哈山101井火成岩地层气体钻井提速技术优化及应用

介绍了新疆火成岩气体钻井提速技术情况,通过优化空气锤KQC275型雾化钻井参数,形成了火成岩雾化+空气锤钻井技术,实现哈山101井二开气体雾化空气锤钻进进尺427.69m,平均机械钻速3.94m/h。在地层出水情况下,试验自行研制的连续循环阀系统,共钻进了49.28m,旁通、主路转换过程中立压变化不超过0.05MPa,实现接单根时节省循环、重建循环等辅助时间20余分钟。指出为解决空气锤KQC180型在雾化钻井时压力异常升高、空气锤不工作等异常情况需进行的优化和下步研制的重点方向。分析了雾化钻井条件下钻遇含气破碎带后的地面气测数据及钻井参数的变化,给出了判断井下可能着火燃烧的理由,提出了石油行业/企业标准修订的有益建议,为今后准噶尔盆地火成岩地层气体钻井提速提供了借鉴、积累了经验。     

红2井火成岩地层氮气钻井技术应用

为解决哈密区块火成岩机械钻速低的难题,并从根本上避免气体钻井井下燃烧、提高施工安全性,红2井?215.9mm井眼1903～3850m井段火成岩地层实施了氮气钻井。针对气体钻井设备在高温、风沙环境下频频出现非正常停机等问题,通过优选散热方式及改变散热布局、更换散热片、搭建设备防砂棚等方法,彻底改变了气体钻井设备的使用现状。针对气体钻井排砂管线长时间使用后刺漏频发的问题,设计加工了加压注硫化橡胶的耐冲蚀弯头。对空气锤的优化设计,在使用中发挥了防斜提速的作用,对发现的影响提效效果的短板,提出了解决方法,对下一步氮气钻井空气锤技术的应用提供了优化思路。     

旋转冲击钻井工具在塔河油田12区块应用效果分析

简述了旋转冲击钻井工具的特点以及使用原理,其较以往其它提速工具不同之处是结合了机械冲击和水力脉冲破岩两方面的破岩能力。重点分析了该工具在塔河油田12区块使用后的提速提效对比情况以及不同地层的提速情况。目前该工具已经在塔河油田12区块多口井进行了使用,都取得了明显的效果,最低提速为25%,最高提速近45%。分析认为,该工具对于12区块哈拉哈塘组地层而言,提速效果不很理想;对于使用常规"PDC+螺杆"钻具组合可钻性较差,机械钻速不高的井段和地层钻速提高明显,原来钻速较低的井段,钻速提高越快,比如卡拉沙依组和东河塘组地层钻速提高明显很多,最高达到60%以上,一般也在30%以上;同时使用该提速工具后,钻时变得逐步均匀,每米钻时驱于平均,钻头的破岩能力均向化。     

深部地层高频旋转冲击破岩技术在芦4H井的研究与应用

近年来,根据油田公司产能规模化建设部署要求,为有效开展直井、大斜度定向井、水平井等深井钻井提速施工,解决深部中硬地层中常规钻井技术无法有效破岩,难以清除出复杂地层的大块岩屑和掉块,通过高频冲击碾压、旋转破碎、地层应力破坏冲洗井底带出岩屑的技术,形成自主研发模式的井下钻具配套组合形式,从而有效起到深部地层高频旋转冲击破岩。该套技术在吐哈油田芦4H井的提速试验经济效益明显提升,推广应用至整个油田深部地层中会产生更大的经济效益与社会效益。主要从钻井提速工具入手,着重分析制约钻井提速方面的技术难点,并对后期勘探开发钻井提速提供借鉴意义。     

