页岩水平井用高性能油基钻井液研究与应用

国内页岩油气水平井用油基钻井液(OBM)存在切力低、流变性能差等问题,难以完全满足页岩油气长水平井钻井施工井壁稳定与井眼清洁的技术要求。针对上述问题,在借鉴国外先进技术的基础上,开展了页岩油气水平井用OBM体系构建,在研发核心处理剂的基础上,形成了一套高性能油基钻井液体系,对其综合性能进行了系统研究,该钻井液体系整体性能指标达到国外同类钻井液体系水平。该油基钻井液在彭页2HF井水平段钻进中进行了成功应用,并创造了国内陆上页岩气水平井水平段和水平位移最长的新纪录。高性能油基钻井液技术的成功研究与应用,提高了我国高性能油基钻井液技术的自主化水平。      

CB6D-P3海水水平井钻井液技术

CB6D-P3井是胜利油田在渤海海域埕北6D区块为开发潜山油藏打的第1口水平井,为满足安全钻井、保护油层和海洋环境的需要,设计了改性天然高分子钻井液体系(水平段前)和海水无固相钻井液体系(水平段),对该钻井液体系的常规性能、抗温性和生物毒性进行了室内评价。室内试验和现场应用表明,改性天然高分子钻井液具有良好的抑制性、润滑性和岩屑携带效果;无固相海水钻井液体系具有抗温、抗盐、稳定性好等特点,满足了携岩要求,具有较好的润滑性能,起下钻顺利,较好地满足了海上水平井的施工要求。目前采用该套钻井液体系已钻完2口水平井,总结积累了一套系统的海上潜山油藏钻水平井的技术资料和施工经验,为今后在该地区大面积推广水平井技术打下了良好的基础。     

三塘湖地区弱凝胶钻井液技术研究与应用

吐哈盆地三塘湖油田马朗凹陷长水平段水平井钻井过程中,复杂事故频出,井壁稳定性差、环空悬砂携砂和井眼清洁能力差等问题突出。针对该地层钻井复杂事故,开展弱凝胶钻井液技术研究,通过室内评价试验,该钻井液体系具有良好的流变性能、抗温能力、抗污染能力和润滑性能。现场应用结果表明,弱凝胶钻井液解决了该区块的储层保护和井壁稳定问题,与邻井相比,机械钻速提高了32.56%,平均建井周期缩短了31.79%。     

新疆玛湖区块2000 m长水平段水平井钻井技术

近年来,为应对低油价形势下的规模效益开发,新疆油田玛湖区块迫切需要进一步增加水平段长度,以提高水平井单井产量。因此,新疆油田在玛湖区块Ma HW1325水平井上开展了2 000 m长水平段的钻井试验。针对该井超长水平段钻井所面临的钻压传递困难、井眼清洁困难、井壁稳定难度大、钻井提速难度大、固井完井难度大等突出问题,通过优化井眼剖面、加装旋转导向工具、优选钻头、采用类油基钻井液体系和韧性水泥浆体系等多项技术对策,有效实现了水平段的顺利延伸和钻井提速目标。Ma HW1325水平井完钻时水平段长达2 000 m,创下了新疆油田水平井钻井水平段长度的新纪录。     

烷基糖苷衍生物钻井液研究及在长宁H26-4井的应用

针对川南页岩气地层特点,长水平井的钻井要求,研发了一种新型的水基钻井液体系-烷基糖苷衍生物(ZYAPD)钻井液体系,并通过室内评价了其基本性能、井壁稳定能力、润滑性。结果表明,该钻井液体系具有良好的流变性能,高密度条件下高温高压失水小于5 mL;90℃条件下对露头页岩岩心连续浸泡,ZY-APD钻井液在50 d内与油基钻井液井壁稳定能力相当;润滑系数小于0.1。该钻井液在长宁H26-4井的应用过程中,井壁稳定、携砂效果及润滑性能良好。该体系较好满足了页岩气水平井钻井施工技术要求。     

