垂直钻井系统在K5区块巨厚盐膏层的应用

K5区块古近系发育巨厚盐膏层,该段地层井斜难以控制,容易超标。受盐岩易蠕变缩径、溶解形成大肚子,且盐间发育高压盐水层和低压易漏层的复杂条件限制,最初只能采用塔式钻具组合小钻压吊打来控制井斜。随着油基钻井液在巨厚盐膏层的成功应用,基于其对盐膏层井眼稳定的良好效果,开始尝试在钻具组合中加入稳定器,使用钟摆钻具钻进,但钻压仍然受到极大限制。为了解决盐膏层段防斜与提速的矛盾,使用了垂直钻井系统,相比常规钻具组合,垂直钻井系统解放了钻压,大幅度提高机械钻速,同时将井斜控制在很小范围内。     

库车山前巨厚砾石层钻井提速技术分析

库车山前构造带巨厚砾石层段的钻井速度严重制约着区域油气资源高效勘探开发,实钻过程中普遍表现出机械钻速慢、单只钻头行程进尺低、地层造斜能力强及因蹩跳钻引发井下钻具失效事故频发等特点,部分井仅巨厚砾石层段的钻进用时超过200 d。经过近十年的钻井技术快速发展,塔里木油田形成了针对库车山前不同砾石成岩形态的配套钻井提速工艺,取得了较大的技术进步。文章首先简述了库车山前巨厚砾石层未成岩段、准成岩段和成岩段三种沉积发育特点及钻井难点,指出了目前巨厚砾石层普遍应用的垂直钻井系统、空气钻井、涡轮+孕镶钻头与双摆工具钻井提速技术的应用优缺点,同时以BZ7井与BZ18井为例对比分析了不同提速技术的应用效果,对于同类型巨厚砾石层的钻井提速具有借鉴意义。     

油基钻井液在克深35井的应用

克深35井位于塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带,钻井液面临塔里木山前断层、大井眼、长段盐膏层、高密度、高温、窄密度窗口等技术难题。通过对比邻井地质资料、完钻井钻井液性能、并对该井难题进行分析、研究,钻井液分公司制定了油基钻井液技术方案。实践证明克深35井使用油基钻井液成功解决了盐膏层阻卡、盐层底部防漏、目的层防塌等一系列技术难题,全井无复杂、无事故;钻井工程实现了提速提效,完全满足了安全快速钻井要求。     

塔里木油田库车山前高压盐水层油基钻井液技术

塔里木山前深层盐膏层钻井时,高压盐水侵入会导致高密度钻井液性能变差,引发阻卡等井下复杂情况,通常采用排水降压的方式来降低高压盐水层透镜体的压力,对油基钻井液的抗盐水侵能力要求较高。为此,研发了单链多团的新型乳化剂,通过增加乳化剂分子结构上亲水基团的数量,提高其乳化效率,从而提高了油基钻井液的抗盐水侵容量限。室内评价结果表明,采用新型乳化剂形成的油基钻井液密度最高可达2.85 kg/L,抗盐水污染能力达60%以上,高温稳定性良好。克深1101井等多口超深井应用了油基钻井液,钻井过程中钻井液性能稳定,未出现卡钻或其他井下故障。研究表明,该油基钻井液具有良好的流变性、沉降稳定性和抗盐水污染能力,能够解决深井巨厚盐膏岩层或高压盐水层污染的问题,可在塔里木油田库车山前钻井中推广应用。      

库车凹陷山前地区钻井风险评价及措施研究

随着钻探开发不断向深部复杂地层发展,对钻井过程风险的控制越来越困难。在分析钻井工程特点的基础上,对库车凹陷山前地区钻井过程中的风险进行了评价分析,认为钻进过程中遇到的风险来自于井壁失稳、盐膏岩以及钻头性能等因素。通过对库车凹陷山前地区安全钻井液密度窗口的确定、钻井液体系的评价、盐膏层特性以及钻头性能的分析,提出了保证库车凹陷山前地区安全钻进的措施。所做的研究对有效规避库车凹陷山前地区钻进过程风险,制定库车凹陷山前地区安全钻进技术方案具有重要意义。     

