顺北鹰1井?444.5 mm长裸眼固井技术

顺北鹰1井二开采用?444.5 mm钻头钻至井深5 395.00 m中完,需下入?339.7 mm技术套管固井。固井施工存在套管悬重大、裸眼段长、二叠系火成岩易漏失层发育和超深大尺寸分级注水泥器下入难度大等技术难题,造成下套管过程中易发生阻卡和注水泥时易发生返性漏失等井下故障。因此,针对顺北鹰1井的特殊工况,通过校核载荷配套下套管工具、优化通井措施、设计套管下放速度和调整钻井液性能,确保套管顺利下入;通过设计适用于超深井的大尺寸分级注水泥器和固井施工流体排量、采用非连续式分级注水泥工艺和复合低密度防漏水泥浆,防止注水泥过程发生漏失,保证固井质量。顺北鹰1井二开固井采取上述技术措施,?339.7 mm套管顺利下至设计井深,注水泥过程中只出现轻微漏失,易漏失层位固井质量中等,实现了有效封固。顺北鹰1井?444.5 mm长裸眼段顺利封固,为顺北油气田大尺寸长裸眼固井积累了成功经验,其固井技术措施可为国内深井超深井大尺寸长裸眼固井提供借鉴。      

塔里木盆地顺北区块超深井火成岩钻井液技术

针对塔里木盆地顺北区块火成岩地层钻进中存在的井壁失稳严重、恶性漏失风险高、长裸眼漏塌同存、摩阻高和掉块卡钻等钻井技术难点,开展了钻井液体系配方优化研究。根据包被抑制剂对钻井液性能的影响试验、不同降滤失剂作用效果试验、复合封堵剂屏蔽封堵试验和复合润滑剂配比和降摩阻试验结果,研制了强抑制高封堵钾胺基聚磺钻井液。室内试验表明,火成岩岩样在该钻井液中的滚动回收率和线性膨胀率分别为96.07%和1.87%,钻井液能够抗5% NaCl和2% CaSO4污染。该钻井液在顺北1-3井火成岩地层钻进中进行了现场试验,其二叠系火成岩地层平均井径扩大率仅为12.88%,复杂时效比顺北1-1H井缩短了37.9 d;二叠系火成岩井段未发生漏失;辉绿岩地层平均井径扩大率比顺北1井降低了15.7百分点。室内研究与现场试验表明,强抑制高封堵钾胺基聚磺钻井液技术解决了顺北区块超深井火成岩钻井技术难点,可以在该区块进行推广。      

顺北油气田超深井井身结构优化设计

随着顺北油气田勘探开发的不断深入,原有井身结构开始显现出钻井风险大、效率低等问题,亟需优化井身结构。为此,利用已钻井的测井资料,利用Drillworks 软件计算了地层的孔隙压力、破裂压力和坍塌压力,并结合已钻井的钻井资料和岩石力学试验结果对计算结果进行修正,得到了顺北油气田地层的三压力剖面,根据地层三压力剖面确定了地质工程必封点。根据地质工程必封点,综合考虑钻井技术水平和钻井完井要求,设计了5种井身结构,通过预测5种井身结构的钻井周期、钻井成本,对比优缺点,选用了四开非常规井身结构。顺北油气田超深井采用四开非常规井身结构后,机械钻速提高30%～40%,钻井周期缩短33～45 d,均顺利钻至目的层。这表明,顺北油气田采用优化后的井身结构,提高了钻井效率,降低了钻井风险。      

轮东1井超深井钻井液技术

轮东1井是目前中国石油天然气集团公司在陆上钻的第一风险预探井,完钻井深为7 620 m.该井四开地层情况复杂,地层压力系数低、埋藏深、厚度大,极易发生、塌、溢等复杂.通过室内实验调整膨润土量和处理剂加量,优选出不同抗高温处理荆,现场并作了复查实验,最终确定了钻井液配方.经轮东1井的现场应用表明,该钻井液不仅满足了井下的生产需要,而且达到了预先设想的要求,其流变性、悬浮携带能力在200℃以内比较稳定;高温高压滤失量在160℃以内小于8 mL,200℃以内小于22 mL;分别在180℃下老化96 h、200℃下老化48 h,其性能均稳定.该技术为超深井钻井提供了一项技术储备.     

