沾北3-5区块水平井石炭二迭系地层钻井技术

沾北3-5区块为胜利油田于2008年在义东油田投入水平井开发的新区块,为石炭、二迭系地层.由于石炭系地层煤层及碳质泥岩发育、水平井段特殊,在沾北3-平51井的施工中已发生地层严重坍塌造成被迫填井侧钻,二迭系目的层掉牙轮、井漏等事故.针对沾北3-5区块石炭二迭系的地质情况,在后续施工的2口水平井中采取了一系列工程技术措施,并应用胺基铝强抑制钻井液体系有效地解决了石炭系煤层及碳质泥岩的坍塌问题,为今后在易坍塌地层水平井施工提供了借鉴.     

准中Ⅰ区块提速钻井液技术

准中Ⅰ区块地层岩性复杂,钻井过程中存在上部地层泥包、阻卡严重、西山窑组煤层坍塌及三工河组硬脆性泥岩垮塌等复杂情况,致使机械钻速低,钻完井作业时间长。在分析现用钻井液的基础上,通过优化胺基聚醇防塌钻井液配方,研发了胺基硅醇防塌钻井液,该体系抑制性好,封堵性强。胺基硅醇钻井液在准中Ⅰ区块庄301井和征1-4井进行了现场应用,施工中井壁稳定,全井机械钻速较邻井分别提高18%和50%,钻井周期分别缩短25%和20%,取得了优快钻井的效果。     

务古4井复杂深井钻井液技术

务古4井为一口重点探井,完钻井深5 750 m。该井二开裸眼井段钻遇巨厚层泥岩,选用聚磺钻井液体系,解决了地层严重造浆及井眼稳定问题;三开裸眼井段存在多套压力系统和多处断层,钻遇石膏、含膏泥岩、大套玄武岩以及凝灰岩和碳质泥岩等地层,特别容易发生坍塌和井漏,井壁极为不稳定。现场采用有机盐钻井液体系,有效解决了石膏、膏泥岩污染和严重井壁垮塌导致的大段划眼、严重蹩钻及遇阻卡等复杂问题;添加低渗透处理剂和屏蔽暂堵剂及复合堵漏剂,提高井壁的承压能力,解决了三开施工出现的压差卡钻风险,确保了钻井安全顺利,完井电测一次成功,钻井周期大幅度降低。     

长庆气田碳质泥岩防塌钻井液技术

针对长庆气田碳质泥岩段井壁失稳造成井下复杂频发、侧钻率高的问题,开展了岩样的微观结构、阳离子交换容量、矿物组成及理化性能分析,测试了钻井液对岩石力学特性及坍塌压力的影响,确定了碳质泥岩坍塌机理及防塌钻井液技术研发思路。通过实验优选出封堵剂、抑制剂等钻井液处理剂,综合采用纳米乳液、软硬结合的封堵技术,形成了强封堵强抑制高性能钻井液体系配方。该体系的HTHP滤失量≤ 6 mL,API滤失量≤ 2 mL,石盒子砂岩封堵率≥ 85%,人造岩心线性膨胀降低率≥ 60%。在长庆气田现场试验18口井,钻遇碳质泥岩后侧钻率降低至16.7%,平均钻井周期缩短30 d,达到预期效果,该钻井液技术满足长庆气田碳质泥岩井段安全钻进的需要。      

铝胺钻井液在巴喀致密砂岩气藏钻井中的应用

铝胺钻井液近年来成功解决了国内很多易坍塌井的安全钻井难题。针对巴喀区块易坍塌井,对胺基抑制剂和封堵防塌剂进行评价,优选出铝胺钻井液配方,增强了钻井液抑制性和封堵防塌性能。在巴喀区块两口致密砂岩气井进行了铝胺钻井液试验,其中,柯21-平1井顺利钻穿136 m煤层和49 m碳质泥岩,并在煤下地层定向钻进420 m至中完井深;柯33P井定向段安全钻穿69 m煤层,钻进过程顺利,未发生钻井复杂情况,两口井的成功试验为该区块安全钻井提供了技术借鉴。     

