巴麦地区外围井井身结构优化方案分析

巴麦地区地质条件复杂,特别在压力系统、地层特性等方面,难以获得工程所需的详细数据资料;各区块层系深度、厚度、岩层性质及工程特征、压力体系等差异显著,钻井技术难度大,作业风险高.行业标准中,给出了“自下而上”和“自上而下”两种井身结构设计方法.所谓自下而上,系根据裸眼井段安全钻进应满足的压力平衡、压差卡钻约束条件,自全井最大地层孔隙压力处开始,自下而上逐次设计各层次套管下入深度:所谓自上而下,是根据裸眼井段安全钻进应满足的压力平衡、压差卡钻约束条件,在已确定了表层套管下入深度的基础上,从表层套管鞋处自上而下逐层设计各层套管的下入深度.在巴麦区块井身结构设计时,将两种方法联合应用,并将两个设计结果进行比较,可以给出每层套管的合理下入深度区间.提出的井身结构设计方案,有待通过钻井施工实践,进一步完善和优化.     

金平1井长水平段水平井的设计与施工

胜利油田自主设计并应用常规钻井设备自主施工完成的金平1井,完钻井深2128m,垂深583.9m,位移1636.34m,位垂比达2.803,是目前中国陆上油田位垂比最大的一口水平段水平井。该井的井身结构设计以高效钻井和保护油气层为设计原则,要求井眼轨道具有足够的直井段,并且尽量减小设计造斜率,从而降低摩阻和扭矩,保证水平段有效延伸。最终井眼轨道设计为直—增—增—水平段轨道,造斜率保持在18°～21°/100m。该井井眼尺寸大:一开为准660.4mm,二开为准346.1mm,三开为准241.3mm,造斜点浅,造斜段地层疏松,水平段及斜井段长,摩阻系数相对较大,要求钻井液体系具有良好的抑制性、携岩性、润滑性和防塌、造壁功能,施工难度大。通过不断调整钻具组合,使其满足斜井段和水平段井眼轨迹控制要求,优造钻井液体系,应用随钻测量技术,该井钻探获得成功。     

膨胀套管技术在钻井完井工程中的应用研究

膨胀套管技术是将管柱下到井底,以机械或液压方法,通过拉力或压力使管柱发生永久塑性变形,从而达到扩大井眼或生产管柱内径的目的。目前,复杂结构井和特殊工艺井钻遇高压层、漏失层等复杂地层时,常因常规技术难以封堵或井眼尺寸受限而导致后续钻井和完井方案无法实施。膨胀套管钻完井技术能有效解决复杂地层封堵、井身结构优化和完井内径过小等复杂钻完井难题,膨胀悬挂器作为膨胀套管技术的衍生产品,可为复杂井况条件下尾管完井提供技术手段。国内膨胀套管技术裸眼井封堵应用推广力度较小,在大尺寸膨胀套管应用方面尚有所欠缺,等井径膨胀套管技术尚处于研发阶段;同时,膨胀悬挂器应用范围主要集中在侧钻井的尾管完井,且规格尺寸不完全,尤其缺少特殊尺寸的产品。建议与国际先进公司对标,开展先进的膨胀套管及膨胀悬挂器技术深化研究。     

美国Barnett页岩气开发中应用的钻井工程技术分析与启示

美国Barnett页岩气开发十分成功,有较多经验可供参考。井身结构设计要满足多次压裂的增产方式和长达30～50a生产周期的要求;丛式井成为降低开发成本、增大对储层控制能力的有效技术;水平井技术是页岩气开发的关键技术,水平井的成本一般是垂直井的1～1.5倍,而产量是垂直井的3倍左右;水平段钻进中,常使用油基钻井液和PDC钻头,在保持水平井眼稳定性的同时,提高机械钻速;低密度、高强度固井完井技术,能为后期储层改造和开发做好准备;随钻伽马测井曲线,可用于较准确地识别页岩储层,若水平井技术结合geo VISION随钻成像服务和RAB钻头附近地层电阻率仪器等LWD技术,可以更为合理的控制井眼轨迹。提出国内钻井工程技术集成与发展的建议:实现地面上集成、集中的"小间距丛式井组"(井工厂),做到"组少井多";实现储层中水平井眼轨道空间分布,合理开发"地下立体井网",做到"少井高产和高采收率";追求"钻井速度高、井眼质量好、钻井成本低"的钻井模式;开展长水平段水平井或水平分支井钻井技术的整体研究:研究满足后期开发和压裂需求的完井方式,在成本允许的条件下采用泡沫水泥固井技术,研制特殊套管、封隔器、分支工具等材料和新型井下工具。     

