水平井优快钻井技术研究与认识

水平井一直是勘探油气资源的重要技术手段之一。随着国内对油气资源需求的逐步增多,水平井钻井施工面临更加复杂多变的地质情况。在一些复杂地层施工时,钻井液漏失、井壁塌陷、气侵和井涌等成为钻井过程中不得不面对的问题。复杂的地质情况导致机械钻速大幅下降、钻井作业成本迅速增加,高效率低成本的水平井钻井技术是应对上述难题最有效的方案之一。从钻井设计优化、工程技术措施配套和钻井液体系优化三个方面进行研究,以期为提高机械钻速和钻井技术水平提供技术支持。     

神木双山区块窄密度窗口水平井钻井液技术

针对神木双山区块水平井钻井过程中泥页岩引起的水化分散、造浆、缩径、掉块和坍塌等井壁失稳以及该区块三开结构水平井"上漏下塌"的窄密度窗口安全钻进和储层保护等技术难题,开展了一系列室内试验研究,最终形成了强抑制复合盐聚合物防塌钻井液体系。室内评价结果表明,该钻井液体系抑制性强,岩屑一次回收率大于95%,二次回收率大于86%,岩芯线性膨胀量降低率高达70%,流变性和润滑性能良好,对岩芯伤害率为11.25%,有利于保护油气层。现场4口井的试验应用结果表明,该体系抑制性防塌能力强,润滑防卡效果好,易于发现油气显示,机械钻速高,和该区块前期开发的四开结构水平井相比,机械钻速提高40.9%,钻井周期缩短32%,电测一次成功率100%,很好地满足了该区块窄安全密度窗口三开结构水平井安全快速钻井施工的需求。     

莫116井区水平井钻井设计优化与应用

莫116井区在水平井钻井施工过程中,面临着"缩、卡、塌、漏、喷、硬"等难题,为避免井下复杂事故、缩减钻井周期、降低作业风险,在该区开展了水平井优化设计与轨迹优化控制技术研究工作。通过对井区已完钻井资料论证分析,针对性地对井身结构和井眼轨迹控制提出了优化方案;根据前期实钻情况和钻柱力学分析,优化了水平井钻井钻具组合和钻井参数;通过优化钻井液体系,解决了定向作业井段井壁稳定性差、定向施工摩阻大、粘附卡钻几率高等问题。通过对上述研究成果的现场应用,实现了水平井优快钻井目标,二开定向段和三开井段平均机械钻速相比优化前水平分别提高27%、30%,其中M614等井实现了"一趟钻"完成水平段钻进目标。     

大牛地气田水平井优快钻完井技术

大牛地气田属于低孔、低渗、低-常压致密砂岩气藏,水平井开发存在井壁易失稳、钻井周期长、储层保护难度大、完井方式不配套等问题,水平井钻井难度大,施工风险高,无法实现经济有效建产。通过集成应用6″小井眼钻井技术、稳定井壁技术、低成本储层保护技术、完井方式优化等技术,逐步形成了大牛地气田水平井优快钻完井技术,有效地提高了机械钻速,缩短钻井周期,降本增效效果显著,该技术值得进一步在大牛地气田推广应用。     

渝西大安区块超深层页岩气水平井钻井提速关键技术研究

针对大安区块超深层页岩气水平井钻井过程中存在难钻地层机械钻速低、旋转导向仪器高温下的故障率高和钻井周期长等技术难点,以大安页岩气高效快速开发为目的,分析了钻遇地层特征和钻井技术难点,通过井身结构优化、高效钻头优选、“铂金靶体”快速识别、水平段降密提速、油基钻井液地面降温、抗高温白油基钻井液体系及等壁厚螺杆技术等技术研究和使用,形成了大安区块超深层页岩气水平井优快钻井技术。该技术在渝西大安区块大安104H超深层页岩气水平井进行了现场试验,实际完钻井深6789 m,水平段长2406.13 m,平均机械钻速10.60 m/h,较区块平均机械钻速8.12 m/h提高30.54%。结果表明,超深层页岩气水平井钻井提速技术可为大安页岩气高效开发提供技术支撑。     

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。     

氮气钻井技术在艾克1井的应用

为了提高新疆油田乌夏区块二叠系风城组地层的机械钻速,缩短建井周期,在艾克1井风城组风三段、风二段、风一段进行氮气钻井试验。试验结果表明,氮气钻井能大幅度提高机械钻速,为以后该地区的钻井提供了新的技术选择。从机理、井壁稳定性、地层产出物等方面进行分析艾克1井氮气钻井的可行性,分析了气体钻井机理,介绍了氮气钻井流程和详细实施过程。     

