超深高含硫生物礁气田安全高效开发技术

川东北元坝气田上二叠统长兴组礁滩气藏埋深达7 000 m,气藏礁滩体小而分散、储层薄、非均质性强、气水关系复杂,加之高温、高压、高含硫化氢,国内外尚无成功开发先例。针对长兴组气藏的特点,采用井震结合的方法,对生物礁储层发育模式及展布特征进行研究,创新形成了以超深层小礁体气藏精细描述技术、水平井优快钻井技术、水平井轨迹实时优化调整技术、高含硫气井安全采气工艺技术、集输系统综合防腐技术等为核心的超深层高含硫气田开发关键技术,取得了良好的应用效果,建成了国内埋藏最深的高含硫生物礁大气田,达到了设计指标,实现了元坝气田的安全高效开发。     

元坝气田长兴组生物礁气藏特征及开发对策

四川盆地元坝气田是世界上已发现埋藏最深的高含硫碳酸盐岩气田,上二叠统长兴组生物礁气藏具有埋藏超深,礁体小、散、多期,储层薄、物性差、非均质性强,流体分布复杂,直井产量低等特点;气藏开发面临礁相白云岩储层时空展布规律研究需不断深化,小礁体精细刻画与薄储层定量预测困难,水平井部署与优化设计影响因素众多,长水平段水平井长穿优质薄储层难度大等诸多难题。为实现对该气田的高效开发,开展了生物礁储层分布规律与发育模式研究、小礁体精细刻画与薄储层定量预测、条带状小礁体气藏水平井优化设计、超深薄储层水平井轨迹实时优化调整等技术攻关。相关系列攻关成果有力地支撑了元坝气田的开发建设,建成了我国首个超深高含硫生物礁大气田,混合气产能可达40×10~8m~3/a。该气田的成功投产,一方面奠定了我国在高含硫气田开发领域的领先地位;另一方面,对保障"川气东送"沿线六省两市70多个城市的长期稳定供气,对促进中西部产业结构调整和沿江区域经济发展也具有重大意义。     

大湾复杂高含硫气田水平井开发关键技术

大湾气田是近年来我国发现的地质条件极为复杂的典型高含硫气田之一,其储层埋藏深、厚度薄、平面变化大、储量丰度低、硫化氢含量高、裂缝-孔隙发育,国内外尚无成功开发先例。为了安全、经济、高效开发以大湾气田为代表的复杂高含硫气田,形成了复杂高含硫气田水平井整体开发新技术。其中包含4项核心技术:一是双重介质高含硫气田储层精细描述技术,二是双重介质高含硫气田开发技术政策优化技术,三是高含硫气田水平井开发完井技术,四是高含硫气田水平井分段酸压技术。应用这些核心技术,成功建成了世界上第1个水平井整体开发的大湾复杂高含硫气田,并已推广到国内类似气田,取得了良好的经济效益和社会效益。     

元坝气田超深高含硫生物礁气藏高效开发技术与实践

四川盆地元坝气田上二叠统长兴组气藏具有埋藏超深、高温高压高含硫及地形地貌复杂等特点,天然气开发工作面临着直井产能偏低与如何有效提高单井产能、开发方案抗风险能力弱与如何实现降本增效、地面工程条件复杂与如何绿色安全开发等突出矛盾。为此,从积极开展先导试验、积极组织技术调研、创新管理运行机制、精心组织科研攻关、科学编制开发设计、精心组织工程施工、强化严细管理等6个方面推进元坝气田开发建设,攻关形成了超深层小礁体气藏精细描述、小礁体底水气藏水平井部署优化、超深高含硫气藏水井平钻完井、高含硫气藏天然气深度净化及高含硫气田安全生产控制等技术,建成了全球首个埋深近7000 m、年产40×108 m3混合气的超深层高含硫生物礁大气田和具有中石化自主知识产权的天然气净化厂,实现了元坝气田的安全生产和效益开发。结论认为,元坝气田的高效安全开发为盘活更多的超深高含硫天然气资源开辟出一条成功的路径,所形成的先进管理理念和技术创新成果可为同类型气田的开发提供有益的借鉴。     

