元坝气田超深水平井随钻测量与控制技术

元坝地区海相气藏埋藏较深,主力储层垂深超过6 500 m。该地区超深水平井钻井过程中存在着高温高压、地层岩性复杂、测量仪器稳定性差以及井眼轨迹控制难度大等难题,对水平井钻井技术提出了更高要求。首先分析了元坝气田的钻井施工技术难点,通过开展直井段防斜打快技术、超深硬地层侧钻施工技术、增斜段和水平段井眼轨迹高效控制技术研究,以及耐高温高压SLBF HT175型随钻测量MWD仪器的研制,形成了元坝气田超深水平井随钻测量与控制技术,大幅提高了元坝气田超深水平井施工能力。SLBF HT175型随钻MWD仪器经在元坝4口超深水平井中应用,MWD耐温性能、抗压性能、测量精度和整体可靠性等经过现场验证,能够满足国内油气田超深水平井的随钻测量需要。     

元坝272H井超深水平井钻井技术

元坝地区海相气藏埋藏深,垂深超过6 500 m.该地区水平井摩阻扭矩大、温度高,对水平井钻井技术提出了更高要求.元坝272H井是元坝Ⅱ区施工的第一口超深水平井,施工难度大.通过优化设计、基于滑动方式的井眼轨迹控制技术优化、摩阻扭矩精确预测分析、先进高温高压MWD仪器应用,解决了高温环境下井眼轨迹的测量及控制问题.采用抗高温润滑钻井液,根据地层特点合理调整钻井液性能,满足了超深水平井高温稳定、携岩和润滑的要求.通过元坝272H井定向钻井施工,总结了一套适合元坝地区超深水平井钻井技术.     

塔中超深水平井水力延伸极限研究

合理地预测水平井水力延伸极限对于塔中地区油气资源的开发具有重要意义。深井高温高压环境对钻井液的密度及流变性会产生很大影响,采用常规的循环压耗计算模型会产生较大误差,导致超深水平井水力延伸极限预测结果不准确。鉴于此,对超深水平井钻进过程中的温度剖面进行预测,利用高温高压条件下钻井液的密度与流变性计算模型,计算了系统压耗。计算结果表明:在高温高压条件下,环空钻井液密度与塑性黏度先减小后增加,但都小于地面恒定值;钻柱内钻井液密度和塑性黏度随井深的增加不断减小;系统压耗比未考虑高温高压时的系统压耗小,达到目的井深时两者差值较大。用该计算方法对塔中某超深水平井进行水力延伸极限计算,其极限井深为8 601 m;用常规计算模型计算得到的极限井深小于8 000 m,而实际钻井中该超深水平井的完钻井深为8 008 m。这说明考虑高温高压的压耗计算模型可以有效指导钻井作业。     

超深阶梯式水平井钻井液技术

东河1-H3井是塔里木油田的一口超深双台阶水平井,设计斜深6325·53m、垂深5739·63m。由于井深,钻遇地层复杂,给钻井液施工带来了极大困难。针对地层存在纵横交错的微裂隙,钻井液中的自由水易进入地层,造成泥页岩整体强度变差以及石炭系地层中夹有石膏层,易对钻井液造成污染的问题,采取了有针对性的一开、二开及三开钻井液技术措施,重点是提高钻井液的防塌性和润滑性。通过有效的技术措施,顺利完成了定向钻井的施工,钻井液性能良好,各项技术指标优良。     

普光气田超深水平井钻井液工艺技术

普光气田地处大巴山区,地貌复杂,开发难度极大.该地区经过定向井施工实践后,为进一步提高采收效率,布置了一批超深水平井.三开定向及水平段地层极不稳定,易发生坍塌和漏失,尤其是产层的防漏堵漏问题突出,对钻井液工艺技术要求高.为了顺利施工,选用聚合醇-聚磺钻井液,并在钻井过程中,采取了防盐膏层溶解及塑性变形技术,预防岩屑床形成及其破坏技术、防塌工艺技术、润滑防卡工艺技术及H2S防护技术.该套钻井液工艺技术具有抑制性强、防塌效果好、高温稳定性强、维护周期长、流变性和润滑性好、井径规则、携岩能力强的特点,加上钻井液的固相控制好,膨润土和固相含量均被控制在设计低限,钻井液的剪切稀释性强、触变性好,从而保证了井眼清洁、起下钻及完井作业的顺利进行.     

