阿姆河右岸复杂碳酸盐气藏上覆巨厚盐膏层优快钻井技术

阿姆河右岸钻遇地层具有浅层高压次生气藏、高压盐水层、高压目的层、高产储层、巨厚盐膏层等"四高一厚"的特征,高压层及巨厚盐膏层安全快速钻进、缝洞型高压储层保护难度大,严重影响高效安全钻井。为了实现稀井高产、高效开发的目的,需要大规模实施大斜度井整体开发,由于目的层上覆巨厚盐膏层,导致造斜段增斜段均在盐膏层中,对井眼轨迹控制提出更高要求。针对上述钻井技术瓶颈及生产需求,开展了分段式地层压力预测、井身结构优化、井眼轨迹优化及钻井液体系优选等技术攻关与研究,形成了浅层次生高压气藏安全钻井、巨厚盐膏层大斜度井钻井、高压缝洞型气藏及上覆巨厚盐膏层钻井流体等特色技术,基本解决了长期困扰阿姆河右岸气田开发的钻井技术难题。     

聚磺饱和盐水钻井液技术在土库曼阿姆河右岸的应用

针对土库曼阿姆河右岸地区侏罗系上统长段盐膏层特点,为满足现场钻井液施工需要,通过室内实验,确定了防止大段盐膏层对钻井液污染的聚磺饱和盐水钻井液配方及性能参数,制定出了相应的现场应用技术对策;现场应用表明,该钻井液技术有效地解决了长段石膏及盐层钻进中盐膏层的蠕变、钻井液的抗盐、钙污染和控制高压盐水浸等难题,实现了石膏及盐层段的安全顺利钻进,形成了一套有效应对阿姆河地区大段盐膏层的钻井液技术.     

土库曼斯坦超高压巨厚盐膏层和恶性漏失性产层钻井技术

土库曼斯坦阿姆河右岸气田Ｈｏｊｇ－２１井在巨厚盐膏层内钻遇超高压盐水透镜体,出现大产量高压盐水溢流,压井过程中多次发生井漏;在储层钻进中,钻遇垂直裂缝发育、密度窗口极窄、井漏和出气同层的地层而险象环生。阿姆河公司结合实际情况,应用成熟的盐膏层钻井、随钻堵漏、桥浆堵漏、凝胶堵漏和水泥堵漏等工艺技术,安全顺利完成了钻井任务。该井的成功钻探,完善了阿姆河右岸探区内的安全钻井技术,是阿姆河公司在超高压钻井技术领域取得的重大突破,在超高压巨厚盐膏层及恶性漏失性产层中实现安全钻井积累了宝贵的经验。     

阿姆河右岸定向探井钻井关键技术探索与应用

阿姆河右岸区域地面和地质情况均很复杂,具有地层压力高、盐膏层厚和储层埋藏深等特点,且无定向钻探的经验借鉴。鉴于此,通过对地质情况研究、地层压力预测和对潜在复杂情况的分析,确立了定向探井的4层套管井身结构,并完善了适用于巨厚盐膏层的抗盐钻井液技术。通过对已钻井钻遇高压盐水的情况进行分析,优化了井眼轨道设计方案,将造斜点设置于盐膏层以上,在可能出现高压盐水的上盐层底部完成定向增斜,这样即使钻遇高压盐水,仍可采用稳斜或降斜方式钻达目标靶点。定向探井钻井技术已在3口定向探井上顺利应用,生产时效均达到95%以上,其中2号井日产量超过100万m~3。应用结果表明在阿姆河右岸实施定向探井钻井可行。     