聚硅醇钻井液在川东北复杂深井中的应用

川东北地区地质构造复杂，地层倾角大，有易坍塌的碳质泥岩层、多套煤层、石膏层和盐膏层等，为解决石膏、盐膏污染，H2S和高压天然气侵及井漏等难题，在川东北复杂深井钻井中使用了聚硅醇钻井液体系，应用效果表明，该钻井液体系防塌封堵性强，具有很强的抗盐钙、H2S污染的能力，而且使用处理剂种类少，易于维护，性能稳定，值得在川东北深井中推广使用。     

强抑制防塌型钻井液技术在圆探1井的应用

针对圆探1井存在的问题,选用了具有强抑制性的胺基有机盐钻井液体系,室内对其抗温性能、抗污染能力及抑制性进行评价。该钻井液体系耐温不低于120℃;黏土污染达8%时,体系的表观黏度仅提高10.5 mPa·s;4%NaCl溶液污染达20%时,黏度保留率高达48.3%,钻井液仍具有良好的流变性能。经现场应用表明,该钻井液体系性能易控制,现场操作简单,该井一开钻遇大段砾石层,二开深部井段及三开井段钻遇胶接差泥岩及硬脆性地层,出现了井壁失稳现象,及时补充胺基聚醇抑制剂、NFA-25、QS-2、YDW-1等原料,通过增强钻井液体系的抑制性能和封堵性能,细化防塌措施,有效控制了井壁的稳定。     

塔河区块超深水平井钻井液优选与应用

塔河油田托甫台井区白垩系巴什基奇克组、卡普沙良群组地层稳定性差,井壁失稳严重,井下故障较多.通过分析该区块的地质特点和井壁失稳原因,结合超深水平井对钻井液的特殊要求,优选出适用于TP237H井的钻井液体系并制定了相应的现场维护处理措施.实钻表明,该井二开使用的强抑制钾基聚合物钻井液、钾钙基聚磺硅醇复合防塌钻井液,解决了该区决上部地层易分散,钻井液流变性差,中部白垩系棕红色泥岩、膏质泥岩吸水膨胀缩径、坍塌、阻卡等施工难题,实现了井壁稳定.三开聚磺多元复合防塌钻井液有效抑制了下部井眼的剥落垮塌和井径扩大,提高了二叠系地层的承压能力.四开低渗透聚磺混油钻井液采用液、固体润滑剂复配,降低了摩阻和扭矩,实现了深部地层小井眼水平段的快速钻进,达到了优质、安全、顺利和保护油气层的目的.     

坨深6井高密度钻井液技术

坨深6井是胜利油田宁海地区的一口重点预探井,完钻时(井深4 230 m)钻井液密度达1.95 g/cm3.该井上部地层疏松,成岩性差,部分井段存在破裂带,地层承压能力低;下部地层压力系数和井底温度较高,易产生井壁坍塌、压差卡钻和井满等复杂事故.针对井壁稳定、井眼清洁和润滑防卡3大技术难点,经过大量的室内实验,确定了在坨深6井高密度井段使用聚(磺)聚合醇防塌高密度钻井液体系.现场应用表明,该体系流变性较好,抑制能力及抗温能力较强,固相容量高,可加重至钻井液密度为2.0 g/cm3;且工艺简单,操作方便.应用该钻井液体系,较好地解决了该地区井壁的严重失稳问题,保证了钻进施工的顺利进行,基本上能满足胜利油田宁海地区高密度钻井的需要.     