中秋区块ZQ2井盐膏层水基钻井液技术

中秋区块为塔里木油田3000万吨产能建设重点区块。塔里木油田山前井盐膏地层因地质条件复杂,普遍使用油基钻井液钻井。ZQ1井盐膏地层亦使用油基钻井液,因新近系苏维依组存在低压层,在钻进过程中发生井漏,使用油基钻井液堵漏成功率低,耗时达60多天。为有效解决油基钻井液盐膏层阻卡、堵漏成功率低、钻井液成本高等问题,决定在ZQ2井吉迪克组高压盐膏层和苏维依组低压易漏层采用水基钻井液套打技术。ZQ2井盐膏层水基钻井液技术有效解决了吉迪克组“盐、膏、泥”污染导致的钻井液流变性和失水造壁性控制难的问题,采取主动防漏技术顺利钻穿苏维依组低压易漏层,未出现盐间“软泥岩”堵地面管汇的问题,钻井液性能稳定,井眼畅通。该技术为加快塔里木油田3000万吨产能建设提供了新的可行的钻井液技术思路。     

高密度饱和盐水钻井液在大北30井的应用

塔里木山前克深、大北井区库姆格里姆层巨厚复合盐层发育复杂,埋藏深,盐底变化大,易塑性蠕变、造成阻卡;窄安全密度窗口导致溢流、井漏同存,钻井风险大;钻进中易造成高密度钻井液性能恶化,引起井下复杂。大北30井是塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带大北15号构造西高点一口预探井,实际盐层井段:2740-3837米,层位:库姆格列木群组。近几年山前大部分盐膏层段使用油基钻井液体系,但大北30井四开段1000米复合盐层使用水基钻井液完成。实钻中面临盐膏层段存在着长段盐岩、高盐膏层、高密度、窄密度窗口等钻井液技术难题。通过技术攻关使高密度饱和盐水钻井液体系在配制、维护、处理及现场应用得到了重大突破,四开段使用密度2.38g/cm3饱和盐水钻井液安全顺利钻穿1000米左右的盐膏层,助力该井顺利中完。     

Power-V在克深102井膏盐岩层中的应用

库车坳陷克拉苏构造带富含古近系膏盐岩层,该岩层发育复杂,含有夹层,地层倾角大,易发生井斜、卡钻、井漏等事故,是中国陆上钻井难度最大、难题最集中的地层之一。因此,安全快速钻穿膏盐岩地层,揭示膏盐岩地层以下的储集层含油气情况,避免钻井周期延误、井眼报废的严重后果已成为亟需解决的问题。在克深102井钻进过程中,尝试在膏盐岩层中使用Power-V钻进方式,既有效地控制了井斜以保证井身质量,又大幅度提高了机械钻速。论述了Power-V在钻遇膏岩层时应使用的工程手段,以避免蠕变效应引起卡钻事故。     

库车山前超深超高压盐水层安全钻井技术探索

库车山前深部巨厚盐膏层地质特征复杂,层间超高压盐水普遍发育,纵横向规律性差,地层压力变化大,预测难度高。盐膏层钻井过程中超高压盐水侵入井筒后,钻井液性能恶化,导致喷、漏、卡等复杂事故频发,严重影响安全快速钻井。结合超高压盐水层钻井特征,通过分析超高压盐水赋存的圈闭特点及实钻情况,在钻井液的盐水污染容量限实验模拟和评价的基础上,开展了超高压盐水层控压排水技术的探索与实践,形成了控压排水配套新技术,通过控制节流阀调节井口回压和钻井液排量等手段,让地层盐水按一定比例均匀侵入到环空钻井液中,单次放水量不超过环空钻井液量的10%,多次放出盐水,降低高压盐水层的地层压力系数。解决了库车山前超深超高压盐水层安全钻井难题。现场试验表明,采取合理的控压排水方法能够降低盐水层的压力,在溢流与井漏的矛盾中找到压力平衡点,有利于井控安全的井筒状态。      

库1井钻井设计与施工

库1井是中石化在塔里木盆地北部的一口重点探井，在钻井过程中钻遇了大段砾石层、山前高陡构造带、下第三系吉迪克组巨厚复合盐膏层，加上井底温度高达168．3℃，对钻井液性能要求高等技术难点，导致该井机械钻速较低，钻井周期过长。详细分析了库1井钻井施工中存在的问题及工程技术难点，并给出了相应的技术措施，提出了提高探井地质预报的科学性及钻井工艺的跟踪研究、应用大尺寸钻杆及钻铤、应用专用工具、采用科学钻井方法钻进盐膏层等提高深探井钻井速度及确保钻井安全的建议。     