顺北油气田火成岩侵入体覆盖区超深井优快钻井技术

顺北油气田火成岩侵入体覆盖区超深井钻井时,既存在二叠系火成岩井漏、志留系泥岩垮塌和古生界深部地层可钻性差等问题,还存在因火成岩侵入体地层坍塌压力高带来的钻井难题。前期,该油气田为了解决火成岩侵入体覆盖区超深井井眼垮塌的问题,提高了钻井液密度,并对火成岩侵入体进行了专封,但效果较差,而且超深井完钻井眼直径仅为120.7 mm,定向工具故障率高,导致钻井效率较低。为此,建立了地层三压力剖面,分析了钻井必封点及套管序列,优化了火成岩侵入体覆盖区超深井井身结构,将完钻井眼直径由120.7 mm增大为143.9 mm,并研究应用了二叠系防漏技术、志留系井壁稳定技术、火成岩侵入体安全钻井技术及分层钻井提速技术,形成了顺北油气田火成岩侵入体覆盖区超深井优快钻井技术。该优快钻井技术在7口超深井中进行了现场应用,钻井周期大幅缩短,机械钻速明显提高,表明其可以解决现场施工存在的技术难题,具有推广应用价值。      

顺北油气田辉绿岩地层井壁稳定钻井液技术

针对顺北油气田辉绿岩地层钻井过程中井壁坍塌失稳的技术难题,采用X射线衍射、扫描电镜、高压压汞、线性膨胀、滚动回收率、三轴岩石力学测试仪等方法,研究了辉绿岩组构特征、理化性能,分析了岩石力学性能及钻具振动对辉绿岩井壁稳定的影响。分析结果表明,微裂缝的弱面效应易诱发辉绿岩岩体井壁垮塌失稳,钻具的扭转振动、横向振动会对辉绿岩井壁失稳产生较大影响。为此,对钻井液密度、封堵性能和携岩性能进行优化,形成了辉绿岩井壁稳定钻井液技术,并制定了配套的技术措施。辉绿岩井壁稳定钻井液技术在顺北X井三开应用后,顺利钻穿厚22 m的辉绿岩,钻进过程中钻井液性能良好,没有出现明显的复杂情况,起下钻正常,井段平均井径扩大率仅为6.0%。辉绿岩地层井壁稳定钻井液技术能够保证辉绿岩井段的安全顺利钻进,井眼规则,对解决辉绿岩井壁失稳复杂具有较好的效果。     

顺北油气田一区超深井三开长封固段固井技术

针对顺北油气田一区三开钻遇的志留系地层承压能力低、井漏严重,固井一次性封固段长、漏失率高的问题,研究了长封固段防漏固井技术。从地质因素和工程因素2方面进行了原因分析,明确了技术需求。优选高抗挤空心玻璃微珠作为减轻剂,利用颗粒级配原理研制了低密度水泥浆。采用在隔离液中加入不同尺寸纤维的方式,提高地层承压能力;基于对极易漏层的准确判断,开发了适合超深井长封固段尾管固井的“正注反挤”防漏固井工艺。室内试验结果显示:在100 MPa液柱压力下低密度水泥浆的密度增幅小于0.03 kg/L,水泥石抗压强度高于15 MPa,具有良好的承压能力和较高的抗压强度;堵漏型隔离液可将地层承压能力提高1.5 MPa。“正注反挤”固井工艺与低密度水泥浆、堵漏型隔离液结合形成的顺北油气田一区超深井三开长封固段固井技术,在该区10多口井?177.8 mm尾管固井中进行了应用,全部实现了水泥浆完全封固环空,没有漏封井段,较好地解决了固井漏失问题。研究与应用结果表明,顺北油气田一区超深井三开长封固段固井技术效果显著,可解决该区存在的固井难题。      