玉北7井安全优质钻井技术

针对当前玉北区块已施工井地质条件复杂,高压盐水层、膏泥岩发育,致使在钻井施工中遇到了诸如井壁失稳、套管变形、机械钻速慢、井下事故频发的情况,造成玉北区块建井周期普遍超长。着重从YB7井钻井过程入手,分析玉北区块各开次钻进及特作期间存在的安全风险及防范措施,重点探索玉北区块安全、优质钻井技术,提出针对性技术对策,以促进该区块勘探开发步伐。     

元页HF-1页岩气水平井钻井关键技术

元页HF-1井是中石化部署在川东北元坝区块的第一口页岩气预探水平井。通过分析该井的工程地质难点,优化了三开次井身结构,优选出合理的钻井方式、钻井液体系和配套工艺措施,形成了一套适合该区块的页岩气水平井钻井技术方案。该井成功钻达目的层,完钻井深4982 m,水平位移1421.73 m,钻井周期168.88 d,平均机械钻速3.07 m/h,三开井径扩大率仅为4.82%,取得良好的应用效果,为元坝区块页岩气的勘探开发提供了技术支撑。     

水力振荡器在英也尔区块英平19-4井的应用分析

吐哈油田鲁克沁东Ⅰ区英也尔区块水平井施工过程中,由于区块地质情况复杂,水平井施工难度极大,尤其是定向施工进入梧桐沟组后,频繁出现拖压、卡钻等现象,加大作业风险,严重影响提速作业。在常规减阻提速手段均不能取得明显改善情况下,于是在英平19-4井尝试应用了水力振荡器。英平19-4井应用结果表明,使用水力振荡器井段比未使用该工具井段拖压情况明显改善,机械钻速提高了56.1%,提速效果明显。水力振荡器在本井的成功应用,为英也尔区块的优快钻井提供了有益借鉴。     

水平井在保德煤矿瓦斯抽采中的应用研究

在保德煤矿首次实施双U型井用于治理煤矿瓦斯,根据煤矿的瓦斯抽采需要,在实现矿区瓦斯地质研究的同时,开展了U型井布井研究、U型井工程方案优化、大井斜煤层段的造斜段下入玻璃钢套管、U型井水平段玻璃钢筛管完井、U型井适应性评价及双煤合采排采制度的优化等,采用Excel实现了随钻地层信息与随钻定向预测相结合的随钻定向监控方法。通过实践,验证了随钻预测及随钻定向监控的技术思路和工程措施,取得了良好的技术效果。同时,根据研究成果,提出了逆地层倾向的多分支井及井上下联合施工、井下排采的切实可行的后续工作方案。     

涪陵页岩气田水平井组优快钻井技术

涪陵页岩气田是我国第一个投入商业化开发的国家级页岩气示范区,与北美相比,涪陵地区地表条件、地质条件和页岩气储层特征更加复杂、储层埋藏更深,开发初期钻井机械钻速低、钻井周期长、成本高。为此开展了涪陵页岩气田水平井组优快钻井技术研究,形成了集水平井组钻井工程优化设计、水平井优快钻井技术、国产低成本油基钻井液、满足大型压裂要求的长水平段水平井固井技术、山地特点"井工厂"钻井技术以及绿色环保钻井技术为核心的页岩气水平井组优快钻井技术体系。在涪陵页岩气田推广应用了290口井,完井256口,平均单井机械钻速提高了182%,平均单井钻井周期缩短了55%,平均单井钻井成本降低了34%。为涪陵页岩气田年50亿m~3一期产能建设的顺利完成提供了强有力的技术支撑,对我国页岩气规模开发提供了重要的借鉴和引领作用。     

东海西湖井身结构深度优化技术及其应用

东海西湖地区深部地层具有研磨性强,可钻性差,机械钻速低,且存在异常高温高压等特点。通过不断探索、实践井身结构优化技术,形成了东海近几年较为固定的探井井身结构。但表层?444.5 mm井眼再加速遭遇“瓶颈”,常压深井井身结构仍有优化空间。随着东海钻井技术的不断进步及油气资源勘探开发的需求,水平井及大斜度井的数量在不断增多,而开发井?215.9 mm井眼水平段?177.8 mm尾管下入困难。因此,需要进一步对东海西湖凹陷区域井身结构进行深度优化。针对以上难点,研究形成了表层井眼尺寸优化技术、深井井身结构简化技术及开发井尾管尺寸优化技术。现场试验应用表明,钻井提速效果明显,为后续井的井身结构继续优化奠定了基础。同时也降低了深部井段复杂情况出现的概率,增大了探井套管和井眼环空间隙,为后续作业提供了便利,也为复杂地质条件下深井和超深井的井身结构的设计提供了新的思路。     

