VTK垂直钻井技术在川东地区的应用

四川盆地川东高陡构造区内的侏罗系沙溪庙组-下三叠统嘉陵江组地层岩性组合复杂、软硬交替频繁,属于典型的易井斜地层,采用常规的防斜技术虽能防斜,但因钻井参数受限,严重影响了机械钻速的提高。VertiTrak是贝克休斯公司最先进的垂直钻井系统,它是综合了闭环旋转导向系统、高性能X TREME马达、可靠的随钻测试等3种技术而开发出来的一种闭环自动垂直钻井系统（简称VTK垂直钻井技术）。在川东地区试验应用了VTK垂直钻井技术,同时强化钻井参数、优化钻井液防塌及流变性能。结果表明,试验获得了成功：①在已经发生井斜的井段用VTK工具进行正常钻压钻进,较快地实现了井眼轨迹的平稳降斜;②纠斜任务完成后,正常钻压钻进过程中实现了稳斜防斜;③VTK垂直钻井防斜打快效果显著--钻压达25 t,机械钻速提高50%～60%,钻井周期缩短30%以上。该方法为实现川东高陡构造区沙溪庙组-嘉陵江组长段易斜地层的防斜打快探索出了一条新途径。     

φ311mm自动垂直钻井系统在宣页1井的应用

宣页1井的地质构造具有地层倾角大、各向异性、可钻性差及自然造斜能力强等特点,采用多种传统防斜钻具组合钻进,依然无法较好地防止井斜。为此,研制了φ311 mm自动垂直钻井系统。该钻井系统包括稳定平台及防斜纠斜执行机构2部分,可以有效解决高陡构造及大倾角地层的防斜打快问题,能够完全释放钻压,在保证井斜精度的前提下,可大幅度提高机械钻速,缩短钻井周期,降低钻井成本。该系统在宣页1井的应用中总进尺210.88 m,纯钻时间64 h,机械钻速3.29 m/h,与传统钻具相比,钻速提高114%,并收到明显的纠斜效果。     

贝克休斯垂直钻井系统在大湾1井的应用

大湾1井在钻进千佛崖组到须家河组地层时,由于地层倾角较大,自然造斜能力强,从而造成其井斜很难控制,采用常规纠斜钻具组合亦不能有效控制井斜,井斜控制十分困难,钻速极慢。为了解决上述问题,在该井从1828．96m千佛崖组开始试验使用贝克休斯公司的VertiTrak垂直钻井系统。介绍了现场应用情况,分析了VertiTrak垂直钻井系统的应用效果,指出了应用中需要注意的问题。实践表明：应用VertiTrak垂直钻井系统能够较好地解决钻井提速施工中井斜与钻压之间的矛盾,提高机械钻速并缩短钻井周期。     

Power V垂直导向钻井技术在普光7井的应用

四川盆地川东普光构造地层倾角大，特别是上部陆相地层，岩性多变，砂岩、泥岩、页岩互层频繁，井斜非常突出。被动防斜技术在川东普光高陡构造钻探过程中受其内在力学性质影响，无法实现防斜打快。而Power V“全自动化”旋转导向垂直钻进工具，在钻进时会自动追踪井斜变化，自动设定和调整工具侧向力，使井眼轨迹快速返回垂直状态。在高陡构造地层钻进中，有效地解决了防斜和加大钻压之间的矛盾，可大幅度地提高钻井速度。以Power V垂直导向钻井系统为代表的主动防斜技术，通过在普光7井的应用，证实了其在保证井身质量的前提下可最大限度地提高机械钻速。     

BH-VDT5000垂直钻井系统在克深207井的应用

保证油气井上部井眼垂直,对油气开采非常重要。经过数年技术攻关实践,渤海钻探工程技术研究院成功研制了BH-VDT5000型垂直钻井系统。文章介绍了塔里木油田克深207井应用BH-VDT5000垂直钻井系统防斜打快的实钻情况。克深207井是塔里木油田山前高陡构造上的一口开发评价井,地层倾角在60°左右,设计井深6960m。二开以转盘方式钻进,采用BH-VDT5000垂直钻井系统防斜打快,完钻井深1804.5m,垂钻进尺1569.5m,下部井段井斜控制在0.20°以内,全井段井斜小于1.00°。与同区块、同井深、同样采用转盘钻井的邻井机械钻速对比,机械钻速提高35%以上,防斜打快效果显著。     

VTK垂直钻井系统在大湾1井的应用

大湾1井在钻遇推覆体地层时,地层倾角变化大,自然造斜能力强,采用塔式钻具、钟摆钻具、大尺寸PDC钻头等多种防斜技术,其结果是井斜控制十分困难、钻井速度极慢;利用弯螺杆＋转盘钻井复合技术,虽然钻井速度有一定的提高,但仍不能达到提速的目的。为提高机械钻速,引进贝克休斯的VTK垂直钻井系统,较好地解决了井斜与钻压的矛盾,现场应用表明,在易斜地层中使用该工具,可以有效控制住井斜,解放钻压,大幅提高钻井速度。     