FLO-PRO无固相钻井液在冀东油田水平井中的应用

冀东油田勘探开发的主要手段是水平井钻井,为满足水平井钻井、保护油层和保护环境的三重需要,在储层钻进中应用了FLO-PRO无固相钻井液.该体系是一种弱凝胶钻井液,专为水平井的储层保护而设计.介绍了该钻井液的技术特点和现场应用情况,并对其性能进行了评价.在冀东油田陆上油田4个区块的应用表明:FLO-PRO无固相钻井液性能稳定,油层保护效果好,流变性独特,携岩能力强,是适用于水平段钻进的优良钻井液,并且对环境影响小,满足冀东油田环境保护的要求.     

长水平段水平井钻井技术在ZC1井的应用

ZC1井是一口长水平段水平井,目的层为长6储层。针对长6储层埋深浅、水平段和裸眼井段长、井眼清洁困难以及井壁稳定困难等技术难题,应用胜利油田发展成熟的长水平段水平井钻井关键技术,主要包括长水平段水平井井眼轨道优化设计技术、基于井斜趋势角的钻具组合优选技术、摩阻扭矩实时监测技术、井眼轨迹控制技术、保持井眼清洁和高效润滑的钻井液技术以及地质导向技术,实现了长6储层的有效开发,同时也验证了长水平段水平井钻井技术的可靠性和先进性。该钻井技术的应用为ZB区块油田后期成功开发低渗低孔油气藏提供了宝贵的技术经验。     

沧东凹陷致密油气藏水平井钻井关键技术

为了提高沧东凹陷致密油气藏长水平段水平井的钻井安全和效率,分析了地层特点及钻进中面临的摩阻扭矩大、井眼轨迹控制难度大、紫红色泥岩地层钻速低和石膏层污染钻井液等技术难点,进行了井身结构优化、井眼轨道设计和井眼轨迹控制方式优选、钻井设备及工具优选、钻井液体系优选和性能优化、提速提效技术措施选择及套管安全下入方式优选,形成了沧东凹陷致密油气藏水平井钻井关键技术。在GD1701H井和GD1702H井的现场试验表明,该钻井关键技术可以解决沧东凹陷致密油气藏水平井钻井存在的技术难题,满足安全高效钻井的需求。综合研究认为,沧东凹陷致密油气藏水平井钻井关键技术应用效果良好,可为该类油气藏水平井钻井提供技术支持,建议进行推广。      

吉木萨尔地区致密油藏水平井优快钻井技术

吉木萨尔地区油层属于低渗、超低渗油气藏,针对该地区油藏的地质特征和钻井特点,在钻井方案中融入"最优化储层改造"思路,优化水平井井眼轨道设计;通过对井震资料、邻井及导眼井的岩性、含油性对比分析,动态跟踪水平段井眼轨迹控制,确保油层钻遇率;优选钻头及辅助提速工具,建立了区块钻头序列和配套提速技术,实现了全井快速钻进;通过测井资料进行水平井井眼稳定性分析,优选钻井液体系和优化钻井液性能,实现了ф152.4 mm小井眼长水平段的安全钻进,最终形成了一套有特色的吉木萨尔凹陷致密油藏的水平井优快钻井技术,为十亿吨级的昌吉油田开发提供了坚实的技术保障。     

长庆致密油3000 m长水平段三维水平井钻井技术

长水平段水平井可增加压裂改造段数、提高开发效率,是致密油高效开发的重要手段。长庆致密油3 000 m长水平段水平井存在裸眼段变长、摩阻扭矩增高、水平段延伸及长水平段固井难度增加等问题,文章通过优化井身结构与轨迹控制,改进钻井液润滑减阻性能、优选延长水平段钻井工具、引入固井辅助工具等手段,降低三维消除偏移距后轨迹拐点对钻井的影响,有效延长了水平段,确保固井质量,实现了3 000 m水平段水平井安全快速钻井,效果显著。2018年现场试验完成NHx-x井,水平段长3 035 m,位垂比为2. 03,钻井周期32 d,机械钻速16. 96 m/h,砂岩钻遇率86. 5%,创长庆油田油井水平井水平段最长记录。     

