中国陆上深井超深井钻完井技术现状及攻关建议

石油天然气是当今人类社会的主体能源,影响国计民生和国防安全。随着油气勘探开发程度的不断提高,深井超深井乃至深地钻探的需求与日俱增。随着井深越来越大,地质条件越来越复杂,钻完井技术难度也越来越高。结合近年来深井超深井钻完井技术进展,对中国陆上深井超深井钻完井的重要意义、总体现状和面临的挑战进行了阐述,从对标国际先进水平、支撑油气勘探开发等视角,展望了深井超深井钻完井技术发展方向,提出了技术攻关及部署建议,以期对中国深井超深井钻完井技术的发展起到加速推动作用。     

深井超深井钻井液完井液技术

本文介绍了塔里木轮南油田地质地层基本情况及钻井作业井下复杂事故，对LN15井、LN39井钻井液完井液技术进行了对比分析，提出了应用低固相不分散聚合物钻井液钻第三系白垩系地层3200m大段裸眼钻井液防卡技术；应用聚磺防塌钻井液对付三迭系硬脆性页岩剩落掉块的钻井液防塌技术；选用优质轻桨钻5 7/8 in小井眼、以及屏蔽暂堵保护油气层完井液技术。     

乌兹别克斯坦深井超深井钻完井技术

为探索费尔甘纳盆地中央隆起带的含油气特征,针对该地区油气储层埋藏深（6 000～6 800 m）、井底温度高、压力高、酸性气体含量高、含盐量高等地质条件给钻井、固井和井控安全带来的系列问题,结合该地区以往钻井中无一钻达目的层工程报废遇到的困难,开展了钻井提速综合配套技术、复杂地层钻井液技术、深井超深井固井技术、“四高一超”井井身结构优化、井控技术等专题研究及现场应用,攻破了高温（140 ℃）、高压（144 MPa）、高密度钻井液（2.42 g/cm3）条件下的钻进、测井、下套管及固井等技术难题,成功地钻成了吉达3井、吉达4井2口井,其中吉达4井完钻井深6 596 m。形成了系列的钻完井配套技术,为以后费尔甘纳盆地深井超深井安全顺利钻进提供了工程技术保障。     

中原油田深井钻井完井技术

在介绍中原油田井地质特性的基础上，以有代表性的几口深井为例，探讨了深井优选井结构、优选泥浆体系，优选钻头、合理选择完井液添加剂等措施，提出了提高深井措施及建议。     

四川盆地深层碳酸盐岩钻完井技术实践与展望

四川盆地的油气资源勘探开发正在向着更深的层位进军,深层碳酸盐岩气藏深井超深井的多压力系统、可钻性差、超高压超高温、高含硫等诸多难题给钻完井工程带来了巨大的挑战。为了保障该盆地深层碳酸盐岩油气资源勘探开发的顺利进行,立足现场实践与技术攻关相结合的总体思路,"十三五"期间安全快速地完成了诸如双鱼石构造双鱼X133井等一批井深8 000 m左右的超深井,深井超深井钻完井配套技术试验攻关取得了重要进展。获得的成果包括:①非标准井身结构优化,配合精细控压、承压堵漏等技术的应用,奠定了优快钻进、安全钻达地质目标的基础;②全面优选推广使用高效、个性化PDC钻头,有效地提高了难钻地层平均机械钻速;③研发应用的抗200℃高温、抗复合盐水等钻井液及主动承压堵漏技术,有效地减少了高温、高压盐水、井漏等复杂地层钻进的井下复杂情况;④精细控压钻井及精细控压固井技术应用于窄密度窗口、多压力系统、压力敏感性地层,平均钻完井液漏失量下降90%以上,复杂处理时间缩短85%以上,固井质量合格率提高20%以上;⑤集成应用的气体钻井等提速技术和工具,使得钻井周期和成本均大幅度缩减。结论认为,该试验攻关成果已基本支撑了四川盆地...     

川渝地区深井超深井固井水泥浆防污染试验

为解决深井、超深井固井水泥浆与钻井液的相容性问题,在分析钻井液对水泥浆稠化时间的影响以及深井常用钻井液处理剂与深井常用高温水泥浆进行混合流体的流变性能、高温、高压稠化时间试验的基础上,提出将深井常用的聚磺、钾聚磺两种中高温钻井液体系与深井常用的高温水泥浆体系进行体系间混合流体相容性试验的方法。由此筛选出对水泥浆有促凝作用的钻井液处理剂,来指导钻井液处理剂的选择;并对现有水泥浆相容性试验标准和防污染工艺技术措施进行了评价,总结出适合深井井下实际情况的水泥浆相容性试验方法和固井前钻井液性能调整技术、偏心环空隔离液技术、提高套管居中度技术、水泥浆防污染等措施。现场实践结果表明,固井水泥浆防污染技术能确保深井、超深井固井作业的安全。最后建议根据不同地区特点建立一套较为全面的水泥浆防污染体系,以此来提高固井质量。     

