南堡深层潜山储层水平井欠平衡钻井技术研究与应用

南堡潜山是典型的以高角度裂缝、溶洞等储集油气的油气藏,存在井深、井温高、气油比高等地质工程难点,以往采用常规定向井勘探开发效率低,选择采用水平井钻井方式可有效沟通裂缝并提高潜山油气藏的采收率。但南堡潜山水平井面临安全窗口窄、井口密集、海油陆采位移大、井控风险大等实施难点,为了发现和保护 潜山储层、降低施工风险、保障潜山水平井的成功实施,开展了欠平衡环空多相流与压力控制、深井充气欠平衡MWD信号传输、随钻监测与储层评价等研究,形成了深层潜山水平井欠平衡钻井的优化设计、轨迹控制实施方案和现场监测评价方法。现场实施效果表明,欠平衡钻井技术的应用降低了潜山段钻井施工风险,有效地保障了潜山水平井的成功实施,取得了较好的地质效果,实现了南堡潜山的高效勘探开发,为同类储层的钻井工艺技术提供了借鉴。     

充气欠平衡钻井技术在南堡潜山油气藏的应用

南堡潜山油气藏具有埋藏深、井温高、气油比高、安全密度窗口窄、易漏易涌、安全钻进风险大等特点。为了提高南堡潜山油气藏勘探开发效果，开展了南堡潜山油气藏充气欠平衡钻井技术研究与应用，充气欠平衡钻井是通过合理调节液气比来进一步降低钻井液密度，从而达到降低有效液柱压力的目的。在南堡潜山油气藏开展了多口井的充气欠平衡钻井研究与应用。现场实践表明，运用充气欠平衡钻井技术不但能够及时发现和保护油气层，而且还能够提高机械钻速，有效地解决由于井漏引起的井下复杂问题，缩短钻井周期，降低钻井综合成。     

SlimpulseMWD仪器在潜山充气欠平衡钻井中的应用

充气欠平衡钻井过程中,当钻杆内钻井流体的气液比超过一定范围时,常规钻井液脉冲MWD仪器信号衰减过速,无法准确传输数据,因此欠平衡井段的井眼轨迹控制问题成为制约该技术发展和大规模实施的瓶颈。通过对国内外各种MWD仪器调研,最终优选SlimpulseMWD仪器实施充气欠平衡状态下的井眼轨迹监控。文章对充气欠平衡钻井过程中影响MWD仪器脉冲信号的原因进行了分析,提出高温深层潜山地层充气钻进情况下MWD仪器的优选原则,并对Schumlburger公司的Slimpulse仪器原理进行简单介绍,提出该仪器能够满足正常的定向、测斜要求。通过在南堡1-83、南堡1-88、南堡1-88侧等井中的成功应用,实现深层高温潜山井充气欠平衡钻井的井眼轨迹控制。该仪器的成功应用解决了充气欠平衡钻进中井眼轨迹控制的技术瓶颈,为深层潜山充气欠平衡水平井钻井施工提供了新的技术途径。     

南堡2号构造深层潜山水平井钻井完井技术

为了解决南堡2号构造深层潜山水平井钻井过程中井漏、溢流、机械钻速慢和钻井周期长等技术难题,开展了深层潜山水平井钻井完井技术研究。根据地层地质特点、潜山储层压力敏感性和井漏、溢流等情况,深层潜山水平井设计为四开和五开井身结构,设计采用"直—增—稳—增—稳—增—水平"七段式井眼轨道,优选了抗175℃的造斜工具、MWD监测仪器和抗220℃的水包油钻井液,并开展了水平井微流量精细控压技术及抗高温冻胶阀完井技术的应用研究,形成了适用于南堡2号构造深层潜山的水平井钻井完井技术。南堡2号构造15口深层潜山水平井钻井完井情况表明,井漏和溢流等井下复杂情况得到了有效控制,完钻井深最深达5 600.00 m,水平位移最大超过了4 000.00 m。潜山储层水平井钻井完井技术实现了南堡2号构造深层潜山储层的安全高效开发,具有较好的推广应用价值。      