阿姆河右岸B区巨厚盐膏层大斜度井安全钻井

为提高单井产能,实现高效开发,阿姆河右岸 Ｂ区块采用大斜度井和水平井钻井。但该区块地质条件复杂,储层压力高、气藏埋藏深、盖层盐膏层厚,存在次生气藏和高压盐水层,大斜度井和水平井的钻井难度大,对钻井液性能和井眼轨迹控制均提出更高要求,需要针对巨厚盐膏层大斜度井定向井段进行优化设计,降低施工风险。文章构建了目标区块钻井的岩盐蠕变模型,计算出了安全钻进时间和钻井液密度,优化了钻井液性能及体系,同时,综合考虑目标气藏埋深、盐膏层稳定性和造斜工具能力,优化了盐膏层大斜度井水平段段长、井眼轨迹和井身结构,确定了盐膏层中上盐层造斜的方案     

阿姆河右岸复杂碳酸盐气藏上覆巨厚盐膏层优快钻井技术

阿姆河右岸钻遇地层具有浅层高压次生气藏、高压盐水层、高压目的层、高产储层、巨厚盐膏层等"四高一厚"的特征,高压层及巨厚盐膏层安全快速钻进、缝洞型高压储层保护难度大,严重影响高效安全钻井。为了实现稀井高产、高效开发的目的,需要大规模实施大斜度井整体开发,由于目的层上覆巨厚盐膏层,导致造斜段增斜段均在盐膏层中,对井眼轨迹控制提出更高要求。针对上述钻井技术瓶颈及生产需求,开展了分段式地层压力预测、井身结构优化、井眼轨迹优化及钻井液体系优选等技术攻关与研究,形成了浅层次生高压气藏安全钻井、巨厚盐膏层大斜度井钻井、高压缝洞型气藏及上覆巨厚盐膏层钻井流体等特色技术,基本解决了长期困扰阿姆河右岸气田开发的钻井技术难题。     

“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。     

库车山前盐膏层钻井液漏失成因类型判定

塔里木盆地库车山前钻井期间盐膏层承压能力低,固井、钻井漏失量大,严重影响固井质量和成本控制,准确诊断钻井液漏失主因是高效开展防漏堵漏作业的重要前提。文章从漏失发生的原因上认识漏失,将库车山前区块盐膏层钻井液漏失分为诱导破裂型漏失、裂缝扩展延伸型漏失、小型裂缝型漏失,形成钻井液漏失成因判定模型。开展了全面的资料调研数据分析,揭示了工区盐膏层各段漏失严重程度,频繁程度,漏失发生工况等漏失特征。明确了库车山前盐膏层不同层位漏失成因,泥岩段、膏盐岩段、膏泥岩段主要漏失成因类型为诱导破裂型,次要漏失成因类型为裂缝扩展延伸型;白云岩段、砂砾岩段主要漏失成因类型为裂缝扩展延伸型,次要漏失成因类型为诱导破裂型。     

台63井高压易塌井段和大段推覆体钻井液技术

台63井是一口断层井,位于山前构造,地层情况复杂,钻井过程中极易发生垮塌、井斜和井漏.该井一开采用正电胶钻井液,二开和三开采用有机、无机混合盐PRT钻井液.由于钻井速度较慢、井斜难以控制,二开井段采用了Power-V钻井工艺技术,因此要求有机、无机混合盐PRT钻井液各项性能均要达到Power-V仪器工作的需要.现场应用表明,该体系用35%～40%有机盐和5%～7%KCl减少了相同密度下钻井液中不溶物固相的含量,保证了良好的流变性.有机盐和无机盐的配合使用,既提高了钻井液抑制性,又降低了成本,解决了山前构造高压易塌和大段推覆体地层的安全钻井问题.     