乌深1井超深井大井眼钻井液技术

乌深1井是大港油田“1518”勘探工程的一口重点预探井,完钻井深5850m ,其中Ψ311.1mm井眼的深度及Ψ244.5mm套管的下深（5456.9m)创下了全国陆上油田已完钻井的最高记录,是一口高难度的超深井,针对该井的井身结构和地层情况确定了一套适应各井段的钻井液体系,上部地层（井深2300m以上）使用钾盐聚合物钻井液,下部地层（井2300m 以下）使用硅基钻井液体系,进一步提高了钻井液的防塌抗温效果,配合了一定的处理维护方法和防堵漏技术,结果表明,该钻井一定的处理维护方法和防漏堵漏技术,结果一,该钻井液体系抑制性和防塌性强,具有稳定井壁,携岩净化,抗高温,润滑防卡的能力,满足了深井大井眼井施工的要求。     

顺北油田超深井优快钻井技术

顺北油田钻井过程中存在大套火成岩易漏易塌、辉绿岩侵入体失稳和古生代地层机械钻速低等问题,导致钻井井下故障较多,钻井周期较长。室内研究认为,二叠系地层微裂缝引起的井漏和火成岩的脆性失稳掉块导致井眼稳定保障难度大是影响优快钻井实施的最大障碍,为此,优化了井身结构和防漏防塌钻井液体系,配套了二叠系火成岩、桑塔木组辉绿岩的安全钻进技术,形成了以井眼稳定保障技术和安全钻井技术为核心的优快钻井技术。该技术在顺北油田5口超深井进行了现场试验,井漏、井壁失稳问题得到有效控制,实现了二叠系火成岩和桑塔木组辉绿岩安全钻进,试验井平均钻井周期为173.42 d,与前期已钻井相比钻井周期缩短14.73%。超深井优快钻井技术的实施,为加快顺北油田的勘探开发步伐、建成百万吨产能提供了技术支撑。      

川深1井超深井钻井提速关键技术

川深1井储层埋藏超深,陆相难钻地层研磨性强、可钻性差,大尺寸井眼提速困难,深部地层可钻性差、井身质量控制困难。为此,根据川深1井的地层特征,优化应用了一系列钻井提速技术:采用了气体钻井和泡沫钻井技术,以大幅提高机械钻速;采用了抑制泥岩水化膨胀的泡沫钻井液体系,以解决上部大尺寸井眼地层出水、井眼失稳及高效携岩的难题;采取了旋冲钻井技术、“孕镶金刚石钻头＋高速螺杆钻具”复合钻井技术钻进高研磨性地层,以提高钻井时效;采用了预弯曲动力学防斜打快技术,并配套高效PDC钻头和钻井参数优化,钻进深部难钻地层,以提高井身质量。川深1井钻井提速关键技术的应用,确保该井顺利钻至井深8 420 m完钻,创当时亚洲陆上钻井井深最深纪录,平均机械钻速提高至2.11 m/h,钻井周期缩短至475 d,取得了很好的现场应用效果,可为国内类似超深井高效钻井提供借鉴。      

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.     

顺北油气田碳酸盐岩破碎性地层防塌钻井液技术

为了解决顺北油气田奥陶系碳酸盐岩破碎性地层易发生井壁坍塌的问题,从地质构造特征、地层裂缝发育及充填程度和井壁岩块受力等方面分析了井壁坍塌的原因,发现造成井壁坍塌掉块的主要原因是强挤压段应力集中、地层微裂缝发育和定向井段受重力影响。虽然地层破碎、应力集中无法改变,但可以提高钻井液的封堵性能,通过有效充填、封堵微裂缝阻止压力传递,同时钻井液保持较高的密度支撑井壁,从而解决井壁坍塌问题。为此,综合考虑强化钻井液封堵能力、控制钻井液高温高压滤失量和优化钻井液动塑比等,优选了防塌钻井液配方,并保持较高的钻井液密度以支撑井壁,形成了防塌钻井液技术。该技术在顺北X井进行了现场试验,钻进中扭矩稳定,机械钻速较高,井径扩大率较小,防塌效果良好,可为其他油气田破碎性地层的高效、安全钻井提供借鉴。     