YH23-2-4侧钻水平井钻井实践

位于新疆牙哈地区的YH23-2-4井是在某直井基础上填井侧钻而成的凝析气田水平井。实钻中,克服了斜井段长、水平位移大、井眼轨迹控制难度大,以及摩阻扭矩大、大斜度井段钻井液携岩困难、钻具疲劳破坏等诸多技术难点,井眼轨道设计采用直—增—增—增—平五段制剖面类型;深井侧钻坚持小钻压、小排量和稳定的工具面的原则,优选适宜的钻具组合;斜井段为满足轨迹对造斜率的需要,选用高速牙轮钻头配合1.75°螺杆钻具及MWD施工;水平段钻进中,合理确定滑动钻进和复合钻进的比例,根据LWD实时测井曲线与邻井测井曲线对比结果,及时调整靶点垂深,控制井眼轨迹在储层中有效穿行,降低钻井风险;采用聚磺类钻井液体系,在膏泥岩地层井底温度升高、井壁缩径、黏切升高、失水量大的情况下,适当提高钻井液密度,并加入一定量的原油和抗高温高压、降低失水量的钻井液材料,以增加钻井液的润滑性和流变性,保证井眼稳定和井下安全。     

腰平1井钻井设计和施工难点分析

腰平1井是松南气田第一口火山岩气藏水平井,主要目的层为营城组。由于井眼轨道设计需考虑靶点垂深的不确定性和工具造斜率的不确定性,故选择了易于控制和调整的"直—增—稳—增—水平"五段制轨道类型。井身结构设计以简化结构、提高钻井速度为目的,具体为技术套管下至泉二段造斜点上部,并配套相关工艺技术。欠平衡设计时采取井筒环空循环介质循环当量密度略低于据储层孔隙压力折合的当量密度即可的思路,地层流体一定要有控制地流入井筒,同时还需考虑地层稳定性。针对大尺寸井眼防斜打直、火山岩地层可钻性差、多套地层护壁难度大等施工难点采取相应对策,取得了较好的施工效果。腰平1井钻井周期仅135.83d,比设计提前了15.1%;平均机械钻速2.60m/h,比同区块直井提高了6.7%;最大井斜为83°,实际井底水平位移868.90m,水平段长度480.61m。建议今后进一步开展东部地区提高深井大尺寸井眼钻井速度、火山岩气藏钻井方式等方面的深入研究。     

川西新场须二段新10-1H水平井安全快速钻井技术

川西新场构造须二段气藏储层埋深较大,范围一般为4600～5200m,孔隙度和渗透率较低,孔隙度范围在1%～4%之间,渗透率普遍低于0.06×10-3μm2。由于须二段气藏获得高产、稳产的储层类型主要为致密的裂缝-孔隙型,因此水平井是开发此类气藏的有效技术。以川西新场构造第一口水平井——新10-1H水平井为例,分析了该构造须二段水平井安全快速钻井的难点,并提出相应技术对策:直井段一开井段采用塔式钻具组合,二开井段采用钻头和直螺杆配合塔式钻具,并根据实时测量数据,采取小钻压吊打等措施,确保井眼的防斜打直;通过动力钻具与MWD配合控制井眼轨迹,并根据MWD实时测量数据分析井下情况,合理调整井眼轨迹,确保井眼轨迹的精确控制;根据地层岩性特点,优选牙轮钻头和PDC钻头,是提高钻速的关键;水平段钻进施工时,采用复合金属离子聚磺防漏水包油钻井液体系,能够有效润滑、防卡,降低摩阻至250kN以下,保障钻进的顺利进行。     

川渝地区不同条件下钻接替井的工程技术及实例分析

介绍了原井眼上部套管开窗侧钻井、同井场移动井位钻井和附近异井场钻井3种钻接替井的方式。分析了罗家16H—1井、新清溪1井、新856井钻接替井的成功实例。结果表明，天然气勘探开发中的重大发现井，一旦出现井控严重失控，且存在井身结构及工程缺陷时，需要打超长的水泥塞封井。裂缝综合地质预测技术是钻接替井的前提．定向钻井是重要的环节，钻水平接替井不仅增加了钻遇高导斜缝的机遇，而且可增大气井产能。     