涪陵页岩气田钻井关键技术

涪陵地区地质条件复杂,导致钻井机械钻速及钻井周期差别大、井下复杂情况时有发生。为了实现优质快速钻井,中国石化发展了适合涪陵页岩气田地质特点的系列钻井关键技术,通过攻关研究与现场实践,先后形成了涪陵页岩气钻井工程优化设计技术、浅层直井段快速钻井技术、二开定向井段快速钻井技术、丛式水平井三维井眼轨迹控制技术、适应于涪陵页岩地层长水平段钻进的油基钻井液技术、页岩气储层长水平段油基钻井液水平井固井技术、复杂山地条件"井工厂"钻井技术等,基本形成了适用于涪陵页岩气田的钻井工程技术体系。与此同时,在钻井中又出现一些新问题,为此提出了涪陵页岩气田钻井技术的发展建议,以期为国内类似页岩气区块的钻井提速降本提供借鉴。      

长水平段水平井钻井技术难点分析及对策

长水平段水平井拥有直井和一般水平井无法比拟的技术优势。然而由于其水平段较长、钻遇岩性的复杂多样、钻井液和钻具与地层接触时间长等因素使得在钻进和固井过程中存在很多技术难题。为提高长水平段水平井的钻井技术水平,首先对钻进和固井中的技术难题做了归纳总结,再对不同的技术难题做了原因分析,认为长水平段水平井的钻进技术难题主要由水平段过长造成,而固井技术难题主要是由水平段延伸方向与套管和水泥浆的重力方向垂直或近似垂直造成;最后结合现场实践提出了优化井眼轨迹,优化钻井液、水泥浆性能,优化钻进、固井工具组合,优化套管下入方法等技术措施,提高了钻进效率和固井质量,对今后长水平段水平井的钻进和固井施工有一定的指导作用。     

国内3 000 m长水平段水平井钻井实例与认识

超长水平段水平井技术已经成为低渗透、非常规油气资源开发的重要技术保障,国内已钻成了多口3 000 m及以上长水平段水平井。由于水平段过长,导致摩阻扭矩大、井眼轨迹控制难、井眼清洁困难、钻压施加难、井壁稳定性差等问题。针对这些难点梳理了3 000 m及以上长水平段水平井钻井的关键技术,包括井眼轨道优化设计、井眼轨迹控制、钻井液性能提高、降摩减阻和“一趟钻”等。在此基础上提出了3 000 m长水平段水平井技术发展方向,以助于提高该技术的应用效果和技术整体水平。     

阿姆河右岸B区巨厚盐膏层大斜度井安全钻井

为提高单井产能,实现高效开发,阿姆河右岸 Ｂ区块采用大斜度井和水平井钻井。但该区块地质条件复杂,储层压力高、气藏埋藏深、盖层盐膏层厚,存在次生气藏和高压盐水层,大斜度井和水平井的钻井难度大,对钻井液性能和井眼轨迹控制均提出更高要求,需要针对巨厚盐膏层大斜度井定向井段进行优化设计,降低施工风险。文章构建了目标区块钻井的岩盐蠕变模型,计算出了安全钻进时间和钻井液密度,优化了钻井液性能及体系,同时,综合考虑目标气藏埋深、盐膏层稳定性和造斜工具能力,优化了盐膏层大斜度井水平段段长、井眼轨迹和井身结构,确定了盐膏层中上盐层造斜的方案     

长水平段水平井钻井技术难点探讨

应用长水平段水平井钻井技术可提高油气采收率和产量,但长水平段水平井钻井作业面临着更多的技术难点,钻井工艺较复杂,对钻井工具性能要求更高。加强对长水平段水平井技术的研究,分析钻井难点并提出解决对策,对提高长水平段水平井钻井质量具有重要作用。     

