逆掩推覆体防斜打快钻具组合探索与认识

逆掩推覆体地层具有斜、硬、跳、磨、变等特点,常规的钟摆降斜钻具既不能使用大钻压加快钻井速度,又不能有效地控制井斜,在坚硬的地层中只能轻压吊打,严重制约了钻井速度,增加了钻探成本。为加快窿9井在逆掩推覆体地层中的钻进速度、控制井斜,探索性地应用了多稳定器稳斜钻具和MWD +导向钻具、偏轴钻具和悬浮钻井,结果表明,3种钻具组合都能够达到解放钻压,提高机械钻速的目的,但控制井斜的效果不太理想。分析了井斜控制不理想的原因,提出了利用地层自然造斜规律,通过钻定向井来解决逆掩推覆体地层钻井速度慢的难题。     

旋冲钻井技术在逆掩推覆体地层的应用

在玉门青西油田窟窿山背斜构造南翼和金海子构造,由逆掩推覆带推覆上来的志留系及石炭-二叠系等老地层具有地层高陡、岩石可钻性差等特点,致使钻井过程中钻进效率低、井斜控制难.旋冲钻井技术是钻进硬岩的有效方法,为解决逆掩推覆体地层钻进难题,在玉门油田窿¨4和金海1两口井应用了DGSC型液动冲击器及配套技术,取得了较好的效果,机械钻速提高30%以上.介绍了逆掩推覆体地层特点和钻进难点,液动冲击器的特点、破岩机理及现场应用情况.应用结果表明,该技术可有效地提高硬岩钻井速度、防止井斜、减缓钻头磨损、降低钻井成本,是一种在硬岩难钻地层有发展前景的钻井技术.     

BH-VDT5000自动垂直钻井系统工具

为满足山前高陡构造及逆掩推覆体地层钻井过程防斜打快的技术需求,填补我国在垂直钻井技术方面的空白,2004年以来中国石油渤海钻探工程有限公司工程技术研究院与德国智能钻井公司合作研发BH-VDT5000垂直钻井系统工具,现已获得成功。现场应用表明,该工具性能可靠,效果理想。在克深3、克深203和克深207等10口井试验应用,单趟最高进尺达1527.8m,日最高进尺410m,系统工作正常,井斜角小于0.5°,机械钻速提高70%以上。通过10口井的现场施工和工具检测维修,积累了现场施工经验,锻炼了现场技术服务队伍和检测维修队伍,提高了技术服务能力。现场应用证明,BH-VDT5000垂直钻井系统在高陡构造地层、逆掩推覆体地层的钻探中,防斜打直效果显著,提高了机械钻速,缩短了钻井周期,可进一步推广应用。     

垂直钻井技术在青探1井的应用

玉门青西油田窟窿山逆掩推覆体老地层挤压破碎严重,且裂缝发育,地层倾角60°左右,地层产状变化大,钻井过程中井斜控制难度大,制约了青西地区钻井速度的提高。为此,该油田在青探1井钻井过程中首次试验应用了Power V垂直钻井技术,井斜角控制在0.5°以内,平均机械钻速2.14 m/h,与邻井相比提高了52%以上,且无井下复杂情况和事故发生,顺利完成了该井第三系推覆体地层易斜井段的钻井任务。分析了青探1井地质特点及钻井技术难点,介绍了Power V垂直钻井原理、技术特点及现场试验情况,分析了试验应用效果,对下一步青西油田垂直钻井提出了建议。     

BH-VDT5000垂直钻井系统在克深203井的应用

油气井防斜、纠斜问题是钻井过程中普遍存在但一直未能彻底解决的难题之一。经过数年攻关,渤海钻探工程技术研究院研发了BH-VDT5000垂直钻井系统,介绍了垂直钻井系统的结构、工作原理,并对垂直钻井系统在塔里木油田克深203井的现场应用过程、效果进行了对比分析。垂直钻井系统在克深203井用2趟钻完成了二开井段,总进尺1 558 m,正常钻进井段井斜控制在0.5°以内,与同时使用Power-V垂直钻井系统的邻井相比机械钻速提高23%以上。现场应用证明,BH-VDT5000垂直钻井系统在高陡构造地层、逆掩推覆体地层的钻探中,防斜打快效果显著,可进一步推广应用。     