T726井石炭系盐膏层钻井完井技术

T726井是中国石化西北分公司在塔河油田西南部边缘地区布置的一口重点评价井。针对塔里木盆地石炭系盐层埋藏深,温度高,地层压力大,极易发生“缩径、坍塌”,造成卡钻,同时由于盐岩层的塑性蠕动,形成不规则井眼,甚至造成套管挤毁变形事故,井身质量难以控制,固井质量难以保证等问题,通过对同类型已钻井进行总结分析,提出了一系列钻井技术措施,并在T726井严格实施。结果表明,施工全过程安全无事故,盐层套管无变形,井身质量和固井质量优良,为以后在该地区石炭系盐膏层安全钻井积累了成功的经验。     

新疆油田常规钻机钻浅层稠油水平井钻井完井技术

新疆油田拥有丰富的浅层稠油资源，采用常规直井钻机钻浅层稠油水平井开发因地面距离目的层垂直井段短，使得钻井完井工艺面临一些特定的技术难题。结合新疆油田九8区应用常规钻机及常规水平井工具、仪器，钻成国内垂深最浅（垂深仅146．3m）的HW9802超浅层稠油水平井，从井身结构设计、井眼剖面优选、浅层高造斜率的实现方法、实钻井眼轨迹控制、大尺寸套管柱的安全下人等方面进行介绍。该井完钻井深421．8m，完钻垂深144．09m，井斜91．2°，闭合方位222．17°，水平位移329．42m，成为当时国内应用常规直井钻机所钻垂深最浅的水平井。     

川西马井气田钻井复杂情况及治理对策

马井气田探明地质储量175.58×10^8m^3,可采储量80.54×10^8m^3,是川西地区主要的天然气开发区域。该区地质构造复杂,主要表现为成岩作用差,层间缝发育,层系间不整合接触,断层发育,地层承压能力差;纵向上泥岩较发育,各组岩性疏松,胶结差,钻井施工中复杂情况发生率较高,为73.7%（统计57口已完钻井）,其中,井漏占65%,卡钻占17%,井喷、井涌占9%,井壁垮塌占5%,地层出水占4%,从而导致钻井速度缓慢、施工周期延长。对此,提出如下治理对策：采用新的钻井工艺,引进清水强钻和微泡沫钻井技术;钻井中使用强抑制性高钙盐聚合物钻井液,并合理调整其密度大小;调整井身结构,在一个裸眼井段内不能有压力悬殊的地层存在,在揭开储层前,应适当提高钻井液密度。同时,应加强对该区地层出水原因及治理方法的研究工作。     

辽河双6区块储气库水平井钻井与完井技术

辽河油区地质条件复杂,尤其是东部断陷盆地形成复杂破碎的断块构造加上储层复杂多变的陆相河流相沉积,给储气库建设带来了较大的难度.鉴于此,开展了枯竭油气藏双6区块储气库水平井钻完井技术研究,在有利部位优选主力层段部署水平井10口.针对储气库水平井钻井完井技术难点,进行井身结构和套管柱强度设计.施工中采用φ210mm 1.5°单弯螺杆(带φ308mm球扶)钻具和MWD仪器,采取滑动钻进和复合钻进方式进行造斜井段施工;采用φ172mm 1°和1.25°小度数单弯螺杆(带φ212mm球扶)钻具和LWD仪器进行水平井段施工.同时还采取了有针对性的油层保护技术以及安全钻井技术.技术套管固井采用双级注水泥固井工艺,为了保证固井质量,研发了防窜水泥浆体系——胶乳体系.通过现场应用,形成了一套比较完整成熟的储气库井配套综合技术.     

伊朗雅达油田S4井水平井钻井液技术

伊朗Y油田水平井水平段长在900～1000m,平均钻井周期为69d.该工区水平井施工存在二开井段盐膏层污染严重,潜在异常高压盐水层;Ph、Iam和Lf地层泥灰岩、页岩易水敏剥落,造成井壁失稳;斜井段漏失,滑动钻进“托压”严重,斜井段井眼清洁困难等技术问题.为此,对水平井钻井液体系配方和工程技术措施进行优化,改善钻井液抗污染、封堵防塌及润滑防卡性能,加强井眼净化及摩阻控制.“多元协同”防塌技术解决了井壁失稳问题;随钻防漏与细颗粒堵漏技术解决了定向段渗漏地层措施受限问题;液体润滑剂、固体润滑剂、乳化石蜡和聚合醇复配使用润滑效果显著,该井滑动钻进摩阻小于10kN,未出现明显的“托压”现象,并从现场验证了液体润滑剂最佳加量应小于3％.S4井现场试验表明,优化后钻井液技术措施效果显著,钻井过程无复杂事故发生,钻井周期缩短至57d.     

