松辽盆地深井钻井技术难点与对策

东北松辽盆地长岭断陷天然气资源丰富,火山岩发育,分布范围广,具有巨大的油气藏勘探开发潜力。该地区地质条件复杂,井壁稳定问题突出,深部地层研磨性强,可钻性差,机械钻速慢,钻井周期长,储层流体富含二氧化碳。为加快该地区的钻探进程,解决制约钻井提速的技术难题,分析了前期探井钻完井资料,明确了钻井过程出现的主要井下故障。通过钻井地质环境因素分析,系统分析了该地区的地层压力体系、地层岩石可钻性和地层岩石力学参数,为钻井工程设计、钻头选型和个性化设计、现场施工提供了科学的参考依据。通过采取优化井身结构、分层优选高效钻头、应用保护储层钻井液、试验应用钻井新技术等技术措施,该地区深井机械钻速得到了大幅度提高,达到了优质、快速、高效成井的目的。      

大牛地气田开发井钻井工艺技术研究与应用

大牛地气田储层特点是低压低渗低产,地层非均质性强、复杂情况多、地层可钻性差,以往的钻井工艺技术钻井周期长、机械钻速低不能适应气田开发的需要,因此,对钻井工艺技术进行研究,形成了一套快速、优质、低成本的钻井工艺技术,降低了气田开发成本、缩短了钻井周期、提高机械钻速和开发的经济效益。     

东海西湖凹陷安全高效钻井技术优化研究

东海西湖凹陷钻井作业钻井速度较慢,深部井段井下复杂情况频发,作业效率不高。为了增加东海西湖凹陷的钻井速度、提高钻井效率,在表层井段采取了减小井眼尺寸并建立力学模型分析下入深度的技术方案;优化了井身结构,减少了作业开次;中下部井段改用油基钻井液;使用了一体化钻具组合,优化了钻井参数。通过对表层提速、井身结构、钻井液性能、提速工具四个方面的技术进行了研究,形成了东海西湖凹陷安全高效钻井技术,能够提高机械钻速、增强井壁稳定性和井眼清洁能力、缩短钻井周期、降低深部地层的井下故障率。该项技术在东海西湖凹陷数个构造的10余口井进行了现场应用,与东海同期作业相比,全井段机械钻速提高20%,钻井周期缩短23%。该技术成果可以为海洋钻井提速提效提供行之有效的技术思路。     

川深1井超深井钻井提速关键技术

川深1井储层埋藏超深,陆相难钻地层研磨性强、可钻性差,大尺寸井眼提速困难,深部地层可钻性差、井身质量控制困难。为此,根据川深1井的地层特征,优化应用了一系列钻井提速技术:采用了气体钻井和泡沫钻井技术,以大幅提高机械钻速;采用了抑制泥岩水化膨胀的泡沫钻井液体系,以解决上部大尺寸井眼地层出水、井眼失稳及高效携岩的难题;采取了旋冲钻井技术、“孕镶金刚石钻头＋高速螺杆钻具”复合钻井技术钻进高研磨性地层,以提高钻井时效;采用了预弯曲动力学防斜打快技术,并配套高效PDC钻头和钻井参数优化,钻进深部难钻地层,以提高井身质量。川深1井钻井提速关键技术的应用,确保该井顺利钻至井深8 420 m完钻,创当时亚洲陆上钻井井深最深纪录,平均机械钻速提高至2.11 m/h,钻井周期缩短至475 d,取得了很好的现场应用效果,可为国内类似超深井高效钻井提供借鉴。      

负压脉冲钻井技术理论及方法

国内油气勘探开发逐渐向深部地层发展,钻井施工中遇到的地层更加复杂、坚硬,岩石可钻性级别不断上升,机械钻速大幅度下降。井底负压脉冲技术既可实现井底负压又可提高射流能量,因此在提高深部地层机械钻速上具有独到的优势。分析了负压脉冲钻井提高机械钻速的原理及特点,介绍了国内外具有代表性的几种负压脉冲工具的工作原理及特点,着重介绍了胜利油田MCP-178型机械阻断式脉冲钻井工具的研制与应用,对提高深部地层钻井速度,降低钻井成本具有重要意义。     

Vortex钻具组合在东海Ф212.7 mm井眼中的应用

东海气田油藏埋深大,岩石成岩度高,研磨性强,地层可钻性差。东海Ф212.7 mm井段为深部主力储层段,一般为大斜度井段和水平段,井眼延伸较长,轨迹复杂。常规钻具组合面临机械钻速慢,造成套管和钻具磨损严重、定向仪器经常出现因信号故障、扶正器磨损无法满足井眼轨迹控制要求,而被迫起钻更换钻具组合的问题。为改善上述难题,兼顾经济时效。首次在东海Ф212.7 mm井段使用Vortex钻具组合,取得了较好的使用效果。使用后,钻井机械钻速提高20%~100%,仪器故障率得到控制,井眼轨迹基本满足了地质油藏开发需要,获得了较好经济效果。文中通过Vortex技术在东海Ф212.7 mm井段的首次实际应用,全面对比与常规钻具组合的优缺点,得出了一些认识及需要改进的问题,为钻井作业提供借鉴。     