液动旋冲钻井技术在青西地区的试验与应用

青西地区属山前构造带,地质构造复杂,特别是窟窿山逆掩推覆带老地层具有地层高陡、可钻性差等特点,导致该地区钻井速度慢、周期长,钻井成本居高不下。旋冲钻井技术是利用钻头的冲击动载和静压旋转的联合作用来破岩,其破岩方式决定了该项技术在硬地层钻进中具有破岩效率高、钻头寿命长、井眼规则的特点。为解决青西地区钻井速度慢与井斜控制难的技术难题,结合本地区现场钻探实际情况,通过采用液动冲击旋转钻井技术和对射流冲击器的改进与防空打机构的设计来大幅度加快逆掩推覆体地层的钻井速度,利用小钻压钻井来有效控制井斜。经现场多次试验应用,液动冲击旋转钻井的机械钻速比采用转盘钻井提高了31%以上,大幅度缩短了上部井段的钻井周期,同时有效地控制了推覆体地层的井斜,确保了井身质量合格,取得了理想的效果。     

牙轮钻头复合钻进在青西推覆体地层的应用

玉门青西区块逆掩推覆体地层存在“斜、磨、硬、变、跳”等特点,防斜与打快矛盾突出。常规的防斜钻具不能解决井身质量控制与机械钻速之间的矛盾,而地层岩性交错又不宜采用PDC钻头钻进。为此提出在Q2—32、青深1、窿12等三口井试验应用牙轮钻头复合钻进技术。结果表明：牙轮钻头复合钻进能充分发挥高转速、高钻压等特点,可以起到防斜打快效果,由此形成了青西逆掩推覆体牙轮钻头复合钻进技术,为青西逆掩推覆体防斜打快找到新的途径。     

缅甸M区块推覆构造复杂地层钻井工程实践

缅甸M区块属于三次推覆体构造,在钻井过程中存在着井壁坍塌严重、地层孔隙压力高达2.38 g/cm3、软泥岩缩径严重等技术难题。以RM19-3-1井为实例,从地层孔隙压力预测,井身结构优化设计,新型钻井工具、配套钻井设备研制等方面入手,开展了提高推覆构造地层机械钻速机理研究,通过采取浅部油气层井控技术措施、推覆体地层防塌技术措施、软泥岩钻井工艺、高密度钻井液工艺、高密度水泥浆固井工艺、井斜控制技术措施、加重剂回收工艺等措施,使RM19-3-1井的机械钻速比同类井提高了20个百分点。推覆体构造钻井工程实践表明,地层压力预测、井身结构、钻井工具和钻井液等是制约钻井速度的主要因素,该研究为以后在这种多次推覆构造复杂地层进行钻井施工提供了较好的借鉴。     

龙深1井垂直钻井钻井液技术

龙深1井是龙门山前缘逆掩推覆构造带大园包构造上第一口深探井。该井上部地层倾角大,井斜控制困难,受断层影响地层破碎裂缝发育,存在井眼不稳定、井漏等复杂问题。为防斜打快,在Φ406井段使用了贝克休斯垂直钻井技术。在分析钻井地层特性的基础上,设计使用聚合物防塌钻井液稳定井壁,通过携砂剂、增粘剂配伍改善井眼净化水平,应用桥接堵漏和硬塞堵漏工艺提高井壁承压能力,保证了垂直钻井工具的井下安全和正常工作,钻井速度提高近5倍,井斜控制在1°以内。     

空气钻井在窿9井的试验与效果

针对窿9井逆掩推覆体存在的钻井技术难点，结合地层地质特点，在充分论证与室内实验研究的基础上，通过在该井试验应用空气、泡沫和雾化钻井方式，使推覆体地层的钻井速度比钻井液钻井提高4．5倍以上；同时还摸索出了注入泡沫液，解决空气钻井扭矩大、携岩困难的办法，实现了泡沫液的循环利用。为青西地区今后大幅度提高推覆体钻井速度、降低钻井成本提供了新的思路。     

“垂直钻井工具+等壁厚螺杆”提速钻具组合先导性试验

为有效解决库车山前井因高陡构造、高含砾石及地层各向异性导致的井斜控制难、钻头涡动及钻具黏滑问题,塔里木油田在克深A井盐上高含砾石地层康村组、吉迪克组应用了“垂直钻井工具+等壁厚螺杆”提速钻具组合。优选了适用于库车山前地区的输出功率高、性能稳定、处理复杂能力强的螺杆钻具,并通过钻柱力学及水力学优化设计解决了与垂直钻井工具的配套问题,实钻过程可用钻压高、扭矩平稳、机械钻速快,能够有效控制井斜并改善钻头涡动、钻具黏滑等非正常钻进状态,达到了解放钻压、保护钻头和提高破岩效率的目的,相比邻井同层位同井段机械钻速、单趟钻进尺分别有75%~262%、51%~134%的提高。验证了“垂直钻井工具+等壁厚螺杆”钻具组合在库车山前高陡含砾地层的提速应用可行性,可在库车山前井盐上地层规模推广使用。     

