这些难点,莫深1井从钻井提升能力及超深井下套管工具配套入手,并通过优化设计钻井施工方案,优选钻具组合,制定合理的下套管作业方案,保证了井眼畅通,减小了套管串在下入过程中的遇阻力,最终将该层套管安全顺利地下到预定井深,创下了0346．1套管下入重量和深度的新记录。     

南海超大水垂比大位移M井钻井关键技术

为开发南海东部某油田边际油藏,设计了一口水垂比高达4.90的大位移井M井,钻井过程中面临储层埋深浅、稳斜裸眼井段长、安全密度窗口窄、井眼清洁困难和套管下入摩阻大等技术难点。通过研究与应用井眼轨迹控制、井身结构优化、井筒当量循环密度ECD控制工艺和安全高效下套管工艺等技术,顺利完成了该井的钻井作业。应用结果表明,五开井身结构显著提高了井壁稳定性;使用连续循环阀系统及岩屑床破坏器,井底ECD变化率降低至小于1.9%;应用漂浮下套管及全掏空旋转下尾管工艺,顺利下入?244.5 mm套管×4 200.00 m及?177.8 mm尾管×5 772.00 m。超大水垂比大位移井钻井关键技术在M井应用后,创下了中海石油海上油田最大水垂比大位移井钻井作业纪录,为后续类似大位移井的开发积累了经验。      

四川盆地高温高压含硫气井五级分支井钻完井技术

MX023-H1井是四川盆地龙王庙组气藏的一口五级分支井,目的是为验证分支井技术在深层碳酸盐岩气藏高效开发的适应性。该井作为国内第一口高温高压含硫五级分支气井,分支井眼钻完井作业面临完井级别高、作业程序多、井身质量要求严格、复杂套管串下入难度大、固井水泥环防气窜性能要求高等技术难题。为此,通过增加窗口强度、选择稳定地层开窗等手段以确保后期开采期间分支井眼与主井眼连接处的稳定性;设计平滑的井眼轨道和提高钻井液防塌性能可保证井径规则,降低了下套管难度;采用新设计的?177.8 mm弯套管,完成了近5 000 m井深?215.9 mm分支井眼通井作业,满足了分支井眼重入和通井要求,为分支井眼套管顺利下入创造了良好的井眼条件;壁挂式悬挂器壁钩前端开口槽间隙由21.66 mm增至25.66 mm,提高了壁挂成功率;三凝水泥浆体系配合控压平衡法固井技术,保障了分支井眼溢漏同存条件下的固井质量,一界面合格率97.6%、二界面合格率100%。现场应用表明,配套技术能够满足深层高温高压含硫五级分支井钻完井作业要求,该分支井钻完井作业的成功实施可为后续五级分支井技术的推广应用提供借鉴。     

膨胀悬挂直连型尾管小井眼二开次钻完井技术

φ177.8 mm套管内的小井眼窄间隙井钻遇高压层、易坍塌地层及漏失地层时,若采用常规技术手段和井身结构则难以下入技术套管封隔漏失层实施二开次钻井及完井作业,若采用膨胀套管充当技术套管,构建"临时井壁"封隔复杂层将面临成本高、周期长等问题。为此,提出了悬挂直连型尾管代替膨胀套管的封隔方案,利用膨胀悬挂器悬挂大直径尾管和提供尾管头密封的优势封堵复杂层,然后下入随钻扩眼钻头钻至目的层,实现二开次完井。对随钻扩眼钻头和大通径膨胀悬挂器进行了设计,对尾管尺寸进行了优选,对固井附件和固井工艺进行了设计和优化。3口井的试验结果表明,该技术实现了二开次套管完井作业,能成功封隔漏失层,满足钻井及完井要求。     

高古5井固井方案优选及施工

高古5井是中石化的一口重点预探井,设计井深5000m,由于技术套管下入过浅,钻遇了断层和多套复杂地层。为发现和保护油气层,甲方要求降低钻井液密度,而导致井下坍塌掉块、起下钻遇阻、卡钻等复杂情况的多次发生,井眼几近报废。钻井复杂情况的发生给原设计的尾管固井带来了更加艰难的问题,经过多次技术论证,改变固井工艺并采取配套技术措施,优选抗高温大温差水泥浆体系,保证了固井施工的顺利,对于复杂深井完井固井具有借鉴意义。     

南海西部高温高压小井眼钻井技术

莺歌海中深层地层地质情况复杂,地层压力高,温度梯度大,纵向上存在多套产层并且具有涌漏同层的特点,在保障现场作业安全的前提下,为防止出现复杂情况而无法到达勘探开发目的层,在设计时预留一层套管以应对复杂情况。DF13-1-A 井因地层复杂,出现涌漏同存的复杂情况,被迫提前下入?177.8 mm 套管封隔上部复杂井段,下部采用?149.225 mm 井眼,面对小井眼钻具组合限制、井控压力大、储层保护压力大等技术难点,通过优化钻具组合、钻井液,采用压力实时监测等多项措施高质量地完成了该井的小井眼作业,为今后南海西部海域高温高压井小井眼作业提供了技术借鉴。     