胺基硅醇强抑制封堵防塌钻井液体系研究与应用

济阳坳陷沾化凹陷桩西古潜山披覆构造带南部桩64-平1井的斜井段、水平段位于上第三系东营组底部和下第三系渐新统沙河街组一段,该地层为泥页岩、油泥岩、灰色泥岩夹层,极易发生坍塌掉块、井壁失稳等井下复杂情况。针对这一难点,结合室内实验研究,选择了胺基硅醇强抑制封堵防塌钻井液体系,利用胺基硅醇的强抑制性抑制泥页岩、油泥岩水化膨胀,利用强抑制钻井液体系的高膨润土容量限,提高体系的优质黏土含量,并复配封堵防塌材料对地层微裂缝进行封堵,有效地避免了钻进易坍塌地层出现掉块、井壁失稳等井下复杂情况。     

利用井眼偏移量模式预测井眼轨道

根据多元幂积侧向切削理论模型和钻头岩石相互作用理论,给出了考虑地层因素、钻头切削破岩特性对钻头轴向力和侧向力的有效作用的综合影响,以及井深增量、钻头转速和井眼前进方向地层可钻性等因素的井眼偏移量计算模式.在理论和实验研究的基础上,编制了应用软件、理论成果和计算软件,已成功地用于大庆油田水平井井眼轨道控制中.结果表明把理论分析方法与实钻数理统计理论分析结合起来建立的计算模式是预测井眼轨道的有效方法.     

普光3井防斜打直技术

普光3井上部地层属于高陡构造,地层倾角大,极易发生井斜,地层可钻性差,蹩跳钻严重,上部地层防斜打直是施工的难点。该井在施工过程中应用了钟摆钻具组合、大直径钻铤组成的塔式钻具组合和螺杆钻具组合。应 用效果表明,钟摆钻具组合在表层钻进时,要防斜打直要求钻压很小,这样制约了钻井速度;大直径钻铤塔式钻具组合防斜效果较好,且匹配好合适的钻井参数并优选好钻头,能有效提高钻井速度;上螺杆扭方位钻具组合是一种较积极的防斜打直措施,有必要进一步探索。     

定向井设计的新方法及其应用

如何利用漂移规律来控制方位,是一项重要的研究课题。本文根据方位漂移的基本特征,提出了三维定向井设计的新方法。在井眼轨道的描述模型、设计方法和设计结果等方面,它与常规的二维剖面设计存在着显著的差异。该方法可以确定出定向方位等参数,并给出漂移轨道的实际描述,从而为钻井实践提供真正意义上的理论指导。通过理论分析、计算机计算和设计实例验证了该方法适用于各种圆弧形定向井剖面。     

石油井下套管开孔钻头设计及试验研究

以水射流钻深穿透径向孔技术中的井下套管开孔钻头为研究对象,针对N80套管开孔钻削技术进行了系统研究。通过分析N80材料切削特性、实际钻削工况、目前国内常用钻头刃型和刀片材料,设计了一种多刃错齿开孔钻头,并对该开孔钻头做了切削性能试验,得到了适用于石油井下套管钻削开孔的合理切削用量和合理几何参数。最后进行了多刃错齿开孔钻头模拟实际工况(钻头与柔性万向节软轴连接、垂直入钻)的钻削验证试验。试验结果表明,多刃错齿开孔钻头定心可靠,钻削平稳,分屑完全、可靠,排屑顺畅,能够满足石油井下套管开孔的要求。     

为PDC钻头连续钻进进行钻井液性能控制

PDC钻头具有钻进时间长、机械钻速高、起下钻次数少等特点,使用PDC钻头可大大提高钻井速度。但PDC钻头的使用效果与PDC钻头在钻进过程中短程起下钻的次数有很大关系,每次短程起下钻后机械钻速都要明显地降低。吐哈中原钻井公司通过在钻井液上做文章,围绕如何形成薄滤饼和如何减薄滤饼上下功夫,基本解决了PDC钻头起下钻阻卡问题,实现了PDC钻头连续钻进(中途不用短程起下钻),充分发挥了PDC钻头使用效果。     

