顺北含辉绿岩超深井井身结构优化设计

顺北井区采用六级井身结构开发,存在大尺寸井眼长、套管层次多以及火成岩漏失,导致钻井效率低、亟需优化井身结构。采用Drillworks 软件模拟了地层三压力剖面,成像测井与电镜扫描认识了火成岩裂缝分布,通过岩石矿物成分与理化性能分析了深部泥岩坍塌机理,通过对比非标套管与钻杆的强度与尺寸分析了管柱匹配性。结果表明全井存在4 个不同压力系统,火成岩裂缝纵向分布缝宽0.5~2 mm、微裂缝缝宽2~3 μm,易塌泥岩伊蒙混层达70%,蒸馏水作用下线性膨胀率40%~45%,得到了3 个必封点与1 个风险点;通过配套钾铵基聚磺钻井液体系与漏失补救措施,保障了长裸眼井壁稳定;优选了?139.7mm 非标套管,完钻井眼尺寸由114.3 mm 扩大至120.65 mm 满足使用非标88.9 mm 钻杆,将井身结构优化为四级。新结构满足高效钻井需求,缩短钻井周期达125 d。     

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。      

顺北油气田超深井井身结构系列优化及应用

随着顺北油气田勘探开发的不断深入,油藏埋深不断增加,原有井身结构逐步出现局限,并影响钻井速度与安全。为解决这一问题,依据地层特征,采用了“自上而下”或“自下而上”井身结构设计方法,根据地层压力分布与必封点位置确定各层套管下深及尺寸。针对相对简单区域,简化四级井身结构为?193.7 mm套管直下三级井身结构;针对含侵入体区域,考虑定向需求,优化六级井身结构为四级井身结构,并将?120.6 mm井眼优化为?143.9 mm井眼;针对古生界地层含盐水层、高压气层以及压力体系复杂区域,采用?184.2 mm、?206.4 mm、?219.1 mm非常规套管以及优化封隔位置,形成了适用于复杂地层的井身结构。通过简化井身结构与优化复杂区域的井身结构,实现了钻井提速、提效目的,确保了安全钻进。     

川东北地区深井井身结构优化设计

川东北地区是中国石化、中国石油两大公司的重点勘探区域,但由于该地区地质情况异常复杂,目的层深且存在"斜、塌、喷、漏、硬、毒"等工程技术难题.因而钻井难度大且风险高.通过优化深井井身结构,以尽可能少的套管程序封隔地层必封点,从而最终安全,高效地完成地质目的是钻井工程设计的最终目的.根据川东北复杂的地质特点,提出了以Ф273.1 mm非常规系列套管代替常规的Ф244.5 mm技术套管,向上向下延伸而得到开眼尺寸不扩大,完井尺寸尽可能大的井身结构优化设计思路,并针对川东北不同构造特点推荐了4种相应的井身结构方案.对不同井身结构的特点进行了分析总结,指出了仍存在的主要问題,提出了进一步完善该井身结构系列相配套的技术研究内容.     

托甫台区块含盐膏层深井井身结构优化设计

为解决托甫台区块深井钻井过程中长裸眼穿过盐膏层时火成岩地层易漏、易塌及盐膏层易卡的问题,确保安全快速成井,将地应力分析软件Drillworks对测井资料的反演结果与实钻、测试资料结合,分析了托甫台区块地层的三压力剖面;利用巴西劈裂法与应力-应变试验评价了火成岩地层的强度;根据成像测井资料和电镜扫描结果分析了火成岩裂缝分布特征,分析了桥堵技术难以提高火成岩地层承压能力的原因。通过以上分析,确定了托甫台区块含盐膏层深井的3个必封点与1个风险点,并据此设计了“专封盐膏层”井身结构。实钻效果表明,“专封盐膏层”井身结构可以解决托甫台区块深井长裸眼钻穿盐膏层过程中的井漏、坍塌和卡钻等井下故障。      

采用膨胀套管技术优化复杂深井超深井下部井身结构

为了探索采用膨胀套管技术优化复杂地质条件下的深井、超深井井身结构的可行性，采用理论分析与计算机有限元模拟研究手段，对在?244.5 mm套管以下采用?193 mm和?139.7 mm膨胀套管的新的井身结构方案进行了分析论证，并对膨胀后的套管强度进行了有限元模拟计算。结果表明，相对于传统设计，新的井身结构可以在?244.5 mm套管以下多增加2层套管，并且膨胀套管的膨胀幅度可以根据需要进行优选，而且110 ksi和80 ksi钢级的膨胀套管膨胀后的强度是能够满足要求的。认为应用膨胀套管技术优化深井、超深井下部井身结构是解决复杂地质条件下深井、超深井钻井问题的一个值得探索的好方法。     

