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。     

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。     

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.     

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。     

反钟摆防斜钻井技术的研究与应用

玉门油田部分构造属山前构造带，地质构造十分复杂，特别是逆掩推覆体地层，钻井过程中井斜非常难以控制，采取轻压吊打则严重影响机械钻速。结合现场钻探实际情况，经过近几年的攻关研究，试验应用反钟摆钻井技术并取得了较好的效果，不仅有效控制了井斜，同时还大幅度地提高了平均机械钻速，为下步加快逆掩推覆体地层钻井速度、缩短钻井周期、降低钻井成本提供了很好的借鉴。     

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。     

Һ�������ת�꾮�������������������Ӧ��

玉门油田青西地区上部志留系、白垩系推覆体老地层的机械钻速一直影响着青西地区钻井速度的提高。从破岩理论上讲，冲击旋转钻井技术是解决硬地层钻进难题最有效的方法之一。利用液动冲击器进行旋转钻井是常规旋转钻井技术上发展起来的一种钻井新方法，它可以大幅度提高钻进效率、降低钻井成本、延长钻头的使用寿命。该技术应用在岩石可钻性差的地层中，可明显提高机械钻速。文章介绍了玉门青西地区地层特点及地质分层、所使用的DGSC—203冲击器工作原理和结构特点，以及在青西地区L114井的应用情况，得出的结论是DGSC—203液力冲击器在L114井上部推覆体老地层的钻进井段的使用中，使机械钻速得以明显提高。但由于本井所使用的冲击器尺寸偏小，井斜未能得到较好控制。文章最后提出了进一步研究液动冲击器的建议：在使用过程中出现泵压比设计值明显偏大现象，应研究进一步降低冲击器的工作压降，提高射流元件的使用寿命。液力冲击器的直径应由小到大并形成系列化产品，可全面解决石油钻井硬岩钻进难题等。     

充气钻井液技术在青西油田的应用

为解决青西油田巨厚白垩系推覆体易井斜、钻压轻、机速慢的难点和第三系的提速问题,在窿12井的推覆体和Q2-37井的第三系地层实施了充气钻井技术试验。实验表明：充气钻比常规钻井能提高机械钻速30%以上,但当充气钻与复合钻相接合时,机械钻速反而下降9%。充气钻能有效地解决、封堵造壁、防塌及气/液体系转换等技术问题。     

VTK垂直钻井系统在大湾1井的应用

大湾1井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垂直钻井系统,较好地解决了井斜与钻压的矛盾,现场应用表明,在易斜地层中使用该工具,可以有效控制住井斜,解放钻压,大幅提高钻井速度。     

浅析城2井推覆体钻具失效

城2井推覆体构造带主要岩性为海西期花岗岩，岩石硬度高，钻井施工难度相当大，易发生断钻具等复杂情况。就城2井推覆体构造特点，和钻井施工中钻具失效原因分析、发生钻具失效时的井下情况判断、推覆体大井眼打捞落鱼方法、推覆体钻进预防钻具失效的措施等方面予以介绍，对今后在山前推覆体构造带施工有一定的借鉴和指导作用。     

防流体倒灌的新型泡沫锤研制及其应用

空气锤在油气田研磨性地层提速和高陡地层防斜应用中逐步成熟,但还存在出液地层钻井作业受井底压力的影响而出现输出功率低甚至不工作,以及停止循环时地层液体倒灌气缸而污染空气锤的问题。为此,研制出了同时适应于气体(干气)和雾化泡沫(湿气)钻井介质、具备防止井下流体倒灌的新型泡沫锤。该泡沫锤与空气锤相比,优化了气室结构以保证气体和雾化泡沫钻井介质的输出功率;新增的防倒灌装置在接单根时,依靠泡沫锤阀体与液体当量密度差推动阀体向上运行,可封闭地层流体进入泡沫锤的通道。在松辽盆地徐深气田外围的肇深17井下白垩统泉头组、登娄库组开展了现场试验,泡沫锤在气体介质条件下相比常规钻井机械钻速提高6.5倍,相比气体牙轮钻井提高1倍;在泡沫介质条件下相比常规钻井机械钻速提高2倍且钻进过程未发生井底流体倒灌现象。试验结果表明,所研制的泡沫锤在气体介质条件下相比空气锤输出功率未降低且具备了适应雾化泡沫钻井介质和防井下流体倒灌的能力。     