空气钻井技术在徐深21井的应用

大庆油田为给提高深层地层机械钻速提供科学依据，在徐深21井的泉头组2段以下非储层段进行了空气钻井试验。试验结果表明，空气钻井能大幅提高机械钻速，与常规钻井相比，纯空气钻井机械钻速提高4～6倍，充气钻井提高1倍以上，空气钻井井段的井斜控制在设计范围内，井径扩大率比常规钻井液钻井略大。这表明大庆油田外围深部地层稳定性良好，适合应用空气钻井技术。     

巴麦地区钻井难点分析与提速关键技术

巴麦地区是中国石化在西北地区的勘探开发新区,钻井过程中存在中上部地层阻卡严重,二叠系、石炭系井壁稳定性差,深部地层可钻性差、机械钻速低等技术难点。针对这些技术难点,进行了高压喷射钻井技术和优化水力参数的研究与现场试验,优选了钻头和螺杆类型,进行了涡轮复合钻井技术研究与现场试验,提出了微裂缝地层井壁稳定技术。结果表明:高压喷射钻井技术与常规钻井相比,平均机械钻速提高26.0%～29.3%;311.1和215.9mm井眼段采用优选的钻头,机械钻速分别提高29.0%和43.0%;二开和四开井段采用优选的螺杆,机械钻速提高27.0%～100.0%;高速涡轮复合钻井与常规钻井相比,机械钻速提高146.0%,与螺杆复合钻井相比机械钻速提高20.0%;中速涡轮复合钻井与螺杆复合钻井相比,机械钻速提高23.0%;应用微裂缝地层井壁稳定技术后未出现井壁失稳问题,实现了微裂缝地层安全钻井。     

风城井区高速涡轮配合孕镶金刚石钻头钻井技术

克拉玛依风城井区风城组地层厚度超过1000m,可钻性差,地层岩石抗压强度高,常规钻井周期长,机械钻速低;通过认真总结、分析前期涡轮钻具使用经验,结合风城组地层地质特点,通过优选孕镶金刚石钻头、优化钻具组合,强化钻井参数,首次在北疆深部硬地层成功试用涡轮钻具,初步形成了针对准噶尔盆地深部硬地层以涡轮钻具配合孕镶金刚石钻头为主要提速手段的技术方案。     

新型钻井提速技术在南海东部古近系地层应用

针对南海东部海域恩平组、文昌组等深部古近系地层压实程度大、岩石抗压强度高,并且含硬夹层较多,地层可钻性差难题,为解决钻井作业过程中出现钻头吃入困难、机械钻速低、钻头磨损严重、起下钻频率高等一系列问题,提高对钻井效率和钻井成本控制。该文以南海东部某区块为例,通过总结以往常规钻头使用效果,并综合地层可钻性开展分析,优选出一套复合冲击器配合专用PDC钻头组合的新型钻井提速技术,并在深部古近系难钻地层进行现场应用和验证。结果表明,该钻井提速技术与邻井同垂深、同层位对比,机械钻速显著提高,钻井效率大幅提高。该钻井提速技术的成功应用可为后续类似难钻地层的提速提效提供技术参考。     

东海西湖区块高温高压深探井井身结构优化

为解决东海西湖区块原有井身结构存在的问题及井壁稳定差、井下故障多等问题,参考海上常规探井自上而下的井身结构设计方法,根据地质必封点和地层压力分布确定技术套管的尺寸、层次和下入深度;根据地质目标、井控能力和完井测试要求确定表层套管和完井套管的尺寸和下入深度.优化后的井身结构为:φ508.0 mm表层套管下至井深600.00 m左右,封固不稳定地层并建立井口,提供充足的井控能力;φ339.7 mm技术套管加深下至井深2 400.00 m左右,封固不整合面和煤层等不稳定地层;φ244.5 mm技术套管加深下至井深4 000.00 m左右,封固压力过渡带,保证打开储层时具有良好的承压能力;同时,在2 400.00~4 000.00 m井段备用φ298.4 mm技术套管封隔特别复杂地层,避免深部出现小井眼井段和储层测试困难的现象.东海西湖区块的2口直井采用了优化后的井身结构,与采用原井身结构的邻井相比,优化后的井身结构成功封隔了复杂地层,有效减少了井下故障,避免了钻井工程事故的发生,实现了安全高效钻井.      

