中国海油“深海一号”大气田钻完井关键技术进展及展望

“深海一号”是我国首个自营深水大气田,海况复杂,气藏分散,其二期工程更是面临高温高压地质环境,钻完井技术与成本挑战巨大。为解决上述问题,研究了多维水下井口优选、多因素探井转开发井评价、深水大位移井安全钻井周期预测和深水气井智能完井等钻完井设计关键技术;研发了深水水下井口、深水水下采油树、深水早期溢流监测装置和多流道旁通筛管等工具装备,并成功投用;发展了深水开发井大规模表层批钻及井间移位、极端海况深水钻井平台–隔水管作业安全保障、非目的层段高效钻井提速、深水开发井上下部完井一体化等高效作业技术,有效支撑了“深海一号”大气田及其二期工程的安全高效钻完井作业。在总结上述钻完井关键技术进展的基础上,展望了未来我国深水钻完井技术发展方向,对未来深远海复杂油气田开发具有一定指导作用。     

深水气田几项完井技术研究

随着海洋石油进军深水步伐的推进,在南中国海深水作业实践中遇到一系列作业难点和挑战。恶劣的作业自然环境对深水完井提出了更高的技术标准和要求,在完井工具和设备、施工工艺与完井技术策略上与浅水及陆地完井差异明显。我国在深水钻完井方面处于起步阶段,相比国外存在不小差距。针对深水作业特点,分析了作业中的一些难点与关键技术以及深水完井的策略,研究了M深水气田完井关键技术,对射孔技术、精细化完井防砂控制技术、压裂充填技术进行了分析和研究。结合我国南中国海深水完井作业实践,对深水完井作业中的可能风险点和现场应对技术措施进行了总结和梳理。研究结果可为后续设计和作业提供参考。     

深水钻完井工程设计要点分析

深水钻完井工程设计存在水文地质条件恶劣、作业成本高昂等一系列设计难点,这在一定程度上制约着我国深水油气田开发的进程。基于钻完井工程设计的流程及特点,以南海某深水油田的钻完井设计方案为例,选择井眼轨迹及井身结构设计、工作液设计、钻柱及钻具组合设计、井控工艺设计等主要的钻完井工程设计部分,进行了设计理念以及设计结果的分析。得出了深水钻完井工程设计适宜采用的关键技术以及基本设计思路,提出了简化井身结构、简化钻具组合、注重浅层气井控、采用批次作业等针对性的设计建议,能够为深水钻完井工程设计提供有益借鉴。     

南海深水钻完井技术挑战及对策

南海深水区海洋环境恶劣,台风和孤立内波频发,深水钻完井工程设计和作业难度大、风险高。为提高我国深水油气勘探开发技术水平,实现海上钻完井技术研发、工程设计和作业能力由浅水向深水和超深水的跨越式发展,经过十余年技术攻关和作业实践,形成了具有自主知识产权的深水钻完井关键技术体系,首次建立了深水钻完井作业指南、技术标准和规范体系,克服了南海特殊环境条件下的技术挑战和作业难题,满足了深水油气钻完井安全、高效的作业要求,并钻成了最大作业水深近2 500 m的第1批自营深水井,开启了我国油气勘探开发挺进深水的新征程。     

陵水17-2气田深水钻完井关键技术研究与应用

陵水17-2气田平均作业水深约1 500 m,其钻完井作业面临着因复杂地质条件、较大水深等带来的浅层地质灾害、海底低温、压力窗口窄、井控风险高等难题。通过分析陵水17-2在钻完井作业面临的挑战,探索出了以深水表层规模化批钻技术、上下部完井一体化作业技术等安全高效建井技术,创建了深水井筒环空压力安全管控技术,形成了深水井控安全屏障体系,建立了一套深水高产井高效安全测试技术。工程实践表明,本文所提出的深水钻完井关键技术成功支撑了陵水17-2气田的安全高效钻完井作业,具有较好的推广应用价值。     