元坝气田超深水平井录井集成地质导向技术

元坝气田上二叠统长兴组气藏一、二期产能建设方案要求采用无导眼、大位移、长水平段水平井钻探新工艺,由于气藏埋藏超深、礁盖优质储层薄、非均质性强、含气分布与气水关系复杂,给常规单一的地质导向方法带来了新的挑战。为此,通过引进试验特殊录井的特色功效并集成井震叠合研究,形成元坝气田超深水平井独具特色、低成本高效率的用地质导向技术,取得了2项技术创新：①现场宏观与微观结合快速识别礁盖储层,有效破解了PDC快速钻井新工艺导致的随钻岩性及储层识别的难题;②井震叠合实时研判轨迹穿行礁盖、礁核、礁间动态以及礁体延展走向、倾向势态。经13口水平井现场随钻应用成效显著：①优质储层钻遇率显著提高了32.9％;②无阻流量大幅增加41％;③“蛇形”穿行2～3个礁盖储层,创超深台阶式水平井先例,并创高硫气藏水平井最深7 971 m的世界纪录和长穿气层929.8 m的最长纪录。这有力支撑了超深水平井的安全、高效及产能最大化建设,展示了其极好的推广应用价值。     

元坝气田超深酸性气藏石油工程技术实践与展望

位于四川盆地的元坝气田是我国目前已开发的埋藏最深的大型海相碳酸盐岩酸性气田,其上二叠统长兴组生物礁气藏具有超深、高含硫化氢、中低孔渗、储层厚度较薄等特征,气藏经济评价结果认为只有水平井才能降低总体开发投资进而有效开发该气藏。目前,全球开发该类超深高酸性气藏的石油工程技术实践较少,面临着超深水平井安全优快钻完井、测录井、井下作业、安全环保等一系列石油工程技术难题。为此,中石化西南石油工程有限公司以工程地质一体化为手段,基于成功开发普光气田的经验,通过针对性技术攻关和7年潜心实践,形成了超深高酸性气藏水平井钻井提速提效关键技术、超深水平井测录井关键技术、超深高酸性气藏井下作业核心技术和超深高酸性气藏安全环保技术等18项核心技术成果,在元坝气田一、二期产能建设中应用近40口井,全部建成商业气井,实现了34×108 m3净化气产能建设目标。所形成的超深酸性气藏石油工程系列技术对于国内外类似气藏的勘探开发具有借鉴作用。     

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。     

普光气田超深水平井暂堵后防卡技术研究

普光气田储层普遍具有埋藏深、硫化氢含量高、产量大等特点,该气田中的超深水平井存在储层跨度大、水平段长、摩阻高、循环过程中低边无法有效循环到位、射孔后筛管以下井段无法建立循环、暂堵施工后水平段残留大量暂堵浆等问题,常常造成完井管柱下入途中遇阻卡等复杂情况.暂堵后防卡技术旨在通过时普光气田超深水平井射孔暂堵后的暂堵浆排出方式、使用的压井液性能等方面展开优化研究,以形成一套有效的超深水平井暂堵后防卡技术,保证普光气田的有效开发,并为该类川东北地区水平井的开发作业提供参考.     

元坝高含硫气藏超深水平井钻井技术

四川盆地元坝气田长兴组气藏具有超深、高温、高压、H_2S和CO_2含量及分压高的特点,针对高压高含硫超致密复杂地层深井钻井技术问题,研制了气体钻井钻具抗疲劳减震技术以及气液快速转换技术,形成了一套较为完整的高含硫气藏超深水平井陆相硬地层气体钻井技术。该技术突破了7 000 m以上的超深水平井工程技术瓶颈,对国内超深水平井技术的发展有一定借鉴作用。     

元坝气田超深高含硫生物礁气藏地质综合评价

四川盆地元坝气田上二叠统长兴组生物礁气藏分布范围广,但白云岩储层厚度薄、纵横向变化大,气水分布复杂,早期直井产能偏低的问题一直制约着该气藏的高效开发。为此,从分析元坝气田长兴组生物礁在岩性剖面、测井曲线及地震剖面上的反映特征等入手,探究该区长兴组生物礁发育与储层分布模式,系统总结了该气藏地质综合评价过程中的关键做法：①以“分区”“等时”“相控”“震控”“确定性结合随机性”等建模原则为基础,充分结合生产动态资料,以礁群为单元,采用“多级双控”三维地质建模技术建立气藏精细地质模型;②以井型优选、井轨迹优化为核心设计井网,气田开发以水平井为主。在水平井实施过程中,采用超深薄储层水平井轨迹实时优化调整技术,确保水平段长穿优质储层。结论认为,该项技术成果不仅为该气田长兴组气藏40×108 m3混合气/年产能建设及投产奠定了坚实的基础,而且还为海相深层及超深层高含硫气藏的勘探开发提供了可资借鉴的成功经验和技术支撑。     