高温潜山大位移水平井钻井技术实践

目标区潜山属典型的裂缝型和裂缝—孔洞型双重介质油气藏，储层裂缝为高角裂缝，为提高裂缝钻遇率，有效沟通裂缝，取得工业油流的突破，对实施水平井该储层进行勘探开发。该潜山水平井采用海油陆采模式，由于潜山面预测误差大、储层埋藏深、井温高、裂缝发育、井底位移大，在钻井施工过程中存在水平井轨迹控制难度大、储层易伤害、易涌易漏等难点。针对该储层钻井施工难点，开展了高温潜山大位移水平井钻井技术的研究与应用，形成了适合于高温潜山大位移水平井的钻井配套技术，实现了该储层的规模有效开发。该技术的成功应用，为裂缝性储层、高温储层、喷漏同层地层的钻井实践提供了参考与借鉴。     

川庆精细控压钻井技术在NP23-P2009井的应用研究

南堡油田深层潜山蕴含丰富的油气资源,但由于目的层奥陶系裂缝发育、安全密度窗口窄,已钻井因大量漏失而常难以钻达设计地质目标、且井控安全问题突出,严重制约了勘探开发进程。为此,引入了川庆钻探工程公司自主研发的控压钻井技术,并在NP23-P2009井进行了应用,也是国内控压钻井技术商业应用的第一口井,用6.85d顺利钻完268m水平段达到地质目标,实现了钻井零漏失、零溢流和有效延伸水平段长度的目的,为南堡油田潜山构造开辟了一种钻井新模式。     

抗220℃水包柴油钻井液在NP36-P3002井的应用

南堡油田3号构造寒武系毛庄组埋藏深达5 100~5 300 m,储层温度高达200℃以上。为满足该构造深井水平井欠平衡钻井技术要求,室内通过优选乳化剂和高温稳定剂,研究形成了抗高温水包柴油钻井液体系。现场应用表明,该体系在200℃以上具有良好的抗温性和流变性,且防塌能力强,良好的润滑能力能够满足大位移水平井的定向、钻进等作业需要,且性能稳定,易于调节,此次抗高温水包柴油钻井液的成功应用为该构造潜山水平井钻井提供了技术支持。     

钻井液密度随钻调整技术在曹妃甸M构造潜山地层中的应用

曹妃甸M构造潜山地层在钻井过程中一般采用欠平衡方式钻进,导致钻探过程中溢流情况频发,对井控安全造成了巨大的威胁。为了在欠平衡钻井条件下精确指导钻井液密度调整,通过分析潜山地层气测录井响应特征,形成了一种基于气测参数的钻井液密度随钻调整方法,同时从统计学角度出发,提出井底压差与气测参数的相关性关系,建立了曹妃甸M构造钻井液密度调整模型,实现了在钻进过程中对钻井液密度及时、精确调整。该技术在曹妃甸M构造应用效果显著,有效防止了溢流情况的发生,确保了钻井施工安全。     

欠平衡钻井技术在碳酸盐岩超深水平井TP127H井中的应用

塔河油田托甫台地区奥陶系碳酸盐岩储层安全压力窗口窄,储层以裂缝、缝洞为主,钻井中易漏、易涌。TP127H井是该区一口碳酸盐岩超深水平井,钻至井深6 914.39 m,漏失钻井液量1 538.67 m3,水平段钻进钻遇多个溶洞,为安全顺利钻至设计井深,对该井实施了欠平衡钻井工艺。论证了该井欠平衡钻井的可行性,分析了欠平衡钻井技术的钻井液密度、井口控制压力和井底压力,研究成果应用于TP127H井欠平衡钻井施工中。应用结果表明,该技术有效地解决了TP127H井漏失难题,对同类油藏的钻井施工提供了借鉴。     