元坝地区超深井井身结构优化及应用

元坝地区钻井存在地质条件复杂、钻井难度大、不确定因素多等难点,井漏和溢流的频发层位集中在自流井组和上沙溪庙组。针对该地区前期井身结构存在表层套管和技术套管下深浅、裸眼段地层相互制约等问题,进行了超深井井身结构优化设计,优化了套管层次,选择了合理的必封点,增大了一开、二开和三开套管下深,增加了下部地层套管尺寸。优化后的井身结构不但能够有效封隔复杂层位,而且为空气钻井等新技术的应用和后期产层的高效开发创造了有利条件。现场应用表明,井漏由原来的平均每井4.4次减至1.9次,溢流由平均每井1.6次减至0.4次,空气钻井平均进尺增加51.26%,平均钻速提高64.3%。井身结构优化后,钻速提高,钻井周期缩短,满足了元坝地区超深井安全高效钻井的要求。      

塔河油田深井超深井钻井液技术难点与对策

塔河油田油气埋藏深．钻遇地层多而且复杂．钻井过程中易发生钻井液漏失、井眼坍塌、卡钻等井下复杂情况和事故，严重影响了勘探开发的进程。通过技术攻关和技术引进，成功解决了塔河油田三叠系、石炭系硬脆性泥页岩地层易坍塌、奥陶系大型裂缝溶洞地层钻井液漏失、巨厚盐膏层塑性蠕变卡钻等制约塔河油田勘探开发的技术难题，使该油田井深6000m左右的开发井建井周期从原来的90d缩短到70d以内，井径扩大率由15％降至10％以内，超深盐膏层钻井成功率从2002年前不足40％提高到现在的100％，经济效益十分显著。     

再论采用非常规套管程序改进深井超深井井身结构设计

文章分析了国内外深井超深井井身结构设计采用非常规套管程序的基本情况和存在的缺陷,提出了制定适应深井超深井井身结构设计需要的非常规套管与钻头尺寸系列的原则和推荐方案。文章还建议开展适应我国实际情况的套管与钻头尺寸系列相关专业标准的研究,为制定新的套管与钻头尺寸系列行业标准作准备。     

非常规井身结构在准噶尔南缘超深井的应用

准噶尔盆地南缘地区发育山前冲断带,属山前高陡构造。该地区预探储层埋藏深度大,最大埋藏深度达到7 400 m。常规的井身结构在南缘地区超深及复杂地质条件的影响下存在诸多问题,如不能完全封堵不同压力层系、无法安全钻达深部目的层,非常规井身结构有效地解决了这些难题。针对南缘地质特点,考虑非常规井身结构的优势,DF1井采用套管程序:508 mm×365.1 mm×273.1 mm×206.4 mm×139.7 mm的五开非常规井身结构,同时四开井段进行定向造斜。分析了DF1井非常规井身结构应用中遇到的工程问题,同时对DF1井非常规井身结构的使用效果进行了总结分析。总结认为,DF1井采用非常规井身结构一定程度上克服了复杂地质条件,实现不同压力层系的分隔封堵,获得了较高的机械钻速;该井在加深过程中出现严重复杂,主要原因是套管破损;DF1为新疆油田超深井非常规井身结构的设计与应用提供了宝贵经验。     

塔河油田12区超深井快速钻井技术

对塔河油田深井钻井中存在的中上部起下钻严重阻卡,三叠系、二叠系和石炭系地层井壁稳定性差,及深部地层机械钻速低、易斜等技术难题进行了详细分析,并提出了相应的技术措施,例如应用中上部防阻卡技术,螺杆复合钻井技术,井壁稳定技术和深部防斜打快技术等。在塔河油田十余口超深井的现场应用表明,该技术措施有效解决了中上部严重阻卡的问题,钻井提速效果显著,平均机械钻速提高了22.7%,钻井周期缩短了15.5%。      

超高压气井井身结构设计技术

超高压气田在我国分布较为广泛,其主力产层因沉积环境一般埋藏较深,最深达到8 000 m以上,地层复杂,往往存在喷、漏、塌以及含H₂S等复杂情况,超高压气井钻井工程井身结构设计非常困难。为解决超高压气井井身结构设计主要存在的“深井或超深井,套管管材应力水平高,在含H₂S条件下安全余量小”的问题。提出超高压气井井身结构设计技术应根据地层压力系统和井下复杂情况来确定必封点,增大完井尺寸和提高上部大尺寸套管的强度,井身结构采用自下而上和自上而下相结合的方法进行设计;进行深部井眼钻具强度校核和水力参数计算时,应结合钻机选型和钻井工艺技术,对套管选型和强度校核以及套管安全下入技术进行评估。     

川西海相超深大斜度井井身结构优化及钻井配套技术

川西气田海相雷口坡组气藏埋藏超深、地质条件复杂,前期采用的四开井身结构难以满足钻井提速和经济高效开发的要求。通过分析工程地质特征,在保证雷口坡组专层专打的基础上,基于地层三压力剖面和井壁稳定性研究结果优化了必封点位置,设计了超深大斜度井三开井身结构。结合地层岩性特点,优化设计了井眼轨道,进行了高研磨性地层定向钻头和配套工具的优选,研制了复合盐强抑制聚磺防塌钻井液和强封堵高酸溶聚磺钻井液。超深大斜度井三开井身结构及钻井配套技术在PZ4-2D井进行了现场试验,解决了长裸眼复杂地层的井眼失稳问题,完钻井深6 573.77 m,钻井周期199.3 d,平均机械钻速3.53 m/h,提速40%以上。现场试验结果表明,三开井身结构设计科学、合理,钻井配套技术提速效果显著,可在川西气田海相气藏大斜度井钻井中推广应用。      