胜利油田长水平段水平井钻井技术现状与认识

长水平段水平井技术已经成为低效油气田开发的重要技术手段.近年来胜利油田相关技术发展迅速,初步形成了长水平段水平井钻井关键技术,包括以井眼轨道优化设计为核心的工程设计技术,以底部钻具组合优化设计为基础的长水平段优快钻井技术,以及满足多种油气藏保护和井筒安全要求的钻井液技术和长效固井工艺技术.先后在大牛地气田、长庆油田、胜利油田、腰英台和川西等地区进行了现场应用,完成金平1井、高平1井、渤页平1井等重点工程项目.其中,高平1井利用自有技术实现了位垂比4.02、水平段长3462.07m的工程目标,创造了国内陆上油田多项钻井施工纪录.长水平段水平井钻井关键技术发展迅速,但仍需结合具体区块特点,在工程设计、井身质量监控、随钻地层界面识别、钻井液循环利用和完井开发一体化设计等关键环节进行深入研究,特别是加强旋转导向、近钻头地质导向、智能完井等高端技术的攻关力度,提高整体技术水平.     

综合录井技术在川西水平井钻井中的导向作用

根据所钻目标层的综合录井参数的表现特征．结合区域地质资料和MWD数据分析,能起到地质导向的作用,并且具有简单易行、成本低廉的优势。在川西地区碎屑岩地层中,砂岩与泥岩、致密砂岩与疏松砂岩可以通过肉眼岩屑鉴定或钻时变化进行识别。准确识别目的层后．根据砂体含气性判别参数变化,通过地质综合分析可以现场初步评价储层,指导水平井钻井在优质储段穿行。在钻遇目的层前的钻井过程中,靶点的随钻预测和确认尤为重要,钻头上、下倾钻进状态的判断主要是确定当前钻进方向与所钻目的层的空间关系,钻头位置分析可以结合目标层地质模型与随钻测斜数据进行分析。以LSIH井为例,介绍了综合录井技术在水平井钻井中的导向作用,结果表明：综合录井技术能及时发现实钻砂体与设计砂体的差异,实现现场靶点的调整,为钻头钻出砂体后重新找到砂体以及减少钻头钻出砂体的几率发挥了重要作用。可应用于非均质性不强、储层发育稳定的水平井施工。     

薄层水平井地质导向技术在赵平3井的应用

赵平3井是布署在泌阳凹陷赵凹油田的一口水平井,设计水平段长152.07m,设计目的层厚度为2.6m,但从邻井资料分析,含油层段为1.8m厚,属薄层水平井。该井地质导向工作,钻前主要包括对资料的收集、分析、整理,重新处理邻井井斜资料,提前确定用来预测A靶点位置的对比标志层,并预测目的层深度、选择最佳靶心位置;钻进过程中主要包括进行地层对比分析,建立地质剖面,进行精细地层对比和着陆点分析。其中,水平段钻进地质导向以钻遇最大厚度油层为目标,同时兼顾工程实施的可行性。钻井施工中,确定一个合理的气体迟到时间、岩屑迟到时间以及准确识别真假新钻地层岩屑至关重要。水平段钻进过程中仍可能穿越顶底板及钻遇泥岩夹层,因此应不断进行井眼轨迹的调整,以保证钻进轨迹始终在油层中运行。水平井地质导向技术在赵平3井顺利实施。     

我国深井钻井技术发展的难点及对策

分析了目前我国深井钻井技术面临的主要难点:井段内存在多套压力体系,喷漏共存;钻遇地层复杂,井壁稳定性差,井漏、井涌、井塌、缩径、卡钻等井下复杂情况频发;机械钻速低,钻井周期长,钻具易损坏;在地层倾角大的地区直井防斜难度大;深井井下温度高、压力大,钻井液、井下工具和测量仪器性能要求高;固井施工难度大。展望了深井钻井技术的发展趋势,并结合国内外钻井技术发展的最新进展,提出了加快我国深井钻井技术发展的对策:应用套管钻井技术、膨胀管技术,改善井身结构提高整体钻井速度;提高钻压、转数,增加钻头的切削能力和寿命,提高深部井段机械钻速;最大限度地扩大气体钻井的使用范围;增强地层承压能力,实现井壁稳定;降低固井施工难度,提高封固质量;提高工程事故的预防与快速处理能力。