四川盆地元坝气田超深水平井井身结构优化与应用技术

四川盆地元坝气田具有超深、高含硫、高压特性,地质环境异常复杂。为此,在充分总结前期探井和开发评价井经验教训的基础上,从完井方式入手,综合考虑地层3个压力剖面、必封点、邻井井下复杂情况、完井方案及钻井成本等因素,采用自中间向两边推导的井身结构设计方法,优化确定出了元坝气田超深水平井的5层套管层序的井身结构。生产套管封隔器坐封位置以上采用高抗硫材质,封隔器坐封位置以下采用国产高镍基抗蚀合金套管,既满足了高含硫气田的长期安全生产,又减少了镍基合金套管的使用量,降低了开发成本。该井身结构在实际生产应用中,有利于气体钻井安全、高效、连续施工,将高压、易塌的陆相地层和海相地层分开,用厚壁套管封固膏盐层,将低压的上二叠统长兴组与其上部的海相高压地层分开,大幅度减少了复杂故障处理时间,有效保护了储层;同时,新完成的超深开发水平井与先期4口开发评价水平井相比,平均钻井周期减少130.3 d,大幅度提高了钻井技术经济指标。     

元坝气田成藏条件及勘探开发关键技术

梳理元坝超深层生物礁大气田的勘探开发历程可以发现，"开江-梁平陆棚"的厘定奠定了元坝台地边缘生物礁滩发现的基础。通过对油气成藏关键地质条件进行系统解剖，元坝地区礁滩发育具有沿"开江-梁平陆棚"成排成带分布、早滩晚礁、前礁后滩的特点，以侧积、前积迁移生长为主，飞仙关组不发育滩相优质储层，长兴组是主要勘探目的层；三期破裂、三期溶蚀作用和白云石化作用控制了优质储集层的发育；二叠系大隆组与吴家坪组两套烃源岩的有效叠加为大气田的形成提供了充足的气源；微小断层、微裂缝及层间缝共同构成的"三微"立体输导体系能够满足油气运聚的需要；元坝气田的成藏模式为：近凹富集、"三微"输导、岩性控藏、构造控富。针对元坝气田超深层、多压力系统等复杂地质条件，在勘探开发过程中形成了超深层生物礁滩储层精细预测与气水识别、复杂小礁体气藏精细描述和薄储层精细刻画、超深水平井优快钻井技术、复杂礁滩体超深水平井地质导向等关键技术，实现了元坝气田的高效勘探开发，推动了超深层油气勘探领域理论技术与方法的创新。     

普光高含硫气田开发关键技术

普光气田是我国近年来发现的最大海相碳酸岩盐气田,具有高含硫化氢、中含二氧化碳、气藏埋藏深、上覆地层多、含气井段长、地层压力高、有边底水存在等特点,通过技术引进、集成和创新,形成了以礁滩相储层展布及含气性预测技术、高含硫气藏开发技术政策优化、复杂地层安全优快钻井技术以及高含硫气井安全高效采气工艺技术为核心的高含硫气田开发关键技术。上述技术的应用,取得了良好的效果：开发井数由５２口优化为４０口;钻井成功率100%;钻遇气层厚度符合率平均达到８６．５％;单井钻井周期同比缩短６０ ｄ以上;气层段固井质量优良率超过８５％;开发井平均无阻流量达487×10⁴ ｍ³/ｄ,实现了普光气田的有效开发。     

塔里木东河塘地区超深水平井钻井技术

超深水平井钻井技术是塔里木东河塘地区油气开发的重要技术手段。针对东河塘地区油气埋藏深、储层非均质严重,钻井施工工艺复杂的技术难点,形成了超深水平井钻井工程优化设计、钻具组合及钻井参数优选技术、高温高压无线随钻测量技术等配套工艺技术,实现了规模应用,为今后西北地区新油田的开发、老油田的调整和凝析气藏的开发提供了技术支撑。     