顺北油气田超深井井身结构系列优化及应用

随着顺北油气田勘探开发的不断深入,油藏埋深不断增加,原有井身结构逐步出现局限,并影响钻井速度与安全。为解决这一问题,依据地层特征,采用了“自上而下”或“自下而上”井身结构设计方法,根据地层压力分布与必封点位置确定各层套管下深及尺寸。针对相对简单区域,简化四级井身结构为?193.7 mm套管直下三级井身结构;针对含侵入体区域,考虑定向需求,优化六级井身结构为四级井身结构,并将?120.6 mm井眼优化为?143.9 mm井眼;针对古生界地层含盐水层、高压气层以及压力体系复杂区域,采用?184.2 mm、?206.4 mm、?219.1 mm非常规套管以及优化封隔位置,形成了适用于复杂地层的井身结构。通过简化井身结构与优化复杂区域的井身结构,实现了钻井提速、提效目的,确保了安全钻进。     

渤海油田定向井井身结构优化及应用

井身结构优化是钻完井降本提效的主要措施之一。论证了目前渤海油田常规定向井所采用的?444.50 mm井眼(?339.73 mm表层套管)+?311.15 mm井眼(?244.47 mm生产套管)、?444.50 mm井眼(?339.73 mm表层套管)+?250.82 mm井眼(?177.80 mm生产套管)两种井身结构组合的优缺点,提出了?311.15 mm井眼(?273.05 mm表层套管)+?241.30 mm井眼(?193.67 mm生产套管)的井身结构,并论证了该组合的钻完井可行性。现场应用表明,与邻井相比,采用优化后的井身结构机械钻速可提高35.8%,单井可节约钻井成本约200万元,降本增效成果显著,具有非常广阔的应用前景。     

乌深1井钻探关键技术实践与认识

乌深1井是大港油田有史以来乃至东部油田最深,且具有科学探索性质的深探井,设计井深6000 m。由于井深、地质情况复杂、地温梯度高、钻井施工难度大,通过施工人员的努力,乌深1井历经393d钻至井深5852 m,创造了全国陆上油田?311 mm井眼最深和?244.5mm套管一次下入最深的记录。介绍了优化井身结构设计和钻井施工中在大尺寸井眼钻进、钻具和套管保护、?244.5mm套管下入和固井、钻井液工艺技术以及欠平衡钻进技术等。     

科钻一井套管和钻进施工程序设计技术

套管程序和钻进施工程序设计遇到的主要问题是：1）1000m以深地层未知，地球物理方法用于结晶岩的效果差，推断的结果可信度低，进行套管程序设计缺乏依据；2）要求5000m全部取心钻进，选择合理的取心钻进施工程序成为难题。为此，在借鉴世界上主要硬岩深井取心钻进项目设计的先进思想和宝贵经验的基础上，制定了一种“灵活的双孔钻进”方案，其要点是：1）全井采用一种直径（小直径）取心钻进；2）预先不确定套管程序，钻进中视地层稳定情况扩孔下套管；3）按照双孔（先导孔＋主孔）设计，钻完先导孔后再根据情况决定是扩孔钻主孔，还是移井位钻主孔。在分析该井套管和钻进施工程序难点的基础上，介绍了采取的“超前孔裸眼钻进方法”，给出了8种套管和钻进施工程序。     

马深1 井超深小钻孔井眼准备及套管下入技术

马深1 井完钻井深8 418 m,终孔尺寸?165.1 mm,下入?146.1 mm 尾管。井下高温高压、环空间隙小、螺旋屈曲载荷低等问题突出,导致下套管作业难度大。为解决以上难题,研究并成功应用了井眼准备及套管下入2 项综合技术。在井眼准备阶段,运用井身质量控制技术、动态地层承压实验、钻具组合设计及安全通井技术,创造了良好的井眼条件。模拟下套管技术分析了整个作业过程,降低了卡套管、井漏风险。以上技术在马深1 井的成功应用,为其他超深小井眼相关作业提供了经验。     

吉木萨尔页岩油水平井JHW00421井钻完井关键技术

JHW00421井是吉木萨尔油田第1口超长水平段页岩油水平井,设计水平段长度3 027 m,面临钻进摩阻及扭矩大、井壁易失稳、井眼轨迹控制难度大、井眼清洁难度大、油层套管下入困难等诸多钻井难题。为攻克以上技术难题,开展了以下技术研究和现场实践:优化井身结构并将?244.5 mm技术套管下至A靶点以实现水平段专打;采用旋转导向工具对水平段轨迹进行精准控制并减小井眼曲折度;采用油水比85∶15的油基钻井液,降低长水平段井壁失稳风险、钻井管柱与井壁摩阻系数;基于水平井井筒清洁“传输带”理论,制定详细的井筒清洁技术方案以确保井筒“干净”;优选套管柱摩阻计算模型并合理选取摩阻系数,准确预测套管柱下入能力并优选下套管方案;采用多扶正器通井钻具组合、优化套管扶正器类型及安放位置以降低下套管阻力;采用油基冲洗型隔离液并优选注水泥参数来提高水平段固井质量。该井完钻井深5 830 m,实际完成水平段长度达3 100 m,水平段固井质量测井解释为优质,对今后同类超长水平段水平井设计和施工有借鉴和指导作用。     