准噶尔盆地南缘山前构造带钻井提速研究

针对准噶尔盆地南缘山前构造带泥岩层段黏土含量高、地层易破碎,钻进中易发生粘卡、井漏、井壁失稳等而导致钻速慢、时效偏低的问题,进行了钻井提速研究。从该地区逆冲推覆体断层和褶皱的地应力特征入手,分析了泥岩的岩石力学特性,包括流变性地层的井壁稳定性特征、地层蠕变速率及其影响因素、井壁岩石崩落掉块机理、地层矿物成分及理化特性等,提出了山前构造带地层钻井提速技术对策,并在风险探井——西湖1井进行了现场应用。现场应用表明,采用具有较强抑制性和封堵能力的PRT有机盐钻井液,能有效减少因吸水膨胀造成的井壁失稳,并能解决井漏问题;用螺杆配合优选的PDC钻头进行钻进,钻速大幅提高,平均机械钻速达到3.00 m/h。与邻井西5井相比,西湖1井的井深增加20.5%,但井下故障大幅减少,钻井周期缩短11.9%,提速效果明显。由此证明,提出的钻井提速技术对策,能够有效解决山前构造带地层机械钻速和钻井时效偏低的问题。      

可循环空气泡沫钻井技术在元坝10井的应用

针对川东北地区上部陆相地层砂岩、泥岩、页岩互层频繁,硬度大,研磨性强,常规钻井液钻井机械钻速低,而气体钻井由于地层出水无法顺利进行的技术难点,研发了适合该地区上部地层钻进的空气泡沫流体配方,研制了HX-350型环隙式机械消泡器,形成了可循环空气泡沫钻井技术。元坝10井Φ660.4 mm导眼段应用了可循环空气泡沫钻井技术,该井段的平均机械钻速为4.88 m/h,与邻井常规钻井液钻井井段相比,平均机械钻速提高了3倍;消泡器消泡效果显著,累计回收泡沫基液2230 m3,节约清水2230 m3,污水处理量减少2230 m3,并大大减少了发泡剂的消耗。应用结果表明,可循环空气泡沫钻井技术能有效解决大尺寸井眼的携岩问题,实现泡沫基液的循环利用,大幅度降低泡沫钻井成本,具有广阔的推广应用前景。      

伊朗TABNAK气田低压裂缝性地层泡沫钻井液技术

伊朗TABNAK气田地层岩性以灰岩和白云岩为主，石膏夹层较多；碳酸盐岩地层裂缝发育，连通性好，漏失严重；海平面以上是干层，无孔隙压力，海平面以下至井深2450m是盐水层。长城钻井公司采用了空气—泡沫钻井流体，即：空气粉尘、雾化空气、稳定泡沫钻井液和硬胶泡沫钻井液。通过实验，优选出发泡体积大、稳定时间长、抗盐抗钙能力强和耐温性能好的发泡剂和稳定泡沫液及硬胶泡沫液配方。现场应用表明，空气—泡沫钻井流体密度低；钻速快，平均机械钻速是常规钻井液的3—5倍；携砂性好，井眼清洁；能顺利穿过严重漏失地层。其中，空气粉尘用于干层钻进，速度快，无钻井液材料消耗，但必须有足够的空气排量；雾化空气适用于出水量较小的水层，但需要的空气排量更大，而且对钻井腐蚀太严重；泡沫钻井液适用于低压干层和水层，需要的空气排量较小，钻速快，抗盐钙和携砂能力强。     