川西首口水平深井钻井难点与技术措施

通过对川西首口水平深井X21-1H井的分析,介绍了该区块钻水平井存在直井段防斜难度大、斜井段及水平段钻井液携砂困难、地层可钻性差及井控风险大等难点。针对上述难点,从井眼轨迹控制技术、钻具组合的选择、钻井液性能优化及配套快速钻井技术等方面介绍了该井所采用的主要钻井技术。认为直井段的防斜打直、良好的井眼轨迹以及钻井液优良的携砂护壁性是钻水平井成败的关键。     

四川盆地涪陵地区页岩气高性能水基钻井液研发及效果评价

目前油基钻井液本身存在的环保性能不足、成本过高、工艺复杂等缺点,以及常规的普通水基钻井液体系的页岩井壁稳定性和润滑性不能满足页岩水平井钻井需要的问题。研制并构建了一套由成膜封堵剂、抑制剂和类油基润滑剂3种主剂所组成的高性能水基钻井液体系。该钻井液体系具有良好的页岩井壁稳定性、与油基钻井液相当的封堵、润滑性能、生物毒性低、水基钻屑可以直接排放。这种页岩气高性能水基钻井液体系能够满足涪陵页岩气田钻井中长水平段的应用要求。     

致密气藏超长水平段井钻井液技术研究与应用

为推动长庆油气田产业开发,探索致密气高效开发模式,拓宽致密气有效开发下限”为目标,增大储层钻遇率,加大部署水平段超过2500m井段,随着水平段井段的延伸,面临钻井液携砂、钻具摩阻大幅增加、泥页岩浸泡增大,井壁稳定难度大等技术难题。针对钻井中出现的技术难点研发了一套高粘切、强润滑的水基钻井液CQSP-RH,该体系在长水平段使用中突出高效润滑性和抑制性,钻柱和套管下放摩阻、钻进扭矩降低明显。2020年完成两口超长水平井,水平段分别长3321m、4118m,两口超长水平段井的顺利实施表明,该水基钻井液体系具有优良的携砂效果和高效润滑稳定性,可保证长水平段安全施工。     

锦27-平1稠油水平井钻井液、完井液研究

根据锦27块大凌河油层岩性及低渗稠油油藏特点，以及水平井钻井施工要求。钻井过程中大斜度段选用低土相硅聚合物钻井液体系，水平段选用无土相复合盐水聚合物完井液体系。结果表明，上述钻井液、完井液体系不仅满足了水平井大斜度段防塌防漏、井壁稳定和清洁井眼要求，而且满足了水平段油层保护要求，获得了良好的生产效果。     

苏里格气田桃7井区水平井斜井段和水平段适用钻井液体系

鄂尔多斯盆地苏里格气田桃7井区钻探目的层为二叠系石盒子组盒7段,该区块内石千峰组和石盒子组地层（简称“双石层”）极易吸水膨胀进而引起井壁失稳和钻头泥包等井下复杂情况。针对上述难题,以室内研究为技术支撑,主要考虑抑制性、润滑性能及流变性能,分别研制出了钾盐聚磺钻井液体系和强抑制低伤害暂堵钻井液体系。在该井区内一口水平井（桃7-17-19H井）所进行的实验结果表明：钻进该水平井斜井段所采用的钾盐聚磺钻井液体系具有良好的抑制性能和井眼净化能力,成功解决了因泥页岩水化膨胀而引起的缩径扩径、坍塌掉块、高摩阻大扭矩、钻头泥包等技术难题;第三次开钻水平段所使用的强抑制低伤害暂堵钻井液体系同样表现出众多优点--性能稳定、失水量低、润滑防卡性能良好、暂堵效果显著、能有效保护储层。桃7-17-19H井完钻井深4 360 m,其中水平段长900 m,钻井周期39.25 d,并获得无阻流量108×10⁴ m³/d的高产气流。应用效果表明：上述钻井液体系适用于桃7-17-19H井,保证了钻井施工安全,大大提高了机械钻速,创造了苏里格气田水平井钻井周期最短的纪录,值得推广。