元坝气田海相超深水平井钻井技术

元坝气田长兴组气藏储量巨大,但由于气藏埋深接近7000m,面临地层压力系统复杂、井底温度高、陆相下部地层常规钻井机械钻速低、超深小井眼钻井提速难度大、深部井段钻井液维护困难等诸多技术难题。针对超深、地层压力系统复杂、岩性及流体分布情况复杂等钻完井工程难题,明确了不同井区必封点深度,优化了套管设计方案,形成海相超深井五开制井身结构方。根据工程地质特征,结合现有钻井技术手段,陆相上部地层应用气体钻井技术,下部地层采用扭力冲击器、复合钻井和涡轮钻井提速,海相地层采用PDC钻头复合钻井技术,斜井段采用螺杆滑动定向和复合钻进,配合使用抗高温低摩阻钻井液,形成了元坝超深水平井全井段钻井技术体系。应用于12口海相开发井,提速效果显著,能够满足元坝气田高效开发的需要。     

苏里格气田水平井井身结构优化及钻井配套技术

苏里格气田致密气藏埋藏深,钻遇地层塌漏问题突出,机械钻速低,前期水平井采用三开井身结构,难以达到钻井持续提速和降低钻井成本的目的。为此,在开展缩短中完周期、优化封固段和井眼尺寸等方面的理论分析,并进行井身结构优化过渡性方案现场试验的基础上,提出了井身结构优化思路,分析了可行性;然后,进行了封固段优选、井眼尺寸优化,设计了水平井小井眼二开井身结构。基于此井身结构,研究了井眼轨迹控制、个性化钻头和配套提速工具优选、强抑制高效润滑钻井液分段措施优化等关键钻井配套技术。该技术在19口井进行了现场应用,解决了长裸眼段“塌漏同存,上漏下塌”的问题,提高了各井段的机械钻速,大幅度缩短了钻井周期。研究结果表明,小井眼二开井身结构设计合理,钻井配套技术提速效果显著,可在苏里格气田水平井钻井中推广应用。      

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。     

川西双鱼石构造超深井大尺寸井眼钻井提速技术研究

川西双鱼石构造勘探目的层埋藏深,完钻井深超过7 000 m,纵向多压力系统致使钻进中井塌、井漏、气侵等复杂频发,针对于此该地区钻井普遍采用非标井身结构。实钻中上部长井段大尺寸井眼往往表现出机械钻速较低同时钻井周期较长,从地层岩性与井眼尺寸入手分析了上述问题并就井身结构优化、空气钻井可行性论证、钻头选型以及钻井液优选展开了提速技术研究,逐步形成了适合该区块工程地质特征的钻井提速配套技术:优化井身结构,减少大尺寸?444.5 mm井眼钻井深度;采用"空气钻"提速技术,快速钻过沙溪庙组中上部以上易塌、易漏地层;?333.4 mm井眼沙溪庙组中下部至须家河组中上部井段采用"高效PDC+螺杆+优质Kcl-有机盐聚合物钻井液"复合钻井提速技术,保证了"空气钻"井段井壁稳定以快速钻至三开中完,上部大尺寸井段的钻井周期大幅缩短,实现了优快钻井,为加快该区块勘探步伐提供了技术保证。     

川西气田雷口坡组气藏超深大斜度井钻井关键技术

针对川西气田雷口坡组气藏钻井面临的地层压力体系复杂、上部地层易发生井斜超标、须家河组—小塘子组可钻性差、雷口坡组地层破碎等技术难题,根据地层三压力剖面和井壁稳定性特征,优化必封点设置,形成三开制井身结构设计方案;根据预弯曲动力学原理优化易斜地层钻具组合设计,基于地层可钻性特征开展钻头个性化设计和高效钻头优选,优化形成破碎地层滑动导向轨迹控制技术。将上述技术集成应用于PZ3-5D井,该井完钻井深7 339 m,平均机械钻速4.28 m/h,钻井周期238.4 d。现场应用表明,超深大斜度井钻井关键技术能够有效保障钻井安全,实现提速提效,为后续大斜度开发井的实施提供技术支撑。     