火成岩地层气体钻井井壁稳定性实验研究

准噶尔盆地深部石炭系地层具有较大的勘探潜力。前期钻探实践表明,石炭系火成岩地层厚度大、岩石坚硬、可钻性极差,导致了该层段钻进过程中机械钻速低、钻井周期较长。利用乌参1井的火成岩地层取芯岩样,开展了岩芯室内准三轴围压力学实验,表明40MPa围压下火成岩岩石失效表现为脆性断裂;根据摩尔—库伦强度理论,通过对气体钻井发生井壁失稳时的最大正应力进行计算,并与上覆地层压力比较,提出了准噶尔盆地火成岩地层气体钻井的井壁稳定性实验分析方法,并据此得到了准噶尔盆地埋深小于6110m的石炭系火成岩地层均可以尝试气体钻井技术应用的结论。研究成果为实施气体钻井解决石炭系深探井火成岩井段的钻井提速瓶颈问题提供了理论依据。     

大庆深层天然气提速技术研究

近年来,深层天然气已经成为了大庆天然气开发的主力气田。深层天然气钻井,通过持续攻关,打造了以气体钻井、液动旋冲工具、涡轮钻具等技术产品为代表的先进提速技术,钻井速度逐年提高。但仍存在各单项技术应用效果差异大,多项技术集成应用度不高,大庆深层地温梯度高、上下温差大等多项技术难题。因此,总体经济效益不高,尤其是中下部地层进尺仅占30%,但周期占70%,是制约大庆深井提速提效的一项主要因素。通过前期调研和分析,把研究重点放在攻关中下部地层上,针对各项技术的特点,开展技术完善、适应性评价以及集成应用,是实现大庆深层提速提效的重要技术手段。     

长宁页岩气钻井提速提效难点与对策分析

为了解决长宁页岩气机械钻速低、钻井周期长的难题,在分析钻井技术难点的基础上,开展了新工艺、新技术和新工具试验,形成了系列钻井提速提效技术,现场应用取得较好的效果。针对表层失返性漏失问题,形成了以气体或雾化钻井为主,以速凝水泥浆堵漏为辅的技术措施;针对须家河地层横向振动大的问题,形成了以降低转速和提高钻压为主的被动减震提速措施,以水力加压器为主的主动减震提速措施,下步将开展陀螺稳定工具主动减震提速试验;针对上部井段定向托压的问题,形成了2000m以浅采用旋冲螺杆、2000m以深采用水力振荡器的缓解定向托压技术措施;针对长水平段井下风险高的难题,形成了钻井参数释放段、钻井提速与降低风险兼顾段、风险削减段等三个阶段的钻井参数模板和风险识别方法。研究成果对长宁页岩气钻井提速提效具有较好的借鉴和指导意义。     

塔里木果勒西区块火成岩优快钻井技术

近年来，塔里木在富满油田集中勘探、精细勘探和高效评价，大力开展复杂超深层工程技术攻关。果勒区块广泛存在火成岩地层可钻性差、机械钻速低、二叠系压力系数低、无密度窗口、应力集中垮塌、二叠系井漏卡钻等施工难点。为有效解决这一系列难题，从优化钻井参数、优选提速提效工具、优化钻井液性能着手，开展了果勒西区块火成岩优快钻井技术研究，结果表明：GL3-H1、GL3-H3、GL3-H6三口井二开固井结束平均节约周期92.71d，整体提速60.78%，有效降低了钻井事故复杂，钻井提速效果显著。     

鄂北工区水平井提速提效技术探讨

随着鄂北工区大牛地气田的持续建产,水平井规模应用已成为气田开发的重点技术。但由于地层岩性变化、可钻性差异,泥岩稳定性,低破裂压力层段漏失,钻井液润滑和携岩能力,岩屑床的清除,以及钻遇泥岩煤层发生坍塌掉块等问题和不可控因素,对水平井钻井提速提效产生了不利的影响。系统分析了影响水平井提速提效的"瓶颈"问题,提出较为完善的技术方案,以实现水平井施工安全、快速、高效钻进的目的。     

气体钻井在丁山构造的应用探讨

丁山构造页岩气资源丰富,但地质条件复杂,储层埋藏深度差异性大,地层古老、硬度高、可钻性差。考虑该地区钻井提速提效需求,采用了气体钻井方式以提高上部地层的钻井效率。但受到井壁稳定性和地层出水等影响,气体钻井应用井段受限。为实现安全钻进,同时提高钻井速度和减少井下复杂,通过井壁稳定性、气体钻井参数优化和库伦准则的探讨和分析,结合现场应用情况优选出丁山构造适合采用气体钻井的井段和气体钻井的参数,对于加快丁山地区页岩气高效开发将具有重要的现实意义。     