VTK垂直钻井系统在龙深1井钻井中的应用

龙深1在钻遇推覆体地层时，地层倾角变化大，自然造斜能力强，采用塔式钻具、钟摆钻具、大尺寸PDC钻头等多种防斜技术，其结果是井斜控制十分困难、钻井速度极慢；利用弯螺杆＋转盘钻井复合技术，虽然钻井速度有一定的提高，但仍不能达到提速的目的。为提高机械钻速，引进贝克休斯的VTK垂直钻井技术，它是由AUTOTRAK（闭环旋转导向系统）、高性能X-TREME马达、可靠的MWD三种技术开发出来的一种闭环自动垂直钻井技术，能够根据井眼的偏斜，经井下微处理器分析判断，使导向稳定地靠近井眼高边方向导向肋板伸出顶向上井壁，这样使钻头产生合理的降斜力，从而使井眼回到垂直轨道上来。现场应用表明：该技术较好地解决了钻井提速工作中井斜与钻压之间的矛盾，使钻井效率明显提高；为充分发挥该技术的作用，需要选择合适的钻头类型和合理的钻井液性能     

元坝气田超深酸性气藏钻完井关键技术

四川盆地元坝气田是近年来中石化发现的一个大型气田,是继普光气田之后天然气增储上产的又一个重点探区。元坝气田超深酸性气藏地质构造复杂,储层埋藏深,钻遇地层复杂,特别是陆相深部地层,属于高研磨性地层,机械钻速慢,钻井周期长。为此,经过多年的钻井实践和技术攻关,引进新工具、新技术,研制专用钻头,优化钻井设计,形成了针对该气藏的6项钻完井关键技术:(1)保证提速、安全完井作业的井身结构优化技术;(2)陆相上部地层气体钻井、陆相深部高研磨地层钻井提效技术体系;(3)气液转换、超深大斜度井及水平井润滑减阻、井壁稳定控制及防酸性气体污染技术等钻井液配套技术;(4)气体介质条件下固井、深井长封固段固井及超高压小间隙固井技术系列;(5)完善了以测量仪器、动力钻具优选及钻具组合设计等水平井井眼轨迹控制技术;(6)适合该气藏衬管完井方式和完井管柱优选技术。现场应用效果表明,系列关键技术有效地解决了机械钻速慢的难题,大幅度缩短了作业周期,实现了7 000 m井深水平井的提速提效的目标。     

南方海相地区深井钻井技术的实践与认识

南方海相地区是中国石化资源战略接替探区，已完成了15口井，目前正钻井9口。该地区深井钻井中存在机械钻速慢、高陡构造带防斜打直困难、高温高压含硫气井固井质量差、井控难度大、钻井完井作业易污染油气层等难题，为此，南方公司开展技术攻关，对井身结构进行优化、制定完善有效的井控技术措施、优选钻头、应用复合驱动钻井技术、试验应用垂直钻井系统、采取一系列油气层保护技术等，使钻井速度、固井质量、井身质量不断提高，并获得了油气发现的重大突破。提出了南方海相地区井身结构设计、高陡构造防斜打直、提高固井质量、小井眼钻井技术、油气层的发现与保护等关键技术的研究攻关方向。     

哈萨克斯坦滨里海油田钻井提速技术

为了提高哈萨克斯坦滨里海油田的钻井速度,针对地层特点开展了钻井提速技术研究。研究应用了水力加压器钻头保护技术、旋转垂直导向钻进技术、"MWD+弯螺杆"技术以及"孕镶金刚石钻头+高速涡轮"组合技术,有效解决了二开蹩跳钻、井斜难以控制和三开钻遇灰岩地层机械钻速低的问题,实现了二开、三开快速钻进。现场应用的18口井中,施工井段平均机械钻速达到4.54 m/h,同比提高了103%,节约钻井时间共计196.29 d。现场应用表明,滨里海地区的综合钻井提速技术应用已趋成熟,能够大幅度提高机械钻速,经济效益良好,可在该地区推广应用。      

三稳定器钻具在定向井轨迹控制中的应用分析

为配合实现钻井大提速,各油气田对定向井井眼轨迹控制提出了更高要求。不仅要求能控制好井眼轨迹,减少钻井中各种事故的发生,而且要求高效、快速优质的施工。面对井下工况复杂多变、甲方对钻井工程质量标准要求提高等不利因素,以前的一些常规技术已经不能胜任。为此,依靠科技进步,加强技术创新,对三稳定器钻具结构进行研究,从三稳定器钻具结构模型建立入手,分别设计出稳斜、增斜、降斜三稳定器钻具组合,并在某区块进行试验,探索出三稳定器钻具组合使用的一些规律,改变以往单纯依靠单、双稳定器控制井斜和方位的局面。结果表明,使用三稳定器钻具组合后在钻井速度、工程质量等方面较以前都有明显的提高,缩短了钻井周期,降低了单井钻井成本。