土库曼斯坦阿姆河右岸B区高风险气藏安全钻井技术

在土库曼斯坦阿姆河右岸B区钻井史上,由于存在高压浅层次生气层、高压盐水层、高压高产气藏以及巨厚盐膏层的复杂地层,因而井喷、卡钻、高压盐水结晶导致井筒报废等事故频发,钻井成功率仅为64%,钻井安全风险极高,部分气田已禁止钻井施工。为此,针对性地开展了如下安全钻井技术试验与应用:(1)针对浅层次生高压气层,采用小尺寸领眼试钻,很大程度上减少了井筒容积,使进入井筒油气的量大大降低,减少了加重钻井液,加快了压井作业时间,提高了钻遇复杂层的安全性,同时在浅层气井区外围采用了钻大斜度井定向井强采方案;(2)针对高压巨厚盐膏层,优选了与盐膏层相配伍的欠饱和—饱和盐水钻井液体系,优选了盐岩蠕变模型,建立了盐膏层井眼缩径方程,形成了钻井液密度图版,确定了盐膏层安全钻井液密度,有效地提高了盐膏层段钻井液的抗污染性和抗蠕变性,保证了井筒安全。相关配套技术已推广应用近百口井,钻井成功率达100%,井喷发生率为零,解放了"钻井禁区",较好地解决了该区域高风险天然气井安全钻井难题。     

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     

土库曼斯坦阿姆河右岸气田复杂深井超高密度钻井液技术

土库曼斯坦阿姆河右岸气田的上侏罗系基末利阶长段膏盐层(厚度为700~1000 m)是典型的异常高压地层,钻井过程中存在高压盐水侵的风险,钻井液密度高达2.48 kg/L,常规钻井液不能满足安全快速钻井需要。为此,在现有饱和盐水钻井液的基础上,优选了抗高温、抗膏盐层污染处理剂,并与其他处理剂复配,研制了超高密度饱和盐水钻井液。室内性能评价试验显示,该钻井液密度可达2.48 kg/L,具有高温稳定性强、润滑性好、页岩抑制能力强和抗污染能力强等特点。30多口井的现场应用表明,该钻井液能解决长段膏盐层钻进中的地层蠕变、钻井液易污染及高压盐水侵等技术难点,并能大大提高机械钻速,缩短钻井周期。      

一种低土相高密度抗钙钻井液体系

土库曼斯坦阿姆河右岸区块地层基莫利阶为一套盐岩及石膏岩,且含有高压盐水层,在钻进该井段时,高密度钻井液易被侵入的钙镁污染,导致钻井液的流变性、滤失量等性能发生剧烈变化,流变性与沉降稳定性更加难以平衡,易导致复杂情况发生。针对现场地层情况,研究开发了一种低土相高密度抗钙钻井液体系D-ULTRACAL,通过使用新型增黏降滤失剂DSP-1,减少膨润土的加量,提高了钻井液的抗钙能力,并保持较低的滤失量;应用钻井液密度为2.0 g/cm3,以防止井涌,稳定井壁;钻井液含有浓度接近饱和的氯化钠,可以抑制盐膏层的溶解。该体系抗温达150℃,API滤失量小于3.0 mL,高温高压滤失量小于15.0 mL ;抑制性强,与自来水相比,岩屑回收率提高率达113.7%,岩心膨胀降低率达80.5%;抗钙离子污染能力达4 936 mg/L。在土库曼斯坦阿姆河右岸区块基尔桑气田Gir-24D井的现场试验表明,该钻井液体系在钻巨厚盐膏层特别是厚石膏层时具备优异的流变性能和滤失性能,现场钻井过程顺利。      

高密度饱和盐水钻井液在盐膏层钻进中的维护技术

针对高密度饱和盐水钻井液在盐膏层钻进中受地层物质污染粘切升高稠化的问题,研究采用"抑制降粘切"的维护技术.用普通重晶石粉加重到2.0g/cm3以上高密度饱和盐水钻井液在土库曼斯坦南约洛坦气田含油气高压盐膏层钻井中应用,获得良好流动性能,解决了地层蠕动、钻具阻卡、油气水侵等复杂问题,取得该地区盐膏层钻井百分之百成功率的应用效果.     

深层盐膏岩蠕变特性研究及其在钻井中的应用

由于盐膏层易发生蠕变，钻井过程中易发生井眼闭合、卡钻等井下事故和复杂情况。为此，通过盐膏岩蠕变试验研究，分析了深井盐膏层三维蠕变压力，建立了蠕动方程及钻井液密度图谱，结合对盐膏层溶解规律的研究，从力学和化学两方面提出了确定钻井液密度的方法，并优选出了适合塔河油田盐膏层钻井的聚磺硅酸盐欠饱和盐水钻井液体系。研究成果在30多口井盐膏层钻井中得到了成功应用。     