川东北分水岭构造须家河组钻井提速技术研究与应用

针对川东北分水岭构造须家河组地层段机械钻速慢的钻井难题,开展了提速技术研究。首先通过工程地质特征分析,获取了须家河组地层矿物组分含量和岩石力学参数,并有针对性地提出提速技术思路和提速手段。从分3井现场应用效果看,气体钻井技术、螺杆钻具+混合钻头以及扭冲工具+混合钻头钻井技术均取得不同程度的提速效果,其中气体钻井技术平均机械钻速最高,达到4.78m/h,与同井采用常规泥浆钻井相比提高4.49倍。     

PDC钻头复合冲击破岩机理研究及应用探讨

随着钻井提速,PDC钻头结合扭力冲击器的复合钻井技术应用越来越普遍。为了进一步提高PDC钻头复合钻井技术在现场的应用效果,系统分析了钻头的结构及工作原理,对PDC钻头具有的硬度高、耐磨性好、强度高、自锐性好、稳定性差、抗冲击性差的特性进行了分析。通过对复合冲击破岩机理研究表明,在复合钻井条件下,PDC钻头切削齿与地层岩石呈严重不均匀接触状态,承压面积减小,切削齿对地层岩石的吃入深度增加,加之切削轨迹呈交叉状态,显著提升了钻头破岩效率。通过在钻井现场的应用及与牙轮钻头钻井情况对比,结果表明,PDC钻头复合钻井技术能够显著提高机械钻速、缩短钻井周期,具有较好的经济效益和广阔的应用前景。     

塔东古城地区钻头优选及应用

针对大庆油田塔东区块古城地区地层含砾、岩石硬度大、85%以上井段采用牙轮钻进,导致深部地层钻速慢,钻头磨损严重等问题,在传统钻速预测方法基础上,引入钻头磨损、地层岩性、应用井深等相关参数,建立钻头破岩效率计算方法,并结合所钻遇的地层岩性、测井资料及钻头类型等,建立钻头优选模型,实现钻头选型定量化,提出了适用于古城地区的钻头序列推荐方案。现场成功应用5口井,单只钻头进尺和平均机械钻速均得到了很大的提高,实现了钻头优选提速提效的目的,为古城地区的高效钻井施工提供了重要的技术支撑。     

川西中江区块中浅层快速钻进井壁稳定关键技术

自川西区块提速提效以来,在中江区块上部地层钻进过程中均出现了不同程度的井壁失稳现象,对比分析了中江区块钻井提速前后上部地层的井壁失稳情况和井壁失稳机理,针对中江区块中浅层易于井壁失稳的地质特点,在优化原有钾石灰体系基础上提出了在快速钻井情况下中江区块钾石灰钻井液体系关键控制指标。该技术成功应用在JS206-1HF井的上部地层钻进,成功保证了中浅层的井壁稳定,并将该体系成功推广应用于该区块,减少了井下复杂处理时间,缩短了钻井周期,为川西中江区块的提速提效提供了技术支撑。     

元坝高研磨性地层提速提效集成钻井技术

四川元坝地区陆相下沙溪庙组—须家河组地层岩性复杂、可钻性差、研磨性强、地层压力高,使用牙轮钻头、PDC钻头等常规钻井技术钻速慢、周期长、效率低,引进扭力冲击器+PDC钻头、孕镶金刚石钻头+涡轮等进口提速工具费用昂贵,提速效果明显,但经济效益差。为降低钻井成本,结合地层地质特性,开展了个性化钻头及配套提速工具的研制及优选,形成了元坝高研磨性地层提速提效集成钻井技术,即自流井组珍珠冲段以上地层采用研制的KS1362ADGR型PDC钻头+国产大扭矩螺杆马达;珍珠冲及须家河组地层优选国产NR826M型孕镶金刚石钻头+高转速螺杆马达。通过3口井现场试验表明:同比2012—2013年完钻井指标,平均机械钻速提高64.7%;在井段长度增加8.7%的情况下,平均钻井周期缩短36.3%。该技术将对川东北、川西须家河组等高研磨性地层钻井具有指导作用。     