准噶尔盆地超深井达探1井钻井液技术

目前达巴松区块共完成11口探井,二开、三开使用的是钾钙基聚磺钻井液体系,在钻探过程中频繁出现缩径、垮塌、井漏、溢流等复杂事故,同时存在起下钻阻卡严重、钻井液受污染后性能极不稳定等问题。通过优选包被剂和添加胺基抑制剂,整体提高了体系抑制分散能力,解决了达探1井白垩系和侏罗系膏质泥岩极易水化膨胀造成井眼缩径垮塌的问题;通过利用体系强抑制、完善配方的封堵防塌能力、使用合理钻井液密度,杜绝了侏罗系西山窑组和八道湾组地层由于煤层发育容易发生垮塌、井漏的问题;通过KCl与NaCl的复配,提高体系的抑制性能和抗污染能力,体系回收率从原来的91.6%提高到97.5%,抗NaHCO₃污染能力从5%提高至10%以上;优选复配合理的随钻堵漏剂和采用近平衡钻进,解决了可能发生的井漏问题。达探1井在井眼尺寸增大的情况下,钻井速度相比邻井大幅提升,平均机械钻速提高了35.48%;全井复杂事故率为零;各次完钻电测和下套管均一次成功;钻井月速为1105.86m/台月,较达1井提高51.23%,较达9井提高28.1%,较达10井提高48.12%。      

川渝东部气田复杂深井水平井钻井液工艺技术

川渝东部气田的地质倾角大、多压力系统并存、压力系数高、天然气中含高浓度硫化氢.针对该地区的地层特点,天东97X井采用高抗硫聚合醇-钾聚磺钻井液钻井.现场应用结果表明,该钻井液性能稳定,具有一定的防塌性、剪切稀释性和润滑防卡性能,并且具有悬浮携岩能力和抑制造浆能力强、高温稳定性好等特点,较好地解决了该井岩屑床的形成、微裂缝发育地层的防塌和大斜度井中起下钻摩阻大时的防卡难题,满足了该气田复杂水平深井钻井需要.     

顺北油气田深部破碎性地层井壁失稳机理及对策研究

顺北油气田多口探井在奥陶系碳酸盐岩地层钻遇破碎带,井壁失稳严重,已成为制约顺北油气田安全建井的突出问题。文章在综合分析顺北奥陶系破碎性碳酸盐岩地层井壁失稳类型及理化特性、裂缝面物理—力学特性和岩石力学实验的基础上,提出了井壁稳定钻井液技术对策。研究发现,区域断裂带附近地应力方向复杂,地应力差大;地层天然多尺度裂缝发育、破碎程度大、岩体等效强度较低;钻井液易沿天然裂缝侵入地层,钻井液-裂缝面水岩作用造成缝面粗糙度减小、摩擦系数降低,易诱发地层沿裂缝面失稳,是深部破碎性地层井壁失稳的主要机理。明确“合理密度支撑+钻井液刚柔并济多级配封堵”,配合使用“耐高温随钻/段塞固壁剂”是顺北油气田深部破碎性地层稳定的井壁钻井液技术对策。研究成果对促进深部破碎性地层安全高效钻井具有重要借鉴意义。     

顺北碳酸盐岩裂缝性气藏安全钻井关键技术

为了解决顺北油气田碳酸盐岩裂缝性气藏钻井过程中溢流和漏失同存的问题,保证钻井安全,分析了其溢流和漏失同存的原因,制定了首先暂堵裂缝阻止气体侵入井筒、然后在气体侵入井筒的情况下控制气体侵入量和上窜速度以保证钻井安全的技术思路,并将裂缝性气藏暂堵技术、控压钻井技术和高温气滞塞技术进行集成,形成了顺北碳酸盐岩裂缝性气藏安全钻井关键技术。应用该关键技术时,先用裂缝性气藏暂堵技术阻止气体进入井筒;发现气体侵入井底时,用控压钻井技术控制气体侵入量;气体侵入井筒的情况下,用高温气滞塞技术降低气体上窜速度,保障钻井安全。顺北油气田在应用碳酸盐岩裂缝性气藏安全钻井关键技术后,解决了溢流和漏失同存的难题,提高了钻井速度,保证了钻井安全。      