泸州区块深层页岩气水平井优快钻井技术

泸州区块深层页岩气储层龙马溪组页岩埋藏深、温度高,钻井过程中面临井漏频发、难钻地层机械钻速低、旋转导向仪器高温下的故障率高和钻井周期长等技术难点。为此,在分析钻遇地层特征和钻井技术难点的基础上,进行了井身结构和井眼轨道优化、高效钻头优选、堵漏技术措施优化、油基钻井液地面降温技术和欠平衡钻井技术研究,形成了泸州区块深层页岩气水平井优快钻井技术。该技术在泸州区块34口页岩气水平井进行了应用,应用井平均完钻井深5 760 m,平均水平段长1 890 m,平均机械钻速由5.61 m/h提高至7.03 m/h,创造了造斜段+水平段一趟钻完钻、单趟钻进尺2 330 m等纪录。泸州区块深层页岩气水平井优快钻井技术支撑了该区块深层页岩气安全钻井和钻井提速提效,对其他地区深层页岩气水平井钻井提速具有一定的借鉴价值。      

南堡潜山油气藏小井眼开窗侧钻技术

南堡潜山油气藏因埋藏深,导致井身结构复杂、钻井周期长、成本高,为进一步提高勘探开发效益,开展了老井?177.8 mm 套管开窗侧钻二开次完井试验工作。NP280C 井是南堡油田第一口?177.8 mm 套管开窗侧钻潜山井,该井开窗侧钻点深、二开次完井井眼尺寸小,给开窗侧钻作业带来诸多难题。通过优选深层套管开窗侧钻工艺、小井眼扩眼技术、膨胀尾管悬挂器+ 直连套管完井方案,探索出一系列钻完井技术对策,保证了NP280C 井套管开窗侧钻作业的成功实施。为南堡油田深层潜山老井重复利用提供了技术支持,也为同类油气藏老井侧钻施工提供了技术借鉴。     

强化充气钻井技术现状与应用

衰竭、低压储层钻进时易出现钻井液漏失、压差卡钻及储层伤害等问题,甚至还存在井壁稳定与储层保护的矛盾。文章针对上述问题调研了国内外强化充气钻井技术的发展现状及应用情况。强化充气钻井技术可有效解决钻井过程中的恶性井漏、压差卡钻及钻井速度慢等技术难题;也可结合钻井液脉冲实现水平井定向钻井,在精确定向作业的同时保护油气藏,提高单井产量;还可将充气钻井工艺与控压钻井技术相结合,利用环空充氮气强化充气钻井技术钻含硫、裂缝性和衰竭性低压高温油气藏,既保护储层,又避免储层井漏,满足井控要求。现场应用表明,强化充气钻井技术不仅有利于保护储层,且能减少井下复杂与钻井成本,在低压、破碎、易失稳的储层钻井中具有广泛的应用前景,有助于解决低压衰竭储层高效开发面临的技术难题,为国内低压衰竭储层水平井控压钻井技术发展提供借鉴与支持。     

大牛地气田欠平衡水平井井壁稳定性分析

为有效开发大牛地气田低孔、特低渗储层,在盒1储层试点推行了欠平衡钻水平井技术。井壁稳定性分析是欠平衡钻井技术的关键因素。结合大牛地气田实际地质情况,利用有限元分析的方法研究了盒1储层在氮气、泡沫和充气液欠平衡方式下水平井的井壁稳定性问题。计算结果表明,不论是在常规的φ215.9mm的井眼中,还是在φ152.4mm的井眼中应用上述3种欠平衡方式进行水平井钻井均不会发生井壁失稳问题,这与DP4井、DP14井和DP19井的实钻情况完全相吻合,为大牛地气田欠平衡钻水平井的井壁稳定性分析提供了理论依据。     