空气钻井在TABNAK气田的合理应用

空气泡沫钻井,因其钻速快,防漏效果好,具有常规钻井液不可比拟的优越性。空气粉尘钻井在干硬地层机械钻速达到16.24m/h。雾化钻井在出水量较小时,钻速为13.16m/h,当地层出水较多,空气压力较高时,其钻井速度为6.52m/h,与泡沫钻井速度(5.23~ 6.63m/h)相当。但泡沫钻井腐蚀钻具轻微,而雾化钻井腐蚀钻具严重。因此,必须根据地层情况选择合适的钻井液,既要提高机械钻速,又要保护钻具,提高综合经济效益。     

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。     

火烧山北部石炭系推覆体气体钻井技术

火烧山北部（简称火北）石炭系推覆体厚度超过1 000 m,机械钻速低,为了提高钻速,在火北021井和火北022井进行了气体钻井技术试验。为了确保气体钻井的顺利实施,利用邻井钻井/测井资料建立了地层三压力剖面,根据地层三压力剖面进行了井眼稳定性评价,通过优选井身结构封隔不稳定地层,利用环空钻屑传输比计算最佳注气量。试验结果表明,火北地区石炭系推覆体适用于气体钻井技术,气体钻井的平均机械钻速达到5.37 m/h,较邻井同井段常规钻井提高4倍左右,钻井周期大幅缩短。这表明,火北地区应用气体钻井技术可以提高钻速,能为加快该地区致密油的勘探进程提供技术保障,同时也为准噶尔盆地火山岩地层钻井提速积累了宝贵经验。      

流沙层硬胶泡沫钻井技术

也门1区块上部地层250~750 m井段存在大段的流沙层,钻进过程中存在井壁失稳、漏失严重、机械钻速低等问题,单纯依靠常规钻井加堵漏、清水盲钻、空气钻井或稳定泡沫钻井等方式得不到有效解决。因此,提出采用硬胶泡沫钻井方法解决该问题。通过硬胶泡沫钻井流体发泡剂室内优选试验,考虑泡沫质量、发泡剂抗污染性能、硬胶泡沫半衰期及经济效益,选择FMA-100为硬胶泡沫钻井流体的发泡剂,确定其最佳加量为0.3%~0.6%,并初步优选出钻井流体配方。根据硬胶泡沫钻井施工参数设计要求,以低返速降低井壁冲刷防塌、合适当量循环密度防塌防漏为目标,通过理论计算及分析,优选了施工参数、钻井配套设备,形成了适用于也门1区块流沙层的硬胶泡沫钻井方案。该方案在该区块Abyed-2井进行了应用,不但成功解决了大尺寸疏松流沙层井漏与井塌并存的钻井难题,还提高了流沙层的机械钻速,相比同条件邻井平均机械钻速提高3.2倍。该井的应用成功,也为流沙层安全快速钻进积累了经验。      

川深1井超深井钻井提速关键技术

川深1井储层埋藏超深,陆相难钻地层研磨性强、可钻性差,大尺寸井眼提速困难,深部地层可钻性差、井身质量控制困难。为此,根据川深1井的地层特征,优化应用了一系列钻井提速技术:采用了气体钻井和泡沫钻井技术,以大幅提高机械钻速;采用了抑制泥岩水化膨胀的泡沫钻井液体系,以解决上部大尺寸井眼地层出水、井眼失稳及高效携岩的难题;采取了旋冲钻井技术、“孕镶金刚石钻头＋高速螺杆钻具”复合钻井技术钻进高研磨性地层,以提高钻井时效;采用了预弯曲动力学防斜打快技术,并配套高效PDC钻头和钻井参数优化,钻进深部难钻地层,以提高井身质量。川深1井钻井提速关键技术的应用,确保该井顺利钻至井深8 420 m完钻,创当时亚洲陆上钻井井深最深纪录,平均机械钻速提高至2.11 m/h,钻井周期缩短至475 d,取得了很好的现场应用效果,可为国内类似超深井高效钻井提供借鉴。