海相碳酸盐岩超深油气井安全高效钻井关键技术

塔里木盆地及四川盆地海相碳酸盐岩油气资源埋深超过7 000.00 m,地层具有层系多、非均质性强和高温高压等特点,钻井难度大、风险高,存在机械钻速低、井筒完整性易失效等突出工程问题。为此,研制了一批新型钻井提速工具及耐高温测量仪器与固井工具,研发了耐高温的高密度钻井液体系、环保型低摩阻钻井液、高性能堵漏浆和防气窜固井水泥浆,发展了硬地层协同破岩快速钻井技术、缝洞型高压油气井“预–监–控–压”闭环式安全控制钻井配套技术及超深小井眼水平井井眼轨迹测控关键技术,完成了多口井深超8 000.00 m的高难度超深井钻井施工,创造了多项工程纪录,有力支撑了新疆顺北、川西超深海相碳酸盐岩油气的勘探开发。      

川西地区超深井钻井完井技术现状及攻关方向

川西地区油气资源丰富,但超深层海相碳酸盐岩地质条件复杂,钻井过程中面临纵向上压力系统多、井漏频发、井壁失稳垮塌、部分地层可钻性差、钻井风险高及钻井周期长等技术难点。通过近几年的技术攻关,研究形成了适用于川西地区的超深井钻井完井技术,主要包括超深井井身结构优化技术、钻井提速关键技术、防漏堵漏技术、高压低渗气层控压钻井技术、抗高温强封堵油基钻井液技术、超深高钢级套管开窗技术、控压平衡法固井技术和超深短尾管固井技术等,创造了多项钻井工程纪录,支撑了川西地区超深层油气资源的勘探开发。但目前仍然面临风险区域地质认识不足,恶性井漏治理难度大、部分难钻地层提速不理想和漏垮同存地层安全钻井配套技术不完善等技术难点,因此,提出下一步需在井身结构对策研究、钻井提速新技术新工艺试验、高效堵漏技术研究和地质工程一体化等方向进行技术攻关,以推动川西地区超深井钻井完井技术快速发展,实现川西地区深层油气资源的经济有效勘探开发。     

塔河油田钻井三开井段井眼失稳机理及钻井液控制技术

以室内实验数据为基础,结合其它资料,对塔河油田钻井三开井段井眼失稳机理进行了探讨,认为塔河油田钻井三开三叠系、石炭系井段井眼扩径的因素除钻井工艺影响外,主要与该井段泥页岩易水化膨胀形成较高的膨胀压和该井段地层存在较高的坍塌压力有关;对能有效地抑制三开井段地层坍塌、井眼扩径的两种钻井液-钾基聚磺钻井液和多元醇聚磺钻井液体系的作用机理、配方、现场应用效果进行了论述。     

塔里木油田HLHT区块超深井钻井提速配套技术

塔里木油田HLHT区块储层埋藏深、上部地层松软和下部地层岩石可钻性差,导致出现机械钻速低、钻井周期长等问题,在将井身结构优化为塔标Ⅲ三开井身结构的基础上,把提速重点聚集于二开井段,通过分析地层的可钻性,优选钻头及配套提速工具,并结合钻井实践经验,制定了二开钻井提速技术方案:二叠系以上地层,采用长寿命大扭矩螺杆/国产高效螺杆+ STS915K型或MS1952SS型高效PDC钻头复合钻井提速技术;二叠系及其以下地层,采用Torkbuster扭力冲击器+U513M型或U613M型专用PDC钻头钻井提速技术。现场应用表明,HLHT区块超深井应用钻井提速配套技术后,平均机械钻速逐年提高,从5.55 m/h逐渐提高至8.82 m/h,平均钻井周期逐年缩短,从131.0 d逐渐缩短至86.1 d。这表明,HLHT区块超深井钻井提速配套技术提速效果显著,能够满足该区块超深井快速高效安全钻井的需要。      

元坝含硫超深水平井井身结构优化技术

元坝气田是中石化南方海相重点勘探区域,由于气藏埋藏深,地质条件复杂,其钻井难度与风险极高,气田开发面临诸多世界级难题。为提高井控储量与单井产能,气田开发井井型以水平井与大斜度井为主,井身结构经过了四个过程：研究分析-试验应用-优化完善-推广应用,形成了独具特色的含硫超深水平井井身结构优化技术。目前在15口井的应用效果良好,达到了缩短钻井周期,节约钻井成本,加快钻井速度的目的。     