空气钻井在BZ24井的应用

塔里木盆地库车山前构造带砾石沉积厚,可钻性差,研磨性强,钻头消耗多,钻井提速困难,通过应用连续循环空气钻井,机械钻速显著提高,并快速通过恶性井漏复杂层段,显著缩短钻井周期。因此BZ24井在井段3 272～4 509 m进行连续循环空气钻井,进尺1 237 m,平均机械钻速6.22 m/h,仅消耗牙轮钻头2只,并首次应用“?279.4 mm双扶钟摆钻具组合”进行空气钻井,最大井斜4.02°,平均井斜1.71°,同比钻井液钻井节约时间22.3 d,为塔里木油田博孜区块巨厚砾石层的空气钻井的应用提供技术支撑,并对BZ24井空气钻井进行生产成本评估,节约钻井成本达千万元,经济效益显著。     

塔里木油田库车山前超高压盐水层精细控压钻井技术

塔里木油田库车山前巨厚盐膏层普遍发育超高压盐水,且盐膏层中夹杂破裂压力低的泥岩层,导致安全钻井密度窗口窄, 易发生井涌、井漏、井塌和卡钻等井下故障。通过精细描述钻井液循环系统流量变化特征,定量化钻井液出入口流量差与溢流量、漏失量及高密度钻井液弹性变形量间的相互关系,可以实时快速判断溢流和漏失,计算求取地层压力,并将自动控压排水与控压压回相结合,精确控制地层与井底的压力差,有效控制合适的盐水返出量,大幅降低溢流、井漏等井下风险,形成了超高压盐水层微流量精细控压钻井技术。该技术在克深A井和克深B井进行了现场试验,均安全快速钻穿超高压盐水层,大幅提高了机械钻速,缩短了钻井周期,降低了钻井成本。研究与应用表明,超高压盐水层微流量精细控压钻井技术可快速发现溢流和漏失,精确控制地层盐水返出或者钻井液漏入地层,实现可控微溢流或漏失,大幅减少了盐水排放时间,确保了井眼稳定,实现了安全快速钻穿超高压盐水层的目的,为超深井复杂地层高效钻进提供了新的技术手段。      

连续循环空气钻井技术在BZ18井的应用

塔里木油田BZ构造巨厚砾石层发育,常规钻井机械钻速低、钻头消耗严重、提速工具优势无法发挥等难题一直困扰该构造的高效勘探与开发,而空气钻井面临沉砂量大及井壁失稳和井斜的难题;为此,在大量试验和探索基础上,利用专业软件对BHA进行模拟,提出了预弯+双摆最佳钻具组合,依据最小携岩动能原理,优化注气量,充分发挥连续循环优势,采用控时钻进技术,避免了大量沉砂和井斜超标等难题,最大限度提高了空气钻井的机械钻速。通过在该构造某井现场试验,平均机械钻速6.40 m/h,最大井斜3.94°,15.5 d完成进尺1 275 m,同比邻井钻井液钻井,钻速提高4～6倍,节约钻井周期33.5 d,总体应用效果较好,这为该构造巨厚砾石层提供了一种提速手段,也为该构造高效勘探开发提供重要技术支撑。     

高陡构造克深206井钻井提速配套技术

克深206井是库车坳陷克拉苏构造带克深区带克深1-2号构造的一口五开生产评价直井,该井面临着上部地层倾角大易井斜、吉迪克组含砾地层机械钻速低、古近系库姆格列木群盐膏层段易卡钻、白垩系巴什基奇克组机械钻速低、压力窗口窄、井壁不稳、易卡易漏等钻井技术难题。针对上述难点,应用了PDC优选技术、垂直钻井技术、穿盐膏层钻井液体系优选等钻井提速配套技术。通过应用钻井提速配套技术,克深206井钻井速度实现了大幅度的提高,钻井周期250 d11h,较区块平均周期相比缩短47.5%。克深206井钻井提速配套技术为今后克深1-2构造钻井施工作业提供了宝贵的经验。     

分流式自动垂直气体钻井工具设计

Power V自动垂直钻井系统等主动防斜打直技术已在钻井液钻井中得到了广泛应用,但气体钻井过程中也容易发生井斜,由于气体钻井过程中钻柱内外压差较低,无法开启现有垂直钻井工具的推靠机构,目前还没有成熟的气体钻井主动防斜打直技术。随着气体钻井技术在国内深井超深井提速中的广泛应用,急需研发适用于气体钻井的自动垂直钻井系统。根据钻井液钻井的自动垂直钻井系统基本原理,利用气体动力学特点,设计了一种分流式自动垂直钻井工具。该钻井工具基于气体动力学原理和流固耦合分析方法,利用分流气体方法,将分流喷射的反作用力用于调节钻头侧向力,实现了自动感应井斜及纠斜,达到了垂直钻井的目的。理论分析证明,利用该钻井工具可以实现气体自动垂直钻井。