大庆致密油区块工厂化水平井优快钻井技术

工厂化水平井是近些年来发展起来的致密油气及非常规油气资源开发的新兴技术手段,主要是通过平台井优化布局、流水作业的方式提高钻完井及后期作业的施工效率,实现施工周期的缩短和成本的降低。通过目标区块的工厂化组织、流水化施工和提速手段的集成化应用,实现了目标区块的钻井周期大幅缩短,完成了工厂化钻井的作业计划目标要求。本文分析了工厂化钻井的施工难点,阐述了工厂化钻井作业的模块化施工关键技术,为同类型井施工提供有益的借鉴。     

致密砂岩气藏低产低效井治理对策及展望

针对致密砂岩气田开发至中后期,单井产量、压力下降快,产水严重,低产低效井数量逐年增加问题,基于致密砂岩气藏地质特征,分析了低产低效井成因并进行归类,总结了各类低产低效井的治理对策,提出了低产低效井治理建议。研究认为,致密砂岩气藏普遍物性差,连片性差,气井易见水;致密砂岩气藏低产低效井按成因可进一步归类为排水措施井和老井挖潜井;排水采气是治理见水型低产低效井的主体工艺,查层补孔、侧钻水平井、重复压裂等老井挖潜工艺是实现低产低效井提质增效的主要途径;致密砂岩气藏低产低效井治理应集中于完善与升级排水采气工艺;结合数字化管理与自动化设备开展主动性排水采气;完善出水气井治理方式,加强控水根治出水问题;攻关形成更有效的低成本老井挖潜工艺;利用数字化气田开展多维矩阵式气井管理。     

海上高效侧钻小井眼水平井钻完井技术研究及应用

通过对常规侧钻小井眼方案的分析对比,结合钻机作业能力提出了高效侧钻小井眼水平井钻完井技术,包括小井眼水平井钻进、防砂方式优选、油水层的封隔等技术。通过在QHD32-6F平台4口调整井的钻完井实施证明,该技术能有效降低小尺寸套管侧钻井作业难度,大大降低了钻完井的综合成本,为海上钻完井提速增效发挥了重要作用。该技术具有很好的应用前景。     

长江下游（安徽）地区页岩气钻井工程难点及对策分析

为推进长江下游地区页岩油气等清洁能源调查工作,2015-2021年中国地质调查局在安徽地区部署了25口页岩气井。针对勘探区域地质构造复杂、软硬互层、断层裂隙发育以及地层破碎等地质条件引起的恶性漏失、难钻进、难取心、井壁失稳等钻井复杂情况,通过制定针对性堵漏方案,优选多种类钻头,优化钻具组合、钻井液配置和钻井工艺,初步形成了长江下游（安徽）地区页岩气钻井技术体系,包括：破碎带高效高质取心工艺、软硬互层纠斜控斜钻具组合研究、强研磨性硬地层钻头优选、恶性漏失卡钻处理方法、水平井段钻井液堵漏技术以及水敏地层井壁稳定处理等。为该区后续钻井工程设计和施工作业提供有益借鉴。     

大庆油田火山岩砾岩水平井钻井技术

随着大庆油田深层火山岩砾岩气藏的持续开发,利用水平井技术勘探开发深层气藏成为迫切要求。对大庆深层火山岩砾岩的地质特性、火山岩砾岩水平井特点及难点进行了描述。开展了钻头优选、井眼轨道优化、井身结构优化、井下动力钻具选型、欠平衡负压值控制等技术研究,并完成多口现场试验井,其中徐深平34井全井平均机械钻速2.79 m/h,取得了较好的应用效果。形成了一套适合于大庆油田火山岩砾岩气藏勘探与开发的水平井钻井技术。     

浅部大位移超长水平段I38H井轨迹控制技术

I38H井是渤海某油田调整井中的一口先期排液水平井,后期转入注水作业,为满足周边3口井的注采关系,设计水平段长达827.0 m,同时该井为一口目的层位于明化镇、水垂比达2.47的浅层大位移井,为安全、顺利实现钻井作业,通过对I38H井井身结构的优化、井眼轨迹的合理设计以及贝克旋转导向工具和随钻扩眼器等工具的使用,最终成功完成钻井作业。     

鄂尔多斯盆地致密油藏水平井体积压裂技术

为实现鄂尔多斯盆地致密油藏水平井体积与产能的扩张,设计一种水平井体积压裂技术。利用Eclipse油藏数值模拟软件,构建致密油藏水平井流线模型,通过Front Sim模块,对流线模型实施油藏开发模拟。采用定射角定向定面射孔技术,实施水平井体积改造,构建储层与井筒之间的桥梁。确定体积压裂施工参数,保证井底净压力比水平两向应力差高,根据渗吸驱替过程,确定对应关井时间,实现致密油藏水平井体积压裂。测试结果表明,改造后水平井体积达到了1 000×104 m3左右,远大于改造前的水平井体积,初期阶段日产液量和日产油量分别提高了35倍和4.0倍,稳定阶段日产液量和日产油量分别提高了4倍和2倍,有一定的渗吸、置换作用,说明设计技术有明显的改造效果。