2022 年 4 期目录

顺北油气田油气资源储量丰富,但特深层碳酸盐岩油藏地质条件复杂,钻井完井过程中存在漏失、井壁失稳和高压盐水侵等问题,因此,探索适用于该油气田特深井的钻井完井技术体系,是加快该油气田开发进程的关键。通过技术攻关和实践,形成了适用于顺北油气田的特深井钻井完井技术体系,包括特深井井身结构优化、钻井提速关键技术、防漏堵漏技术、长裸眼防漏及小间隙固井技术、超深小井眼定向钻井技术和超深井缝洞型储层完井技术等技术,指出需持续优化特深井井身结构、急需解决二叠系和志留系漏失问题、深层破碎带安全钻进技术不成熟、急需配套高温高压井下仪器工具和裂缝性储层安全钻井技术,提出了增强工程地质一体化、加强堵漏和防塌技术研究、加强新技术和新工具的应用、加强高端仪器和特殊材料及装备研发等发展建议,以进一步推动顺北油气田特深井钻井完井技术的快速发展,实现该油气田特深层碳酸盐岩油气藏的高效开发。      

川渝地区超深井钻完井技术新进展

中国石油川渝地区勘探开发已由上二叠统—三叠系向更深的下二叠统—震旦系转移,区域向川中古隆起外围、川西下二叠统、川东寒武系进行战略拓展,地质条件愈加复杂,超深井的多压力系统、可钻性差、超高压超高温、高含硫等难题给钻完井工程带来巨大挑战。通过技术攻关,形成了集井身结构优化、个性化钻头、优质钻完井液、深井水平井钻井、精细控压钻井、特殊取心等技术为一体的超深井钻完井技术,为安岳气田龙王庙组资源快速转化、二叠系和泥盆系资源重大发现提供了强有力的技术支持,加速了川渝地区深层油气藏勘探开发进程。     

川南海相深层页岩气钻井关键技术

川南海相深层页岩气目的层埋藏深、地层温度和地层压力高、岩石可钻性差、优质储层薄,钻井提速与井身质量、页岩坍塌与钻井成本、控时钻进与优质储层钻遇率间的矛盾制约了其高效开发。为此,在借鉴常规页岩气开发经验的基础上,进行差异化的井身结构和井眼轨道设计,采用预弯曲动力钻具组合,优化钻井参数,试验应用垂直钻井技术和气体钻井技术,研制应用高性能水基钻井液,并优化井眼轨迹控制措施,形成了川南海相深层页岩气高效开发的钻井关键技术。该技术在川南地区27口海相深层页岩气井进行了应用,钻井周期缩短了46.0%,优质储层钻遇率达到93.17%。研究结果表明,川南海相深层页岩气钻井关键技术能解决深层页岩气井钻井过程中存在的技术难题,可为国内外类似页岩气的开发提供借鉴。      

顺北油气田火成岩侵入体覆盖区超深井优快钻井技术

顺北油气田火成岩侵入体覆盖区超深井钻井时,既存在二叠系火成岩井漏、志留系泥岩垮塌和古生界深部地层可钻性差等问题,还存在因火成岩侵入体地层坍塌压力高带来的钻井难题。前期,该油气田为了解决火成岩侵入体覆盖区超深井井眼垮塌的问题,提高了钻井液密度,并对火成岩侵入体进行了专封,但效果较差,而且超深井完钻井眼直径仅为120.7 mm,定向工具故障率高,导致钻井效率较低。为此,建立了地层三压力剖面,分析了钻井必封点及套管序列,优化了火成岩侵入体覆盖区超深井井身结构,将完钻井眼直径由120.7 mm增大为143.9 mm,并研究应用了二叠系防漏技术、志留系井壁稳定技术、火成岩侵入体安全钻井技术及分层钻井提速技术,形成了顺北油气田火成岩侵入体覆盖区超深井优快钻井技术。该优快钻井技术在7口超深井中进行了现场应用,钻井周期大幅缩短,机械钻速明显提高,表明其可以解决现场施工存在的技术难题,具有推广应用价值。      

塔里木克深9气田复杂超深井钻井关键技术

塔里木克深9气田超深井具有井眼超深、高温和高压的典型特征,钻井过程中存在钻井周期长、盐膏层高压盐水与薄弱漏层同存、盐上高陡地层防斜打快难,吉迪克组地层和致密砂岩储层机械钻速低等问题。为解决这些问题,在盐上地层应用了垂直钻井工具,并优选了高效PDC钻头,在盐膏层采用了高密度油基钻井液、控压放水技术和盐膏层安全钻井技术,在致密砂岩储层应用了360旋转齿钻头、涡轮钻具+孕镶钻头提速技术,形成了克深9气田复杂超深井钻井关键技术。该技术在克深9气田2口井进行了现场应用,平均钻井周期缩短12.0%,故障处理时效降低4.1百分点,平均机械钻速提高13.0%。研究结果表明,塔里木克深9气田复杂超深井钻井关键技术能够满足该气田超深气藏高效勘探开发的需求,对国内外类似超深井高效钻井具有一定的借鉴。      