超深水平井钻井技术

水平井的施工风险和难度随施工井深的增加而增加,特别是6000 m以上的超深水平井,存在着较高的施工风险和难度。塔里木油田东河塘区块油藏深度在5740 m左右,目前已先后完成了6口单、双台阶超深水平井,完钻井深均在6300 m以上。水平井投产后,油气产量明显提高,水平井平均单井油气产量为开发水平井前单井产量的3~5倍,取得较好的效果,经济效益显著。通过6口水平井的施工,超深水平井技术也在不断完善和提高,已日臻成熟。针对塔里木油田东河塘地区自身特点,以东河1-H3井和东河1-H5井为例,从难点分析、优化钻井设计、轨迹控制、分段技术措施、水平井钻井液等方面作了较详细的论述。该区块水平井的成功经验,对超深水平井施工有一定的指导和借鉴意义。     

超深碳酸盐岩油藏水平井套管分段酸压技术实践

酸压是碳酸盐岩储层增产的有效措施,对于塔里木哈拉哈塘区块超深碳酸盐岩水平井,如何兼顾水
平井段的充分改造和后期修井作业,是亟待解决的技术难题。ＨＡ６Ｈ井油藏中深６５９０ｍ,水平段长４９８ｍ,在该区
块首次采用“套管封隔器＋可钻式压裂滑套”分段工具和段内暂堵转向技术,分段设计依据井筒与优势储层位置的
距离来设定缝高,再结合间距比和流动阻力的关系来优化段数和裂缝间距,以降低裂缝间压力干扰的影响,经优化
设计该井分１０段酸压改造,酸压后采用Φ４ｍｍ油嘴掺稀求产,油压２２．６５ＭＰａ,日产油７７．９ｍ^３
,日产气１１７９２ｍ^３,截止目前累计产油１１１７６ｔ,取得很好的分段酸压效果。     

顺北油气田超深高温水平井井眼轨迹控制技术

顺北油气田储层埋藏深、井底温度和压力高,导致MWD仪器故障率高,超深高温水平井下部高温井段有时无MWD仪器可用,井眼轨迹控制难度较大。为了降低该油气田超深高温水平井轨迹控制难度并提高钻井效率,对水平井井眼轨道设计与井眼轨迹控制进行一体化规划,将顺北油气田超深高温水平井井眼轨道设计成造斜率“前高后低”的多圆弧轨道,优化钻具组合和钻进参数;对于下部无MWD仪器可用的高温井段,采用单弯单稳定器螺杆钻具组合进行复合钻进,以控制井眼轨迹。研究和应用结果表明,采用单弯单稳定器螺杆钻具组合进行复合钻进,根据复合钻进井斜角变化率预测结果优化钻具组合和钻进参数,可以解决顺北油气田超深高温水平井下部高温井段无法应用MWD控制井眼轨迹的问题,降低井眼轨迹控制难度,提高钻井效率。     

塔河区块超深水平井钻井液优选与应用

塔河油田托甫台井区白垩系巴什基奇克组、卡普沙良群组地层稳定性差,井壁失稳严重,井下故障较多.通过分析该区块的地质特点和井壁失稳原因,结合超深水平井对钻井液的特殊要求,优选出适用于TP237H井的钻井液体系并制定了相应的现场维护处理措施.实钻表明,该井二开使用的强抑制钾基聚合物钻井液、钾钙基聚磺硅醇复合防塌钻井液,解决了该区决上部地层易分散,钻井液流变性差,中部白垩系棕红色泥岩、膏质泥岩吸水膨胀缩径、坍塌、阻卡等施工难题,实现了井壁稳定.三开聚磺多元复合防塌钻井液有效抑制了下部井眼的剥落垮塌和井径扩大,提高了二叠系地层的承压能力.四开低渗透聚磺混油钻井液采用液、固体润滑剂复配,降低了摩阻和扭矩,实现了深部地层小井眼水平段的快速钻进,达到了优质、安全、顺利和保护油气层的目的.     

复杂礁滩体超深水平井地质导向关键技术

元坝气田长兴组高硫气藏开发主要是利用大位移水平井来实现的,由于受礁滩体埋藏超深、 储层横向变化大和气水关系复杂等因素影响, 水平井存在着不能达产的风险。针对常规地质跟踪分析技术不能满足复杂礁滩体水平井长穿优质储层的要求,从气藏特点出发, 综合应用X射线荧光分析、核磁共振分析、近井约束反演等新技术,研究解决碳酸盐岩地层随钻岩性识别、 随钻储层评价、 随钻储层预测等难题, 建立了元素录井岩性识别、 核磁物性分类评价等标准! 形成了实用有效的元坝超深水平井地质综合导向与轨迹优化调整技术,并在10 口井中成功应用,完钻水平井精确入靶并长穿多个礁滩优质储层, 投产测试井全部获得高产, 实现了边际储量的有效开发动用, 对同类型井的地质导向和轨迹随钻调整具有指导意义。     