川深1井钻井液关键技术

川深1井是中石化部署在川东北地区的一口超深预探井,完钻井深为8420.00 m。该井面临着井温高、地层条件复杂、地质资料少及井壁易失稳等诸多技术难点。针对高密度钻井液技术难点,通过室内实验优选出抗高温处理剂:2% SPNH、2% SMP-3、0.5% SMPFL（DSP-1）、3% SMT（SMS-H）、3% RHJ-3、1% HPA、3%纳米SiO₂。通过钻井液体系正交实验得出了流变性好、抑制性强、抗温性强、沉降稳定性好、抗污染能力强的高密度聚磺钻井液,并在该井四开井段取得了成功应用。最后,对现场应用过程中的钻井液关键技术进行了系统的阐述,如气液转换技术、特殊地层处理方法、钻井液的现场维护技术措施及保护油气层技术等,主要取得以下认识:①加重时循环混入低黏度切力的高密度钻井液,逐步降低膨润土含量;②通过固控设备严格控制固相含量;③钻遇盐膏层时可提高钻井液密度,并严格控制滤失量,保证钻井液pH值不低于10;④酸性地层可适量提高Cl-含量对钻井液进行预处理提高其抗盐性能;⑤破碎地层须提高钻井液密度并加入相应处理剂,从力化耦合角度防止井壁失稳;⑥易漏地层应严格控制钻井液密度,适当减少排量及提高黏度和切力,可加入不同粒径可酸化的封堵材料,进行屏蔽暂堵。      

顺北油气田超深碳酸盐岩储层深穿透酸压技术

顺北油气田碳酸盐岩储层具有超深、高温和高破裂压力等特点,酸压改造时存在酸蚀裂缝短、导流能力递减快等问题,为此,提出了应用深穿透酸压技术对超深碳酸盐岩储层进行改造的技术思路,并进行了技术攻关研究。合成了酸用稠化剂、高温缓蚀剂,研制了抗高温清洁酸,并进行了酸液非均匀刻蚀导流能力试验,分析了在闭合应力为20～90 MPa时仅注入清洁酸、仅注入胶凝酸和先注入清洁酸再注入胶凝酸3种注酸方式下裂缝的导流能力;同时,研究了酸液非均匀驱替流动机理,优化了非均匀刻蚀酸压工艺参数。研究发现,采用“清洁酸+胶凝酸”组合注入模式,不仅酸蚀裂缝导流能力有较大幅度提高,有效缝长也增加近1倍。超深碳酸盐岩储层深穿透酸压技术在顺北油气田进行了5井次现场试验,酸压施工成功率及有效率均达到100%,酸压后平均日产油107.7 m3,平均酸蚀缝长133.20 m,取得了明显的储层改造效果。研究认为,顺北油气田超深碳酸盐岩储层深穿透酸压技术可极大改善超深碳酸盐岩酸压效果,可为国内类似储层的酸压改造提供借鉴。      

油基增黏剂的研制及在榆林气田下古水平井的应用

榆林气田二开φ311.2 mm井眼属于大井眼、长裸眼井段,具有岩性多变、多套地层压力系统共存、水敏性黏土矿物含量高等特点,易出现起钻阻卡、拔活塞等复杂情况,决定使用油基钻井液,但必须解决其黏度控制问题。为此,以油酸为链终止剂,二甲苯为溶剂,以二聚酸和二乙烯三胺为原料,在230℃条件下合成了一种油基钻井液增黏剂,用红外光谱对该产品进行了表征,并对其性能进行了评价。实验结果表明:加入该增黏剂后钻井液在120℃热滚前后的表观黏度、塑性黏度值均比基浆高1倍;且加增黏剂后热滚前后的破乳电压基本保持不变。加有该剂的油基钻井液在靖平10-20、榆39-2H1、榆42-5H3和榆42-5H4井等4口水平井的二开井段进行了试验。通过现场试验发现,应用井段均未发生井壁失稳现象;泥饼光滑致密,有韧性;井径规则,井径扩大率小于5%;润滑性良好,现场滑动无托压现象。所以该体系适合四开下古水平井二开直井段大井眼施工。