顺北油气田断裂带超深水平井优快钻井技术

为解决顺北油气田断裂带超深水平井钻井过程中的漏失、坍塌、气侵和随钻测量仪器抗温能力低等问题,从而提高钻井速度、缩短钻井周期,利用井震联合识别技术与修正的三压力剖面,优选了井口位置、确定了必封点,将井身结构优化为四级井身结构;基于裂缝性质分析与室内试验,优选了防漏堵漏浆和封堵防塌体系的配方,保障了长裸眼井段井壁的稳定;垂直钻井系统与大扭矩螺杆配合解决深部地层岩石强度高与易井斜的问题,实现了防斜打快;设计在低温井段造斜、在高温井段稳斜的井身剖面,采用微增斜钻具组合、采取针对性技术措施,解决了随钻测量仪器抗温能力低的问题;利用低密度钻井液+简易控压钻井技术解决了储层气侵、井涌和井漏的问题。通过技术研究和制定针对性技术措施,形成了适用于顺北油气田断裂带超深水平井的优快钻井技术。该技术在顺北油气田断裂带6口超深水平井进行了应用,钻井过程中漏失、坍塌、气侵和随钻测量仪器抗温能力低等问题都基本得到解决,与未应用该技术的邻井相比,平均机械钻速提高了116.2%,平均钻井周期缩短了41.2%。研究和现场应用结果表明,超深井水平井优快钻井技术可以解决顺北油气田断裂带超深水平井钻井过程中存在的问题,提高钻井速度、缩短钻井周期,为顺北油气田勘探开发提供技术支持。      

龙岗西地区首口非常规超深井钻井技术

龙岗61井是四川盆地龙岗西地区第1口非常规超深井,完钻井深6 618 m。侏罗系地层井壁稳定性差,纵向上压力系统复杂,深部海相地层H2S含量超过30 g/m3、同时存在异常超高压CO2气层和盐水层,井底压力超过110 MPa、温度在150℃以上。为此,龙岗61井采取了如下钻井技术措施:采用6开制非常规套管层序封隔不同复杂层段,有效预防和控制井下地质风险;在蓬莱镇—沙溪庙组易漏地层应用空气钻井防漏治漏、防斜快打;对自流井组和须家河组强研磨性地层优化钻头设计,并在小井眼段进行PDC钻头提速试验;优化抗高温聚磺水基钻井液,使之具备较强的抗高温、抗盐及抗钙污染能力。实践表明,龙岗61井非常规超深井钻井技术不仅有效解决了复杂地层所带来的钻井难题,实现安全快速钻至目的层,而且还在川渝地区超深井钻井技术上得到创新,形成了一套较完整的非常规超深井钻井技术。     

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。     

塔河油田及周缘超深井井身结构优化设计

随着塔河油田及周缘勘探开发的深入及勘探领域的外扩,油藏埋深不断增加,原有井身结构开始显现出其局限性,并影响钻井提速和钻井安全。为解决这一问题,根据具体地层情况,结合"自下而上"和"自上而下"井身结构设计方法,根据地层压力分布情况和必封点确定表层套管、技术套管和油层套管的直径和下深,将四开井身结构简化为三开井身结构,将φ177.8 mm套管优化为φ193.7 mm套管,形成了适合塔河油田主体非盐区等地质条件相对简单区块超深井高效钻井的φ193.7 mm套管直下三开井身结构;采用φ265.1 mm或φ206.4 mm套管封隔盐膏层,形成了适合塔河油田主体盐体分布区超深盐层井优快钻井的"长裸眼穿盐"和"专封盐膏层"井身结构;采用φ273.1 mm(φ311.1 mm)、φ206.4 mm(φ241.3 mm或φ215.9 mm)等非常规套管-井眼尺寸,形成了适合地质条件复杂区块超深井安全钻井的井身结构。通过简化井身结构、优化套管直径及下深,实现了地质条件相对简单区块的钻井提速、提效目的;通过优化非常规井身结构,确保了在地质条件复杂区块的安全钻进。