新型聚胺钻井液在都护4井泥岩段的应用

为了解决新疆塔河油田泥岩段缩径阻卡、钻头泥包及井壁失稳问题,都护4井在二开和三开井段应用了新型聚胺钻井液。室内试验表明,新型聚胺钻井液具有强抑制性、优良的润滑性能。都护4井二开井段应用新型聚胺钻井液,有效解决了胶泥岩段阻卡和钻头泥包难题,没有出现任何复杂情况,钻井周期比邻井都护1井缩短了15d。三开井段应用新型聚胺钻井液,解决了大段复杂膏泥岩段泥页岩水化膨胀造成的井壁失稳和缩径问题,井下正常,钻井周期比都护1井缩短了50d,平均井径扩大率仅为4.37%。新型聚胺钻井液在都护4井的成功应用表明,该钻井液可以有效解决胶泥岩段阻卡和钻头泥包难题,保证井下安全,缩短钻井周期,提高钻井效率。     

基于实钻资料的井壁稳定实时预测理论

实际工程要求对井壁稳定问题做到提前预知,因而井壁稳定实时预测研究意义重大。基于实钻录井和测井资料提出了井壁稳定实时预测方法。将发生变形的井眼看作椭圆形,应用弹性理论的复势解法及叠加原理得到井壁应力分布,从而建立井壁围岩的变形程度与岩石物理力学性质、地应力、孔隙压力、泥浆密度及理化性质的关系,在此基础上由泥浆录井和测井资料,反算地应力及孔隙压力,从地震反演得到的岩石力学模型中提取钻头下方一定深度范围内的地层密度和声波时差数据,计算待钻地层的压力曲线,从而实时预测钻头下井段井壁稳定。该方法应用在川东北部地应力复杂地区,取得了较满意的效果。     

KCl-有机盐聚合物钻井液在川西双鱼石区块的应用

川西地区双鱼石区块目的层埋藏深,完钻井深在7 000 m以深,上部φ444.5 mm、φ333.4 mm井眼主要采用“空气钻”提速,空气钻井转钻井液如何保证井壁稳定至关重要,在“高效PDC+螺杆”提速方式下优质的钻井液性能也尤其重要。为此,KCl-有机盐聚合物钻井液在KCl、有机盐的共同作用下抑制能力强,能够抑制岩石组分水化分散、膨胀,封堵防塌剂可以快速形成致密泥饼,减少滤液侵入井壁地层,防止“空气钻”后干燥井壁“吸水”引起的井塌;抑制钻屑水化分散,钻井液流变性能稳定、波动小、易调控、现场维护处理简单;钻井液强抑制性、低黏度和切力可提高钻头水马力,减少钻屑在钻头上的吸附,防止钻头泥包现象,减少钻井液中微米、亚微米粒子,有助于提高机械钻速。双探8井等现场应用表明,KCl-有机盐聚合物钻井液确保了“空气钻”井段井壁稳定,顺利钻过沙溪庙组下部（沙一段）、凉高山组、自流井组及须家河组易垮塌地层,井眼畅通、井壁稳定、井径规则、电测顺利、井下安全、钻速较高,满足工程、地质录井需要。      

元坝区块超深井钻井提速关键技术应用

元坝超深井提速受大尺寸井眼长、致密性硬地层多、同一裸眼井段压力体系多且差异大、深层地层高温、高压、高含硫等因素制约,机械钻速提高困难,钻井周期长。为此,对空气钻、个性化PDC钻头选型及井下工具、预弯曲钻具组合、钻井液体系等方面进行优化,形成了一套元坝区块超深井提速模板。现场应用表明,元坝701井通过空气钻和个性化PDC钻头实现陆相地层提速,在须家河组地层最高机械钻速达2.02 m/h。在易斜地层使用小度数螺杆的预弯曲钻具组合,相比常规钻具组合能更好释放钻压,在防斜和提速方面达到平衡。     

多用途液力变径钻头的结构原理及应用

盐层和盐膏层井段引起的盐岩蠕变缩径，不仅易造成卡钻事故．完井后还会挤毁套管，使油井报废。液力变径钻头以其结构简单、开关灵活，操作简便、安全性能高等特点，能够成功地对弹塑性岩层，蠕变盐层、小井眼等井段实施扩眼，尤其对采用爆炸方式松螺纹仍无法起出套管的井，进行下钻一次多点切割，切割成功率高达100％．具有较高的使用价值。