中短半径水平井弯曲井段套管受力分析

套管柱在高井眼曲率的水平井弯曲井段将产生较大弯曲应力和较大的径向变形，有可能导致强度破坏和变形失稳。为了研究套管在弯曲载荷作用下的应力分布及变形情况，采用三维实体单元，运用有限元方法建立了中短半径水平井弯曲井段套管的计算模型，分析了三种不同外径尺寸的套管在一定围压和不同弯曲载荷作用下的最大径向变形量和最大等效应力值，并分析其随井眼曲率的变化规律。计算表明，井眼曲率增大，弯曲井段套管的径向变形和应力也随之增大；同一井眼曲率下，外径较大的套管，径向变形和应力也较大。通过研究，对高井眼曲率下中短半径水平井弯曲井段套管柱强度设计提供了理论依据。     

超深水平井元坝121H井钻井液技术

元坝121H井是川东北巴中低缓构造带元坝12井构造高点西北斜坡的一口超深水平井,该井完钻井深为7 786 m,垂深为6 982.58 m,A靶点井斜为87°,最大井斜为93.14°,水平段长612.44 m。该井钻井液技术难点在于:地层存在多套压力系统,高压差下低压段和裂缝性层段易发生卡钻和漏失;井温高且含大段膏盐岩和盐水层的嘉陵江组和飞仙关组对钻井液的抗温、抗污染能力要求高;垂深超过6 900 m的斜井段和水平段,井眼上大下小,上部环空返速小,水平段减阻和清洁难度高。该井三开和四开使用了金属离子聚磺防塌与金属离子聚磺混油防卡钻井液,该套钻井液性能稳定,具有良好的润滑性、封堵性、流变性和悬浮携带性能,满足了钻井施工的需要。     

苏里格首口超深水平井成功测井

经过中国石油测井长庆事业部60104队连续3天的精心施工，长庆苏里格气田首口超深水平井苏平14-13—36井测井于8月10日告捷。     

水平井井眼曲率对膨胀管通过性的影响研究

目前尚无学者针对井眼弯曲现象严重及井眼曲率大的水平井开展膨胀管的通过性影响研究。为此,基于膨胀管在水平井中的下入过程,在考虑膨胀管所受重力、浮力、摩阻、弯矩、剪力及流体作用力等的情况下,对膨胀管微元段进行了受力分析,建立了膨胀管下入载荷计算模型及井眼曲率影响下产生的附加轴力计算模型;在考虑膨胀管螺纹不同螺纹牙中径和轴向载荷等不同情况下,建立了膨胀管内、外螺纹连接强度条件。此外,运用所建立的模型分析了CA水平井井眼曲率对膨胀管通过性的影响。研究结果表明：将最小通过轴力和钩载进行对比可初步判断膨胀管的通过性;膨胀管内、外螺纹连接应力随曲率的增大而增大,且同一井斜角位置处相同曲率下的外螺纹连接应力均大于内螺纹连接应力;膨胀管可下入至CA水平井中的各井斜角位置处,但从井眼曲率和极限曲率的对比来看,膨胀管在下入过程中会受到破坏,分析结果与CA水平井的现场施工情况相符。所得结果可为大井眼曲率水平井下入膨胀管困难提供有效解决方案和理论依据。     

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。      

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。     

超深水平井钻井水力参数优选

基于传热学理论和井筒流动特性,通过建立超深水平井的井筒物理模型和温度场模型,考虑螺杆钻具的工作特性,以钻头和螺杆钻具组合的最大水力能量作为优选目标,建立了水力参数优选模型,分析了温度、压力对最小携岩排量的影响,并计算了最优排量和其他水力参数。结果表明:与不考虑温度、压力影响时相比,考虑温度、压力影响时的最小携岩排量增加了1倍;最小携岩排量随着钻井液密度和塑性黏度的降低而增大,塑性黏度是其主要影响因素;不同时刻的最小携岩排量存在一临界点,在临界点上、下井段确定最小携岩排量时,应采用不同时刻对应的最小携岩排量。因此,在超深水平井复合钻井时,应充分考虑温度、压力对水力参数优选的影响,以保证井眼清洁,提高钻井效率。     

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。     

碳酸盐岩超深超长水平井完井模拟通井技术

塔里木盆地碳酸盐岩储层具有压力敏感、安全密度窗口窄、易喷易漏、井控风险大等特点,自2012年下半年开始,水平井垂深大幅增加、水平段不断延长,模拟通井管柱在裸眼段摩阻较大(甚至光钻杆也很难通过),模拟完井管柱通井时间长,整体施工难度和风险大。针对"模拟通井时间长、管柱下入难"的问题,结合现场实际井况及完井工艺要求进行研究,使超深、超长水平井完井各个阶段的泥浆维护及处理技术方案标准化,建立了井深、水平段长及分段数与模拟通井管柱组合及次数的关系及通井规程,给出了水平井完井模拟通井原则,实现了模拟通井工序的标准化。