塔里木博孜区块超深井自动垂直钻井难点与技术对策

塔里木盆地博孜区块属于典型的山前高陡构造,地层倾角大、自然造斜能力强、防斜打直难,采用常规的防斜打直技术难以保证井斜控制效果。为此,分析了自动垂直钻井技术在博孜区块超深井的应用难点,针对博孜区块上部砾岩地层的井下钻具振动大、防斜打直难等情况,开展了减振优化、超深井信号传输和防斜打直工艺优化等方面的技术研究。BZ1501井一开198～417及565～1 000 m井段应用了自动垂直钻井系统,两趟钻累计工作循环时间281 h,平均机械钻速2.43 m/h,井斜角0.2°,与该井应用常规钟摆钻具组合及BZ18井应用自动垂直钻井系统相比,工作寿命长,机械钻速快,井斜控制效果好。现场应用表明,超深井防斜打直钻井技术在塔里木博孜区块的钻井提速效果较好,可以在该区块推广应用。      

准噶尔盆地火成岩钻井提速难点与技术对策

针对准噶尔盆地火成岩地层钻井现状、地层特点以及钻井技术难点,开展了气体钻井、欠平衡/控压钻井、复合钻井、自动垂直钻井、井下减振增压破岩工具以及随钻封堵钻井液等多项提速技术适应性分析。分析结果表明,欠平衡/控压钻井技术通过精确控制井眼环空的钻井液柱压力剖面,能减少钻进过程中的岩屑压持效应以及起下钻期间环空循环压耗消失的影响,有利于火成岩地层的井壁稳定并提高机械钻速;气体钻井是解决火成岩地层机械钻速慢、井漏情况复杂的首选技术。建议针对不同火成岩区块开展井壁失稳机理研究,并尝试高效钻头配合井下减振增压破岩工具以提高火成岩地层机械钻速,进一步探索有效解决火成岩地层钻井提速难点的技术手段。     

VertiTrak垂直钻井技术在高陡构造天东004-X3井的应用

天东004-X3井属川东地区山前典型高陡构造井,地袁实测地层倾角高达80度,相邻沙坪场构造井,在采取8～12kN钻压吊打情况下,井斜仍达到了6．3°～10．3°,且平均机械钻速仅1．15m／h。天东004一X3井在采用美国贝克休斯的VertiTrak垂直钻井技术后,取得了平均机械钻速3．63m／h、全试验井段井斜角控制在1°以内的“防斜与提速”双重效果。文中重点介绍垂直钻井系统在天东004-X3井的应用情况,并对比分析所取得的综合经济效果和应用前景。     

VTK垂直钻井技术在海拉尔油田的应用

海拉尔油田地层倾角大、地下断层多、自然造斜能力强,采用轻压吊打或弯螺杆纠斜方法,不能解决井斜等问题。为此,引进了贝克休斯的VTK垂直钻井系统,同时优选了与其相适应的钻头、钻具组合及钻井液体系。该技术现场应用15口井表明,在易斜地层,可以有效控制井斜、解放钻压,全面提高机械钻速。     

五宝场地区快速钻井综合技术研究

川东北五宝场地区钻探工作始于1996年，完钻4口井（渡5、渡21、渡22、渡23井），其中获得工业性气产能的有2口井（渡5、渡21井），但沙溪庙组气藏基本处于未开发状况。五宝场构造地层倾角小、浅气层井地层较复杂、地层孔隙压力、地层破裂压力、地层坍塌压力剖面不全、钻井液密度窗口窄，且该区所钻的定向浅层气井靶区方位较窄、井斜控制难度较大，特别是产层，漏失后可能出现井涌或井喷，严重影响了建井周期。为此，在该区后续钻井过程中，通过优化钻井参数、优选钻井液体系、合理选用钻头、优化井身结构设计以及系列综合钻井技术调整，机械钻速由原来的1.57 m/h提高到了7.43 m/h。建议在该区浅井定向钻井中，采用双扶正器组合，不仅能安全钻达靶区，同时可大大提高机械钻速。     

“垂直钻井工具+等壁厚螺杆”提速钻具组合先导性试验

为有效解决库车山前井因高陡构造、高含砾石及地层各向异性导致的井斜控制难、钻头涡动及钻具黏滑问题,塔里木油田在克深A井盐上高含砾石地层康村组、吉迪克组应用了“垂直钻井工具+等壁厚螺杆”提速钻具组合。优选了适用于库车山前地区的输出功率高、性能稳定、处理复杂能力强的螺杆钻具,并通过钻柱力学及水力学优化设计解决了与垂直钻井工具的配套问题,实钻过程可用钻压高、扭矩平稳、机械钻速快,能够有效控制井斜并改善钻头涡动、钻具黏滑等非正常钻进状态,达到了解放钻压、保护钻头和提高破岩效率的目的,相比邻井同层位同井段机械钻速、单趟钻进尺分别有75%~262%、51%~134%的提高。验证了“垂直钻井工具+等壁厚螺杆”钻具组合在库车山前高陡含砾地层的提速应用可行性,可在库车山前井盐上地层规模推广使用。     