海上油田高效开发钻完井关键技术研究新进展

随着越来越多的海上油田开发进入中后期,油田开发效益越来越差,钻完井费用高、生产井含水高、环境保护要求高等问题越来越突出,给油田高效开发钻完井技术提出了新的挑战。面对海上油田高效开发中存在的难点,“十三五”期间中国海油深化研究提高单井效能、降低成本、环境友好的钻完井技术体系,聚焦3个方面：(1)研发高效滑动导向控制系统提高钻井效率、优化防砂方式降低钻完井成本;(2)研发新型控水完井工具稳油控水提高单井效能;(3)从源头上减少废弃物的产生、通过集约处理废弃物满足高环保要求,实现环境友好。形成了一套高效、低成本、环保的海上油田开发钻完井技术体系,为海上油田高效开发提供了有力的技术支持。“十四五”期间将继续开展超稠油、超高温高压、深层超深层、深水超深水等复杂情况下的低成本钻完井技术、提高效能钻完井技术、环保钻完井技术等技术的研究。     

TLP干式钻完井技术特点分析

TLP使得干式井口在深水的应用成为可能,与常规的深水开发模式水下井口相比,TLP降低了钻完井作业的难度和费用,尤其在后期修井和调整井作业时,能够大大降低项目的投资,经济效益明显。TLP目前在墨西哥湾、北海及印度尼西亚深水油气田均有采用。目前针对TLP的钻完井设计和作业程序国内开展研究较少,制约了深水油气田开发前期方案设计工作的开展。因此,重点介绍了TLP对钻完井程序的影响;对于不同的平台钻机配置,总结了TLP的钻完井程序;提出了钻完井设计和作业过程中,TLP对回接套管、升沉补偿等问题的要求,分析了与常规深水湿式井口的温度剖面差异,为开展TLP钻完井技术研究和前期方案设计提供参考。     

井筒四相流动理论在深水钻完井工程与测试领域的应用与展望

海洋深水油气钻完井过程中,井筒内流体流动是一个多组分、存在相变及流型转化的复杂四相流动过程。为了进一步揭示深水钻完井井筒多相流动规律,基于井筒四相流动理论,阐述了其在深水油气钻完井工程领域的应用进展;然后,针对该理论在深水钻完井某些特殊工况下存在的局限性,展望了井筒多相流动理论未来的发展趋势。研究结果表明：①深水钻完井井筒四相流动理论能够充分考虑深水井筒中的各种物理化学现象,可以实现对井筒瞬态温度、压力的精确刻画,进而为深水钻完井水力参数优化设计提供坚实的理论基础;②深水钻井井涌发生后,在泥线低温高压环境作用下,井筒内气相易生成天然气水合物（以下简称水合物）相变,从而改变井筒气体体积分数的分布特征;③在井底高温高压作用下,井筒酸性气气体存在着超临界相变,导致高含酸性气体的气侵具有“隐蔽性”;④深水气井测试过程中,井筒四相流动理论能够准确刻画井筒内水合物沉积、堵塞全过程,为深水气井测试过程中水合物的防治提供理论依据;⑤深水钻井井筒多相流动理论今后的发展趋势,将涉及井筒与深水特殊地层耦合作用机制、深海水合物钻井井筒多相流动理论及支撑深水钻井新技术的井筒多相流动理论的研究。     

巴西深水盐下钻完井配套技术与降本增效措施

自2006年巴西超深水海域发现巨型盐下油田以来,深水盐下钻完井技术取得了显著进步。本文总结了巴西深水盐下钻完井面临巨厚盐岩层蠕动危害大、灰岩储层漏失严重、地层可钻性差、超深水钻井装备可靠性及应急管理挑战、巨厚储层完井严重漏失等难题,阐述了盐层段安全钻井及套管设计、控制压力钻井技术、钻井工具及工艺优化提高钻速技术、深水应急专项技术、大尺寸智能完井技术等深水盐下钻完井配套技术,并梳理了深水盐下L油田降本增效举措,最后展望了超深水无隔水管钻井、完井管柱湿式解脱工具、混合式智能完井控制系统等深水盐下钻完井新技术,以期为国内深水油气田钻完井技术发展提供借鉴。     