土库曼斯坦阿姆河右岸B区块钻井关键技术

为了解决土库曼斯坦阿姆河右岸B区块钻井中因井喷、井漏以及卡钻事故造成大量井眼报废的钻井难题,在分析已钻井发生的事故案例的基础上,深入研究"次生高压气藏"、高压盐水层和高压气层对钻井安全的影响,跟踪研究新钻井出现的问题,通过11口井的钻井实践,形成了由井身结构设计、钻井液体系、井控装置配套和以"液量稳定"控压钻井方法为核心的钻井工艺等组成的阿姆河右岸B区块钻井关键技术。在B区块现场应用后,钻井成功率由原来的18.46%提高到100%。实践表明,该钻井关键技术能够保证土库曼斯坦阿姆河右岸B区块钻井施工的顺利进行,也可为其他类似区块安全钻井提供了借鉴。      

土库曼斯坦尤拉屯气田15、16井盐膏层钻井液技术

土库曼斯坦尤拉屯地区15、16气探井盐膏层属上侏罗系克里米得氏组,埋深约为3 400～4 000 m,地层温度、压力都很高,且含高压盐水,天然气和H2S,钻井风险极大.研究应用了高密度(2.40 g/cm3)KC1/饱和盐水聚磺钻井液,该钻井液克服了高压盐水侵、天然气气侵溢流以及盐膏层蠕动而引起的多次井下复杂情况,如多次发生井漏失返、溢流、阻卡等,充分满足了该盐膏层井段地层特性和安全钻井对钻井液技术的要求;同时对尤拉屯气田盐膏层地质特性有了更进一步的认识,为顺利完成土库曼斯坦钻井项目提供了关键技术.     

阿姆河右岸EHojg-21D钻井工艺技术探索

东霍贾古尔卢克气田EHojg-21D井是阿姆河右岸合同区块的第一口定向探井,该气田地层复杂,上部地层以泥岩为主,易垮塌造成卡钻事故;中部基末利阶盐膏层是高压盐水风险极高地层,地层压力系数达2.30;下部目的层碳酸盐岩存在裂缝和溶洞,钻井作业中可能发生井漏或井喷。该井面临着高钻井液密度条件下盐膏层内定向轨迹稳斜控制难、定向钻遇高压盐水的处理、储层井漏的堵漏压井、井漏与产气同层的井控控制等技术难题。通过EHojg-21D定向探井钻井工艺技术的现场实施,探索解决这些技术难题,为今后地质勘探和钻井工程实施钻定向探井提供参考。     

东营深层盐膏层钻井液工艺

胜利油田东营深层盐膏地层发育,盐膏段厚度大,分布范围广,地层岩性十分复杂,钻井中经常发生喷、漏、塌、卡,遇阻、划眼、电测遇阻等井下复杂事故。郝科1井是在该区设计的一口重点深探井,宅钻井深5807.81m,井底最高温度230℃。介绍了深层盐膏层钻井液体系的转化工艺、性能控制、维护处理、防漏、堵漏、固相控制、抗污染和钻具缓蚀等技术,以及MMH聚合物饱和盐水钻井液在郝科1井的成功应用。结果表明,该钻井液在高密度下对盐膏层具有较强的抑制性、悬浮携砂性和抗污染性,抗温220—230℃。MMH聚合物饱和盐水钻井液体系及其配套技术满足了深层盐膏层钻井施工需要。     

盐泥应用于盐水钻井液的可行性研究

针对盐泥中各种主要成分所进行的盐泥资源化利用，主要是生产建筑材料或回收其中的有用成分，存在投资大、运行成本高、工艺复杂、耗能、二次污染、盐腐蚀及回收产品价值较低等问题。复杂盐膏层钻井一般使用盐水钻井液，但该体系配制成本较高。盐水钻井液一般由水、膨润土、氯化钠、碳酸钠、氢氧化钠、超细碳酸钙、硫酸钡和其它化学处理剂组成，盐泥的各种成分均可应用于盐水钻井液，盐泥可通过专门配方整体应用于盐水钻井液的配制。该研究对于降低盐膏层钻井成本、实现盐泥资源化具有现实意义。     