低渗油气田高效开发钻井技术研究与实践

为了高效开发我国低渗油气田,获得更高的经济效益,进行了低渗油气田高效开发钻井技术研究。采取机理分析、室内试验、现场试验等方法,对提高泄流面积钻井技术、提高储层钻遇率技术、提高钻井效率技术、低渗油气田储层保护技术、低渗油气田完井关键技术进行了系统研究,形成了以五级分支井、径向钻孔、鱼骨状水平井、旋转导向钻井等技术为核心的提高泄流面积钻井技术,以气体钻井、全过程欠平衡钻井和钻头优化设计为主的提高钻井效率技术,以新型防水锁无黏土钻井液、新型生物酶完井液、有机盐可降解钻井完井液等为核心的低渗砂岩储层保护技术,以低渗油气藏水平井分段完井技术和低渗油气藏水平井提高固井质量关键技术为核心的低渗油气田完井关键技术;研制出了抗高温高压无线随钻测量仪、适用于泡沫空气钻井的电磁波随钻测量系统和适用于薄互层低渗油气藏的近钻头井斜角和方位角伽马测量仪及井下微流量测量装置。应用结果表明,低渗油气田高效开发钻井技术对高效开发我国低渗油气资源、实现能源储备战略具有重要的意义。      

卫360-平1井C1+GAMMA地质导向钻井技术

为降低成本,达到对地质靶精确控制的目的,中?油田结合老油区已有的地质资料,采用MWD随钻GAMMA测量技术,配合气测录井的甲烷C1监测数据,通过计算调整井眼轨迹控制,综合判定油层着陆,走向倾角变化,提高了水平井眼的油层穿透率,有效地达到了利用地质导向施工水平井的目的。结合卫360-平1井的具体施工过程,介绍了C1+GAMMA地质导向技术在中原油田薄油层水平井施工中的应用经验,为今后油田水平井开发提供了技术参考。     

保护油气层技术发展趋势

对油气层损害机理、深井及深水域井的温度敏感性、完井液新技术、解除储集层损害酸化途径及有效提高油气井产量的欠平衡钻井技术等的发展趋势进行综述。水平井、大位移井的主要损害来源是微粒运移、固相堵塞;较宽裂缝和灰岩为主的碳酸盐岩的损害因素也主要是固相侵入与堵塞;致密天然气层主要因液相（水与原油）聚集而损害渗透率,损害程度与储集层渗透率、界面张力、表面润湿性、初始含水饱和度的关系极为密切;深井和深水域井温度敏感性会导致矿物向水敏性转化、矿物溶解沉淀、润湿性转化及乳化堵塞。介绍了滤饼清除和井眼溶解清理的完井液新技术,通过清理将预防与治理相结合,储集层渗透率可比原始渗透率提高40%。酸化技术成本低、效果好,介绍了各类砂岩及碳酸盐岩相应的配方。欠平衡钻井核心技术是选用合理的井眼流体和恰当的负压差,介绍了加拿大100口欠平衡钻井在后期提高产量的经验。图1表2参47（樊世忠摘）     

南堡油田先导试验水平井高效钻完井技术

南堡油田主力油气藏储集层横向变化大、地层倾角与断层不确定,地质跟踪困难,由于环境的限制,钻井井数少、实施高效开发难度大.基于井壁稳定性、3项压力(地层孔隙压力、破裂压力和坍塌压力)、玄武岩可钻性、储集层特性与物性、油藏构造形态与目的油层油气显示特点、储集层钻完井伤害、储集层出砂情况等分析,开展了海油陆采大位移水平井的井身剖面与井身结构优化设计、井眼轨迹控制、个性化钻头设计、钻井液体系优选与油气层保护和高效筛管完井等各项技术的优选研究与先导试验应用,并在实施过程中进行跟踪分析和完善.3口试验水平井投产均一次成功,初期日产油分别达505 t、736 t和1 058 t,在高产情况下未见出砂,生产正常,确立了南堡油田高效开发主导钻完井技术,达到了先导试验的目的.     

低渗透率油藏水平井经济极限研究

根据低渗透率油藏水平井开发的矿场实际情况,通过引入相对渗透率曲线和物质平衡方程,提出了注采平衡条件下低渗透油藏水平井的产量递减模型,论证了低渗透油藏水平井产量变化规律。根据非线性盈亏平衡原理,推导出低渗透油藏水平井单井日产油量经济极限和地质储量经济极限的计算方程。在大庆外围油田扶杨油层进行的实际应用表明,该方程既可用于判别水平井开发的经济效益,又可用于水平井优化设计。