南海西部油田北部湾难钻地层钻井提速技术

根据北部湾盆地地质特征和以往现场钻井作业情况,分析了地层难钻的原因,总结了南海西部油田在提高机械钻速方面所做的探索和实践,结合北部湾盆地近期多口钻井的现场情况,提出了适用于北部湾盆地难钻地层的提速对策,并开发了一种应对该难钻地层的新型钻头,形成了一套北部湾难钻地层钻井提速技术。现场实践证明,应用该技术后,难钻地层机械钻速有较大幅度提高。该套钻井提速技术对南海西部油田钻井成本的控制具有十分重要的意义,也可为在类似地层进行钻井作业的现场施工人员提供技术参考。     

南海文昌区块深部地层旋转切削齿PDC钻头提速技术

针对南海西部海域文昌区块深部地层常规固定齿PDC钻头磨损严重、机械钻速较低的问题,研究了旋转切削齿PDC钻头提速技术。分析了文昌区块深部地层的钻井难点,基于地层和钻头磨损特征分析结果,用旋转切削齿代替常规PDC钻头肩部高磨蚀区的固定切削齿,并优化布齿,形成了适用于文昌区块深部地层的旋转切削齿PDC钻头,并在文昌区块3口探井进行了应用,结果表明,该钻头提速效果明显、单只钻头进尺长且出井钻头磨损评价良好。研究认为,旋转切削齿PDC钻头兼具攻击性和耐磨性,可有效提高南海西部海域文昌区块深部地层的机械钻速,建议在该区块和类似强研磨性地层推广应用。      

斧形齿PDC钻头的研制及其在东海的应用

东海多口井所用PDC钻头在深部地层钻进过程中出现了机械钻速低、进尺少的情况,钻头起出后发现PDC钻头切削齿磨损严重。为此,在详细分析东海深部地层所用PDC钻头使用情况的基础上,对PDC钻头进行机械设计和水力设计。在机械设计优化时,根据设计三原则和力平衡原则,从钻头冠部轮廓、布齿设计两方面对钻头机械结构进行优化。在水力设计优化时,以ANSYS软件分析作为主要优化手段,对喷嘴和排屑槽进行优化设计。通过分析斧形齿的性能优势,以室内性能测试数据为依据,研制了斧形齿PDC钻头。东海X1井和Y8H井的应用情况表明,斧形齿PDC钻头机械钻速分别提高了15.11%和26.65%,钻头出井评价磨损轻微。因此,斧形齿PDC钻头可提高东海深部地层的钻进效率。     

东海井身结构优化与钻井提速技术

为了节省东海油气田勘探开发成本、降低新建油气田经济开发门槛、提高机械钻速、实现钻井降本增效的目的,针对东海地层中12-1/4 in井段裸眼段长、夹层多、可钻性差、井壁容易失稳,导致起下钻困难、划眼时间长、井壁坍塌及卡钻等诸多钻井难题,进一步优化表层井眼尺寸,对深部井身结构简化,并创新引进了等壁厚马达、水力振荡螺杆、一体化复合提速工具等钻井提速工具,形成了配套提速技术。现场应用显示,2018年全井平均机械钻速较“十二五”末提高55%,深层提高72.2%,提速降本效果显著。研究成果有效保障了油气井低成本、安全、高效勘探开发,对边际油气田的开发、老油田挖潜以及探井降本具有广阔的应用前景。     

大庆深层钻井提速技术

为提高大庆深层钻井速度,加快勘探开发进程,开展了大庆深层钻井提速技术研究。借鉴国内外深层提速技术成果,分开次、分层段制定了不同的提速对策,建立了大庆深层自上而下的钻井技术序列。二开井段优选应用T1951DB型、CK506型、CK606型等PDC钻头,全部实现PDC钻进,施工周期控制在25.00 d以内;三开井段分析对比了液动旋冲工具、涡轮钻具、气体钻井3种提速技术的现场试验效果,确定了气体钻井适用井段最短长度为900.00 m,液动旋冲提速工具适用于岩石可钻性级值小于7的井段,涡轮钻具主要用于岩石可钻性级值大于7的硬地层。大庆深层提速技术在19口井进行了应用,平均钻井周期缩短48.60 d。研究结果表明,大庆深层钻井技术序列的建立,解决了大庆深井钻井提速技术单一、集成应用少、整体提速效果不明显的问题。      

PDC钻头旋转齿技术在南海东部西江区块深部地层应用

南海东部西江区块深层古近系地层因地层可钻性较差、机械钻速(ROP)偏低、单只钻头进尺短,造成钻井周期长、作业成本高、井眼浸泡时间长、钻具遇阻和卡钻等复杂情况。为提高深部地层钻井作业效率,此文分析了西江区块地层特点以及常规PDC钻头在深部地层作业的缺陷,针对性地提出PDC钻头旋转齿钻头技术,该项技术很好地解决了机械钻速低和单只钻头进尺短的难题,在西江区块探井中应用,取得了显著的效果。井段平均ROP较邻井同井段提高31.46%,一趟钻完成进尺为1 421.0 m的作业井段,行程钻速为8.91 m/hr,整体行程钻速相比邻井平均水平提高89.57%,有效提高了古近系地层钻井效率,在该区块具有良好的推广价值。     

东海某井压差卡钻原因分析及处理措施

东海油气田高压低渗特点突出,钻井液密度过低不利于井控安全,而钻井液密度过高又会导致较高的压差,诱发压差卡钻、卡电缆等工程事故。此文从井身结构、地层压力、钻井液密度、井眼轨迹等方面探究东海某井φ215.9 mm井段压差卡钻发生的原因,简述解卡处理过程,进而针对高压低渗地层的钻井施工以及压差卡钻的预防和处理提出合理化建议,可以为东海同类地层的钻井施工以及有效避免和解除压差卡钻提供参考。