库车山前超深超高压盐水层安全钻井技术探索

库车山前深部巨厚盐膏层地质特征复杂,层间超高压盐水普遍发育,纵横向规律性差,地层压力变化大,预测难度高。盐膏层钻井过程中超高压盐水侵入井筒后,钻井液性能恶化,导致喷、漏、卡等复杂事故频发,严重影响安全快速钻井。结合超高压盐水层钻井特征,通过分析超高压盐水赋存的圈闭特点及实钻情况,在钻井液的盐水污染容量限实验模拟和评价的基础上,开展了超高压盐水层控压排水技术的探索与实践,形成了控压排水配套新技术,通过控制节流阀调节井口回压和钻井液排量等手段,让地层盐水按一定比例均匀侵入到环空钻井液中,单次放水量不超过环空钻井液量的10%,多次放出盐水,降低高压盐水层的地层压力系数。解决了库车山前超深超高压盐水层安全钻井难题。现场试验表明,采取合理的控压排水方法能够降低盐水层的压力,在溢流与井漏的矛盾中找到压力平衡点,有利于井控安全的井筒状态。      

阿姆河右岸A区井身结构优化研究与应用

土库曼斯坦阿姆河右岸项目是中石油在海外最大的天然气合作项目。该区块地质条件复杂,压力异常,含有高压巨厚盐膏层,钻井事故频发,钻井周期长,钻井成功率77%。文章针对阿姆河右岸主力开发区A区存在的钻井难点问题,通过分析地层特点和地层压力分布规律,结合前期钻井工程实践,综合考虑各种因素,对该地 区的井身结构进行了研究,本着复杂盐膏层专封,储层专打的设计理念,提出了井身结构优化设计方案。优化后的井身结构系列在该地区进行了推广应用,钻井成功率100%,大幅提高了钻井速度,缩短了钻井周期,取得了良好的应用效果。     

塔里木油田库车山前高压盐水层油基钻井液技术

塔里木山前深层盐膏层钻井时,高压盐水侵入会导致高密度钻井液性能变差,引发阻卡等井下复杂情况,通常采用排水降压的方式来降低高压盐水层透镜体的压力,对油基钻井液的抗盐水侵能力要求较高。为此,研发了单链多团的新型乳化剂,通过增加乳化剂分子结构上亲水基团的数量,提高其乳化效率,从而提高了油基钻井液的抗盐水侵容量限。室内评价结果表明,采用新型乳化剂形成的油基钻井液密度最高可达2.85 kg/L,抗盐水污染能力达60%以上,高温稳定性良好。克深1101井等多口超深井应用了油基钻井液,钻井过程中钻井液性能稳定,未出现卡钻或其他井下故障。研究表明,该油基钻井液具有良好的流变性、沉降稳定性和抗盐水污染能力,能够解决深井巨厚盐膏岩层或高压盐水层污染的问题,可在塔里木油田库车山前钻井中推广应用。      

阿姆河右岸B区块盐膏层固井技术及应用

土库曼斯坦阿姆河右岸B区块的深部地层分布有巨厚盐膏层,在钻井过程中会发生盐层段井径扩大和石膏层段缩径、甚至出现盐岩的塑性流动,挤毁套管等复杂情况,给钻井和固井施工带来了严重的威胁.文章在分析盐膏层的特点和对固井工程产生的危害的基础上,着重论述盐膏层固井的工艺难点、措施,并简要介绍了San-21井盐膏层固井的施工情况.     

高含硫气田钻井工程技术难点及应对措施——以土库曼斯坦阿姆河气田为例

阿姆河右岸气田是土库曼斯坦主要产气区之一。为保障2006年中国政府同土库曼斯坦政府签署的300×10⁸ m³天然气供应合同的顺利实施,首先对该合同区块过去勘探开发历程以及地质、工程情况作了深入分析,总结了该区块存在的工程难点、风险,并重点研究了钻井作业速度低和钻井报废的原因;然后,提出了满足高产气井的合理井身结构设计方案和井控装置配套方案,以及各层套管需要解决的地质工程难点,最后,制订了第三、四次开钻钻进控制盐水浸、膏盐溶解、膏盐缩径、井涌井喷等工程风险的应对技术措施。从2008年5月第1口井开钻到2012年5月,共钻井48口,无1口井报废,成功率达100%,平均建井周期156.75 d,平均机械钻速3.17 m/h,创造了该区钻井记录,形成了适合阿姆河右岸高温、高压、高含硫气田的一整套钻井技术。