塔河油田深层侧钻水平井膨胀套管钻井完井技术

塔河油田奥陶系储层侧钻水平井受老井井身结构、地层及地质避水要求等的限制,需要提高造斜点至上部石炭系泥岩段地层,而该地层与奥陶系储层为2套不同的压力系统,因此如何有效封堵石炭系易塌地层,是高效开发该地区奥陶系剩余油的关键。采用膨胀套管充当技术套管封堵钻井复杂地层,通过优化井身结构及后续的钻井工艺,为解决塔河油田深层侧钻水平井钻井、完井难点提供了一套全新的方案。针对塔河油田φ177.8 mm套管深层开窗侧钻井的钻井、完井难点,通过深入分析研究膨胀套管管材和膨胀螺纹等关键问题,完善了深井膨胀套管的施工工艺和实施程序,探索出一套塔河油田深层侧钻水平井膨胀套管钻井完井技术。该技术在塔河油田现场试验3口井,开窗层位均位于石炭系地层,开窗点深于5 100 m,侧钻后在斜井段成功封堵裸眼复杂地层,实现了国产膨胀套管首次在裸眼定向井段的封堵应用,为钻井、完井中封堵复杂地层提供了新的技术手段。      

哈拉哈塘超深水平井井眼轨道优化设计

哈拉哈塘区块已钻水平井井眼轨道设计虽可以满足施工的需要,但设计的造斜率偏小,定向施工时间较长,导致定向仪器和造斜工具在井底时间长,增加了仪器和工具高温下失效的风险。从造斜率优化的角度出发,分析计算了不同套管可以通过的最大井眼曲率和工具的造斜能力,结合钻井现场造斜工具的实际造斜情况,选择哈拉哈塘区块水平井双增轨道中第一造斜段的造斜率为7°/30m,第二造斜段的造斜率为10°/30m。然后运用Landmark软件计算分析了以下内容:所选造斜率的轨道,垂深变化对造斜率带来的影响是否影响螺杆钻具的选择,造斜率增大情况下管柱能否安全下入井底,摩阻的变化情况。计算结果显示,采用大造斜率设计是可靠的。现场应用表明,优化后的水平井井眼轨道设计更利于控制井眼轨迹,同时缩短了定向施工时间。      

塔河油田外围高温高压井气滞塞防气窜技术

为解决新疆塔河外围奥陶系高温高压储层钻井过程中气窜速度过快等难题,对油气上移规律和影响因素进行分析,认为影响油气上窜的主要因素是井筒内流体的凝胶强度和表面张力。为此,优选了抗高温流性调节剂SMRM、表面张力调节剂SMSM和抗高温降滤失剂SMPFL等气滞塞用关键处理剂,形成了高温高压井气滞塞防气窜技术。室内试验表明,气滞塞抗温达200℃,表面张力低于22 mN/m,高温下凝胶强度大于30 Pa,且与井浆具有较好的配伍性。气滞塞防气窜技术在塔河油田外围5口气侵严重的井进行了应用,分别配合起钻、测井、取心和完井等进行施工作业,气窜速度降低75%以上,延长了安全作业时间,提高了钻井完井安全和效率。研究与应用表明,抗高温气滞塞防窜技术为高温高压气侵储层段的钻井完井施工提供了一种安全有效的井控手段。      

中原油田深井超深井钻井技术

深井钻井具有裸眼段长、井底温度高、岩石可钻性差、机械钻速低、井眼易失稳等问题。中原油田开展了复杂地质条件下深井钻井技术攻关，逐步形成了深井井身结构优化设计、PDC钻头十井下动力钻具复合钻井、防斜打直、钻井液、固井、井控等配套工艺技术。截至2004年底，该油田共完成井深超过4000m的深井468口，而且深井钻井速度逐年提高，事故复杂时间大幅减少。详细介绍了中原油田深井超深井钻井技术现状，并对深井超深井钻井技术的发展提出了建议。     

富满油田超深井井身结构优化技术与应用

随着富满油田勘探开发的推进,对钻井事故复杂的认识更深入,前期采用的塔标Ⅲ三开和塔标Ⅰ四开井身结构难以满足安全钻井和高效开发的需要。在提质增效活动中,分析了现有井身结构存在的不足,优化解决了塔标Ⅲ二开?200.03 mm套管下深极限和塔标Ⅰ二开?244.50 mm套管强度、钻机资源矛盾,拓展了超8 000 m井深的井身结构,形成了三套井身结构设计方案。通过对优化后井身结构进行10个月的跟踪调查,生产时效提高了4.08%、事故复杂率降低了3.26%,钻井周期平均缩短了25 d,实现了提升作业效率、降低作业成本的目的。