中国石油海洋工程有限公司承担的两项国家863科研课题通过验收

2011年2月23日,国家863计划海洋技术领域办公室在北京组织召开了＂南海深水油气资源勘探开发关键技术及装备＂重大项目课题验收会。中国石油海洋工程有限公司承担的＂深水钻完井关键技术＂、＂深水半潜式钻井船设计与建造关键技术＂两个课题顺利通过验收。     

深水钻井导管水下打桩关键技术

近年来,针对深水开发钻井导管的安装,业内国外公司提出了采用水下打桩来实现导管批量安装的新技术,并通过实践证明了该技术的可行性.通过对该项技术的调研,分析了该项技术的特点、基本原理及作业流程,并对该技术的关键点导管设计与加工、导管可打入性、导管自由站立稳定性、深水打桩锤选型、低压井口头的设计与选型等进行了深入分析.该技术...     

空气锤钻井技术在定向井中的应用

空气锤钻井技术用于直井钻井可以提高机械钻速和防斜纠斜,同时也可用于定向井和水平井中,以提高机械钻速和缩短钻探周期。为此,介绍了国外空气锤钻井技术在定向井中的应用,包括自回转式空气锤钻井技术和空气螺杆马达驱动式空气锤定向钻井技术,分析其在油田的应用效果,以期对国内空气锤定向钻井技术提供技术参考。     

空气锤钻头保径技术探析

介绍了空气锤钻头结构特点和空气锤保径技术研究现状,把空气锤钻头磨损分成了钻头齿断齿、钻头齿掉齿、钻头齿偏磨、钻头齿齿高磨损、钻头刚体磨损及钻头刚体划伤6种形式,并从材料选择、结构设计和空气锤钻井工艺3方面对磨损进行了分析。从材料选择和结构改进2个方面对现有空气锤进行了改进,提出了"三翼面"保径空气锤钻头。新型空气锤保径钻头在龙岗39井空气锤钻井应用中取得了钻进1 899.35 m只磨损2.5 mm的好成绩。     

深水钻井结构套管喷射安装作业实践

在深水无隔水管钻井作业中,喷射安装结构套管作业是非常重要的环节,成功的作业实践经验可以有效地规避作业风险和提高经济效益。对深水钻井导管喷射安装作业实践进行了分析总结,旨在为类似作业提供借鉴。     

空气锤钻井机械比能计算方法

空气锤钻井是目前硬质岩层钻井提速提效的重要工艺,为了实时评价空气锤钻头的工作效率,提高钻井施工可控性,对空气锤钻井机械比能计算方法进行了研究。基于前人提出的机械比能相关理论,分析了空气锤钻头机械结构和钻进机理,引入冲击效率和冲击速度等参数修正完善机械比能计算模型,并提出能量传递效率η_tr,辅助分析空气锤钻井效率。根据以上理论模型,研制了空气锤钻井机械比能计算软件,可综合利用钻井参数、岩石力学参数、机械比能、能量传递效率等多种连续曲线剖面科学评估空气锤钻头的钻井效率,并采用元坝区域的钻井数据进行验证。结果表明,该计算方法得到的空气锤机械比能和能量传递效率对钻井效率的评价基本与现场实际情况相符,本文所研究的方法对评价空气锤钻井效率、优化钻井参数和钻后分析具有重要意义。     