元坝地区陆相井钻井提速探索与实践

元坝地区陆相储层是中国石化天然气勘探开发又一重点层位,但陆相地层钻井存在一些技术难点,导致钻井施工风险大:地层研磨性强,可钻性差;地下断层、裂缝发育,井漏频繁;存在多套压力体系,安全窗口窄。这些因素一直制约着陆相井钻井速度的提高。西南石油工程有限公司施工的元陆702井在施工中开展了钻井提速提效技术攻关与实践,采取了泡沫钻井、气体钻井等技术,并应用了扭力冲击器、孕镶金刚石钻头、高速涡轮、PBL多次循环阀、干法固井等新工具和新工艺,钻井周期比设计缩短28.69%,创新了区域钻井工期新指标,为元坝陆相井寻找到了一条提高钻井速度的有效方法。     

图深1井涡轮钻井技术应用分析

长岭断陷泉头组以下深层地层岩石可钻性级值不断增高,机械钻速低,钻井周期长,提高深层钻井速度成为该地区钻井关键的问题。涡轮钻井由于具有高转速、高扭矩特点,能够提高破岩效率,但其特点又决定了其应用具有一定局限性,通过对图深1井涡轮钻井提速分析表明,涡轮钻井在长岭断陷登娄库组地层具有良好的提速效果,在营城组凝灰岩地层达不到提速的目的。     

克拉玛依油田一区石炭系火成岩钻井技术研究

随着克拉玛依油田一区勘探开发逐渐向深部地层挺进,该区深部石炭系火成岩油层逐渐被开发。该地层可钻性差,压力紊乱,成为制约该地区钻井提速进而增储上产的瓶颈。分析了该地区地层特征和钻井难点,开展了PDC钻头+万吉助力型动力钻具、孕镶金刚石钻头+低速涡轮钻具、孕镶金刚石钻头+高速螺杆、狮虎兽混合型钻头和扭力冲击器等多项提速工具适应性分析。结合该地区多口井的钻探实践,得出结论:该系列井下工具和钻头钻井有一定的钻井提速效果,但仍然无法从根本上解决该地区石炭系钻速低的现状,需要进一步探索取得技术突破。     

红河油田地层可钻性研究与钻头优选

红河油田水平井钻头适应性差、起下钻频繁,导致机械钻速低和钻井周期长,严重制约了钻井提速提效。通过对红河油田地层岩心进行室内可钻性实验,建立了该地区岩石可钻性与声波测井相关性数学模型,从而确定了岩石可钻性级值剖面。实验及计算结果表明,红河油田地层可钻性级别为3~6级,上部属于软地层,下部属于中硬地层。基于地层可钻性优选了PDC钻头,经现场试验与应用,平均单只钻头进尺、机械钻速大幅提高,大大缩短了钻井周期,达到了水平井钻井提速提效的目的。     

准噶尔盆地石炭系地层防斜打快技术

准噶尔盆地深部石炭系地层勘探潜力巨大.前期钻探实践表明,石炭系地层地质条件极其复杂、岩石可钻性差、井斜问题突出等因素严重影响了钻井速度、增加了井下风险,为了加快石炭系地层的勘探开发进程,开展了防斜打快技术研究.首先分析了石炭系地层防斜打快技术难点及井斜原因,通过开展气体钻井、“孕镶金刚石钻头+涡轮钻具”复合钻井以及自动垂直钻井等提速技术的优势及适应性分析,指出它们是目前解决石炭系地层防斜打快问题的3种有效钻井技术;通过利用“井斜趋势角”指标对塔式钻具、单稳定器和双稳定器钟摆钻具等3种常用防斜钻具组合的降斜能力对比分析,3种防斜钻具的降斜能力均随钻压增大而显著降低,并且当钻压较大时,单稳定器钟摆钻具的防斜能力较强,当钻压较小时以双稳定器钟摆钻具的降斜能力为最佳,对于今后石炭系地层的防斜打快施工具有一定指导意义.