乌深1井超深井大井眼钻井液技术

乌深1井是大港油田“1518”勘探工程的一口重点预探井,完钻井深5850m ,其中Ψ311.1mm井眼的深度及Ψ244.5mm套管的下深（5456.9m)创下了全国陆上油田已完钻井的最高记录,是一口高难度的超深井,针对该井的井身结构和地层情况确定了一套适应各井段的钻井液体系,上部地层（井深2300m以上）使用钾盐聚合物钻井液,下部地层（井2300m 以下）使用硅基钻井液体系,进一步提高了钻井液的防塌抗温效果,配合了一定的处理维护方法和防堵漏技术,结果表明,该钻井一定的处理维护方法和防漏堵漏技术,结果一,该钻井液体系抑制性和防塌性强,具有稳定井壁,携岩净化,抗高温,润滑防卡的能力,满足了深井大井眼井施工的要求。     

轮古40C井套管开窗侧钻小井眼定向钻井技术

在老井改造措施中,采用套管开窗侧钻比较普遍,而在侧钻过程中经常会遇到不同的地层压力系数,必须增加一层套管,这样就得用更小尺寸的钻头钻进,施工难度也随之加大。轮古40C井所遇到的正是此种情况。为了预防窗口小影响下步施工,在塔里木油田深井中,套管开窗侧钻一般采用锻铣套管开窗,为减少施工工序,该井使用了斜向器开窗,并在?152.4 mm井眼顺利下入了?127 mm尾管并固井,然后用?104.8 mm钻头钻达设计井深。通过该井的成功探索,说明使用一次性斜向器开窗侧钻是可行的;钻?104.8 mm小井眼时,防止发生钻具事故是关键,如果钻具脱落,首选公锥进行打捞。     

扭力冲击器在宋深9H侧钻小井眼水平井中的应用

为提高庆深气田侧钻小井眼水平井钻井速度,缩短钻井周期,开展了扭力冲击器配常规导向动力钻具提速技术的研究与应用。首先,重点分析新钻具组合强度是否满足钻进需求,从而防止应力集中造成钻具疲劳破坏;其次,利用扭力冲击器泵压-排量回推公式,优化钻井参数;最后,按照钻具允许的弯曲半径必须小于井眼/套管实际弯曲半径的原则,分析了Ф215.9 mm和Ф152.4 mm钻具组合通过能力,从而实现了钻具安全下入,形成了庆深气田扭力冲击器小井眼水平井提速技术,并在宋深9H井成功实施,为加快深层砂砾岩气藏的勘探开发提供了新的技术手段。     

等井径膨胀套管系统研制与试验

为了解决深井超深井钻遇复杂地层时实现无内径损失的机械封堵难题,通过优选大膨胀率管材、设计大变形膨胀螺纹和变径膨胀工具,研制了?219.1 mm等井径膨胀套管系统。通过室内试验,评价了?219.1 mm等井径膨胀套管系统的机械性能、膨胀性能,试验结果显示:?219.1 mm等井径膨胀套管系统膨胀后的抗外挤强度为15.1 MPa,抗内压强度为29.3 MPa,连接强度为1 850 kN,满足等井径膨胀套管作为“应急套管”临时封堵的要求;膨胀压力18～20 MPa,膨胀过程顺利,膨胀后整个系统性能良好。在测试?219.1 mm等井径膨胀套管系统井下功能性和裸眼下入性的基础上,进行了井下全过程试验,?219.1 mm等井径膨胀套管系统膨胀顺利,膨胀后内径为245.0 mm,满足?241.3 mm工具下入要求,达到了等径膨胀和无内径损失钻进的目的。研究和试验结果表明,?219.1 mm等井径膨胀套管系统可实现等径膨胀,可满足等井径膨胀及封堵作业要求,为等井径膨胀套管系统现场应用奠定了基础。      

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川渝东部地区由于钻井地质情况复杂，钻井成本高，大部分井完井井身结构设计为Φ152.4 mm井眼下Φ127 mm套管固井完井。川渝东地区碳酸盐岩深部地层井眼扩大率较小，一般在2%～5%，实际井径一般在Φ152 mm～Φ158 mm以内，在Φ152.4 mm井眼下Φ127 mm套管环空间隙小，长期以来固井优质率一直徘徊在20%左右，层间封隔质量难以保证。较低的固井优质率难以保证完井作业中的酸化、压裂质量和油气生产作业。为此，文章认真分析了小井眼固井质量低的主要原因是环空间隙值较小。为提高小井眼固井质量，开展了提高小井眼井径扩大率研究，对于全面钻进井段开展双心钻头、取心井段采用扩眼器提高井径扩大率研究，使小井眼井径扩大率达到10%以上、实际井径达到165 mm以上，保证和提高了小井眼的固井质量，固井优质率达50%左右。