气体钻井井斜控制的发展与新技术探讨

回顾了井斜控制技术的发展过程,总结了气体钻井井斜失控的原因及危害,探讨了空气锤钻井技术、空气螺杆钻井技术、扩眼保满防斜技术和自动防斜技术等气体钻井井斜控制新技术。空气锤钻井技术是目前最有效且可行性较高的钻井技术。文章提出了空气锤钻井技术的后续研究重点是:研究该工艺方式下钻具振动机理,研究空气锤的使用寿命、内部润滑机理及其结构优化等。提出了该课题组研制的气体钻水平井、垂直井两种专用扶正器和气体钻井滚轮扶正器,解决了钻井液钻井扶正器用在气体钻井中所产生的问题。同时提出了研究气体钻井专用防斜工具和研究气体钻井钻柱系统动力学是以后井斜控制技术的研究方向。     

哈山101井火成岩地层空气锤钻井技术

准噶尔盆地哈山地区火成岩岩石坚硬、研磨性强、可钻性差,采用常规空气/泡沫+牙轮钻井技术存在着单只钻头进尺少、井斜增长快等技术难题。首先分析了空气锤结构特点、破岩机理及其在火成岩中的适应性,指出采用以冲击动载为主、剪切破碎为辅的空气锤钻井技术钻进火成岩,较常规气体钻井方式具有明显的防斜打快技术优势。在邻井空气锤钻井试验基础上,通过优化空气锤复合结构钻头齿材料与气流布局,改进空气锤保径结构与防掉机构设计,并且建立了空气锤钻井的钻压、转速、耗风量及风压等参数计算方法,形成了火成岩地层空气/雾化+空气锤钻井技术。经在哈山101井火成岩中进行现场应用,在保证井斜始终控制在1°以内情况下,单只空气锤平均进尺367.86 m,较邻井提高了56%以上,取得了显著的应用效果,为今后准噶尔盆地火成岩地层防斜打快提供了一种有效手段。     

300米级深水导管架在南海陆坡区应用的挑战与关键技术研究

基于流花11-1油田二次开发项目以及陆丰15-1、陆丰12-3油田开发项目中3座深水导管架的设计应用为例,分析了国内外深水导管架的应用现状,指出了深水导管架应用于南海陆坡区所面临的恶劣的自然环境条件、复杂的沙波沙脊工程地质条件、大型的上部模块功能需求以及受限的建造安装资源等诸多挑战.针对中国南海300 m级深水导管架在...     

SGQ320型气体钻井用贯通式潜孔锤的研制

常规空气锤钻井技术在石油钻探领域得到了较大的发展和应用,为气动潜孔凿岩工具的发展和使用提供了广阔空间。在系统分析总结反循环空气锤气体钻井技术优势的基础上,详细介绍了SGQ-320型贯通式潜孔锤的组成及工作原理、关键结构参数及零部件的设计、性能参数仿真计算等整个研制的思路和过程。根据拟施工的井眼尺寸,以满足钻头体积碎岩所需冲击能量为前提,计算确定活塞的质量及关键参数,进行具体结构设计,并利用计算机模拟仿真程序辅助进行性能参数设计。SGQ-320型贯通式潜孔锤已完成室内调试,各项性能指标均达到了预期设计要求。该工具的成功研制为石油钻探提供了新的技术支持,能够融合气体钻井、冲击旋转钻井、反循环钻井三者优势,提高复杂地层、深井硬岩地层钻井速度。      

南海东部深水气田完井作业实践

南海东部海域某深水气田应用第六代半潜式深水钻井平台West Hercules和HYSY981平台顺利完成了9口井的完井作业,平均单井作业时间为41.03 d。在介绍该气田深水完井技术工艺特点、分析完井生产管柱设计原理的基础上,结合该气田的井况及环境特点,对深水完井作业难点及施工措施进行了系统的梳理,形成了一套完善的深水完井作业技术,包括材料防腐、水合物的防治、环空圈闭压力管理、生产管柱优化设计、压裂充填作业、井筒连续清洁、水下采油树安装和更换、复杂情况应急处理、精细施工等。清井放喷测试以及投产前的功能测试表明,各井产量及完井设备工作状态均达到投产要求。该套技术可以为今后其他深水油气田完井设计和施工提供借鉴。