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。     

川西海相难钻破碎地层超深水平井轨道设计

川西海相气藏平均埋深超6 000 m,增斜段钻遇的须二段—小塘子组地层属铁质胶结,岩石致密,可钻性级值大于8,机械钻速仅1.19 m/h;储层雷口坡组层理发育,局部区域破碎严重,井壁易失稳。针对后期大规模开发以大斜度定向井和水平井为主的现状,提出了一种基于川西海相工程地质特征,以造斜点优选、造斜率分层设计为核心的四增剖面设计思路:以降低难钻地层须家河组—小塘子组的造斜率或进尺作为造斜点优选原则;第一增斜段造斜率降至10~15 (°)/100 m,以提高定向效率;第二增斜段钻遇地层马鞍塘二段可钻性相对较好,以快速增斜、扭方位为主;第三增斜段钻遇地层马鞍塘一段,为提高机械钻速降低造斜率;第四增斜段钻遇地层马鞍塘一段底部至目的层雷口坡组,在保证矢量入靶要求下尽量设计低造斜率。该设计方案可以提高定向效率并降低安全钻井风险,对下一步川西海相超深水平井安全快速钻井具有借鉴意义。     

国产自动垂直钻井系统的改进与优化

高陡构造及岩性变化复杂条件下的井斜问题一直是困绕钻井工作者的一大技术难题。中国石化南方探区河坝、普光等构造的岩性变化频繁,地层倾角大,自然造斜力强,井斜控制十分困难,极易发生井斜,严重制约了钻井速度的提高。国外自动垂直钻井系统在该地区进行了多井次的应用,效果良好,在控制井斜的同时大幅度提高了钻井速度,较好地解决了钻速提高与井斜控制之间的矛盾。但国外自动垂直钻井系统服务价格昂贵,钻井成本居高不下。为了降低钻井成本,决定在该地区应用中国石化自主研发的捷联式自动垂直钻井系统。然而,该系统在之前的现场试验过程中暴露出降斜、提速效果不明显等问题;经过原因分析,对系统进行了进一步的改进与优化,之后又进行了2井次的现场试验,显示出非常好的防斜打快效果,为系统的推广应用打下了坚实的基础。     

大庆海拉尔油田钻井提速难点与对策

大庆海拉尔油田地层倾角大、断层多、研磨性强、可钻性差,存在钻井速度低、防斜打快矛盾突出、钻井周期长等问题,严重影响了海拉尔油田勘探开发进程。为了提高海拉尔油田钻井速度,缩短钻井周期,针对海拉尔地区的地质特征,开展了提速配套技术攻关。通过统计海拉尔油田已钻井资料和分析地层的特殊地质特征,找出了影响该油田钻井速度提高的主要因素,在井身结构优化设计、优选钻头、强化钻进参数、采用复合钻井技术、应用垂直钻井工具等方面进行了深入分析和研究,制定了合理的技术措施,并进行了现场试验,钻井速度提高26%以上,钻井周期缩短23%以上。这表明海拉尔油田钻井提速配套工艺技术对于该油田的高效开发具有重要意义,但还需加强高效钻头和高性能动力钻具的研制与引进,以及钻井新技术的应用,以进一步提高钻井速度。      

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。      

川中古隆起北部蓬莱气区多层系天然气勘探突破与潜力

近3年,四川盆地相继在川中古隆起北斜坡上震旦统灯影组二段和四段、下寒武统沧浪铺组一段、二叠系茅口组二段取得勘探突破,继安岳气区发现之后形成了新的万亿立方米级大气区——蓬莱气区。受大型张性走滑断裂、古裂陷槽、台缘带联合控制,蓬莱气区纵向上发育多层系规模化烃源岩、储集层及断控岩性圈闭;良好的"源-储"配置和垂向输导通道促进了多层系油气高效充注;"古隆今斜"的构造演化保证了油气高效汇聚;多层系直接盖层和区域盖层的发育为油气提供了良好的保存条件。得益于成藏要素在时间和空间上的良好配置,蓬莱气区震旦系—二叠系形成了特有的斜坡区深层—超深层、多层系、海相碳酸盐岩立体成藏模式——"立体供烃、立体成储、立体输导、早油晚气、立体成藏"。蓬莱气区多层系天然气勘探突破不仅大大拓宽了四川盆地深层—超深层天然气勘探领域,也证实了在历经多期构造运动后,古隆起斜坡部位的超深、超老地层仍具有形成规模性天然气聚集的潜力,对进一步深化四川盆地超深层天然气勘探具有重要指导意义。