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。     

元坝超深含硫水平井衬管完井投产技术及应用

元坝气藏埋藏深在7 000 m左右，高含H₂S，中含CO₂，储层物性礁相优于滩相，气藏开发以大斜度井、水平井衬管完井为主，完井投产面临工艺经济性和安全性设计要求高、作业时间长成本高、井筒复杂情况多等难题。为此，通过大量室内试验和现场实践，元坝礁相储层采用衬管完井并实施多级暂堵交替注入酸化测试投产一体化技术，有效释放储层产能；完井工具国产化规模应用有效降低完井投产成本；投产工序标准化和井控观察方式优化，在保障安全投产的同时缩短了作业周期；井筒预处理技术、水合物和环空起压防治措施，满足了超深衬管水平井投产作业需要。目前已实施19口井，现场施工成功率100%，酸化后单井获平均绝对无阻流量291×104 m³/d，元坝两期完井投产总体成本降低4.97亿元，突破了元坝超深含硫衬管水平井经济性和安全性的技术瓶颈。     

旋转导向在元坝超深水平井的应用

元坝长兴组储层资源丰富,是中国石化重点勘探开发区域,具有储层埋藏深、温度高、含硫化氢、多压力系统并存、复杂情况难以准确预测等特性.受地理位置和产能建设制约,布井以大斜度井和水平井为主.针对超深井储层预测精度不高,水平井轨迹难控制,摩阻扭矩大等难题,中国石化西南油气分公司引进和应用了旋转导向钻井技术,在元坝103H井成功应用,整个水平井段井眼轨迹平滑,全角变化率控制在2°/30m之内,平均机械钻速为2.25m/h,比常规钻井提速23％,摩阻低于14t.     

川东北元坝地区长兴组生物礁发育模式与储层预测

元坝气田长兴组气藏主体为埋藏超深的缓坡型台缘生物礁气藏,为解决气藏开发评价面临的生物礁发育模式复杂多样、储层分布规律不清、超深薄储层精确预测难度大等问题,本文探讨了海平面升降变化与生物礁发育模式的关系,分析了礁相白云岩储层发育主控因素,提出了生物礁储层预测的思路与方法,明确了生物礁储层平面展布特征。研究表明：元坝地区长兴组地层中共发育4期生物礁,受古地貌和海平面升降变化控制,单礁体可分为单期礁和双期（多期）礁两种模式。礁群可分为纵向进积式、纵向退积式、横向迁移式、横向并列式、复合叠加式5种模式;元坝地区生物礁储层发育主要受沉积背景、海平面升降变化、建设性成岩作用及构造破裂作用控制,垂向上储层主要发育于礁盖,横向上主要发育于礁顶,礁后次之,礁前较差。     

元坝超深水平井井身结构设计与应用

元坝长兴组储层资源丰富,受复杂的地质因素制约,存在储层埋藏深、温度高、含H2S、多压力系统并存、复杂情况难以准确预测等特性,导致钻井周期长、裂缝钻遇率低、钻井成本高。针对超深水平井钻井难点,从已钻井遇到的复杂情况分析入手,综合考虑现有井身结构和钻井工艺,结合完井与储层改造要求,提出了两套满足139.7mm套管射孔完井的元坝超深水平井井身结构优化方案,经现场试验,满足了高效开发的需要,为国内外类似井开发提供了参考和借鉴。     

普光气田高含硫超深水平井投产配套技术

普光气田是我国已发现的丰度最高、储量规模最大的高含硫大型海相整装气田,H2S含量12%～20%,CO2含量10%～12%。国内外开发实践表明,高含硫气田开发 面临着安全环保风险大、设备材料H2S腐蚀、开发成本高等技术难题。普光气田开发方案设计水平井6口,通过技术攻关,针对高含硫普光气田超深水平井投产作业技术难点,配套形成了酸压投产一体化管柱、长井段射孔、长井段酸压投产、作业施工及井控技术,满足了超深水平井投产作业需要,为国内同类气田开发提供了技术借鉴。