川西地区高压天然气深井钻井完井技术

川西地区天然气储层埋藏深，纵向上普遍存在多个产层和异常高压气层，钻井过程中易出现井喷、井漏、井眼坍塌、卡钻等井下事故和复杂情况。针对复杂的地质条件，开展了技术攻关和现场试验，逐渐形成了包括深井井身结构设计、深井钻井液技术、储层保护技术、高压井控技术、深井长裸眼井段固井技术的深井配套钻井完并技术，并试验应用了包括螺杆钻具＋PDC钻头、深井PDC钻头、旋冲钻井技术、涡轮钻具等提高深井钻井速度的新技术、新工具。近年来，该地区高压天然气深井钻井速度、固井质量不断提高，井下事故及复杂情况不断减少，未出现井喷失控的重大事故，加快了该地区天然气勘探开发速度。     

辽河油田兴隆台深层潜山油藏钻完井技术

针对兴隆台潜山油藏埋藏深、油稀、含油高度2 300 m的特点,建立了以水平井和复杂结构井为主的平面交错、纵向交错的双交错、多层、叠置注采开发井网。优化设计了井网井距,纵向上分7层部署水平井、复杂结构井。设计水平井井距200~300 m,鱼骨井井距500 m。水平井的水平段和鱼骨井的主干段斜交主裂缝发育方向。优化设计了水平井、复杂结构井、定向井井眼轨道和井身结构,优化了钻井液设计、复杂结构井完井管柱结构设计、井控设计、固井设计。通过钻完井施工、投产开发,兴隆台潜山共钻井135口,年产油102.11×104 t,实现高效开发。     

川渝高含硫气田钻完井主要难点及对策探讨

针对川渝地区高含H2S和中含CO2气田特点,并结合国内外高含硫气田开发情况,分析认为:除油气勘探开发本身的高隐蔽和高风险外,其高风险还突出表现在H2S和CO2带来的强腐蚀性和剧毒性两个方面。这些风险又主要集中在钻、完井(包括修井)两个主要环节上。在此基础上分析并提出了川渝地区高含硫气田钻、完井主要六个方面难点和八个方面对策。     

渤海湾边际油田水平井钻完井技术

渤海湾地质油藏条件复杂，中小型边际油田多，所产原油多为重质稠油，导致渤海油田普遍存在开发难度大、单井产能低的现象。为此，提出采用优快钻完井技术和水平井钻完井技术进行开发，研究了水平井开发所具有的突出优势和需运用的关键技术。旅大4-2油田为典型的边际油田，该油田充分运用水平井钻井技术、疏松砂岩油层保护技术、“适度防砂”技术以及控制生产压差排液及投产等技术，达到了油田高产和稳产的目标。该技术已在渤海湾其他边际油气田得到推广应用。     

新工艺新技术在X超深井钻完井中的应用

位于LG地区的X井,以145 d钻完6 530 m井深的深度在国内钻井界引起了强烈反响,两个储层的试油也仅耗时23 d,创造了超深井钻井试油速度的最新纪录。为此 ,介绍了以气体钻井、氮气加压射孔-酸化-测试联作试油等为代表的在该井钻井、试油中发挥了重要作用的新工艺新技术,并针对应用中存在的空气锤缩径、珍珠冲组地层坍塌和以OMNI阀代替LPR N阀进行测试作业等问题以及需要进一步探索的技术提出了近期的研究目。     

深井超深井钻探工艺技术

深井、超深井的施工采用了许多现代高科技手段，包括VDS垂直钻井系统、顶部驱动钻机、铝合金钻杆、不起钻金刚石绳索取心、抗温能力超过250℃的深井钻井液等，并且在资料与信息的处理上大量应用了及时跟踪和电子模拟技术，使得各种数据的分析更加直观化，例如现代深井钻井施工已经彻底实现了利用计算机终端进行井下复杂情况的监控，钻井工程师可以根据电脑屏幕所提供的信息快速地决策井下复杂情况的处理方案，减少了决策所需时间，降低了问题的复杂程度，提高了处理效率。然而，随着井深的不断增加，各种问题出现的几率也成倍增大，如超高密度钻井液的使用技术、井身结构的合理确定、在施工条件下先进技术与工具的有效使用、长寿命钻头的制造、井身质量、钻进方式的选择、深部地层稳定方案的实施等都会影响钻进深度的进一步加大。本文根据国内外已完成深井、超深井的资料，对深井钻井、超深井钻井作业所遇到的技术问题进行了剖析，初步将超深井钻井技术问题的解决归纳为钻井液技术方案、机械技术方案、地层稳定技术方案、钻进工艺方案、取样工艺方案，并就解决的技术措施提出了建议。     

钻井液完井液新技术新评价方法

介绍了近期在配制完井液时使用的两项新技术对钻井液完井液滤饼进行溶蚀实验研究,清除内外滤饼技术研究;国外工作者在研究中得到的一些结论以及酶处理的完井液。同时介绍了两种新评价程序地层损害评价实验程序(使用动滤失仪CDFC);预制筛网损坏评价程序(使用预制筛网堵塞实验仪器MCDFC)。     

元坝地区超深含硫气井安全快速钻井难点及对策

川北元坝地区是中国石化南方海相重点勘探区域,其钻井完钻井深超过7 000 m,属于超深含硫气井。针对该区陆相地层研磨性强、可钻性差,井身质量控制难度大、海相地层盐膏层发育、井漏和井控安全问题突出等施工难点,提出了安全快速钻井技术对策：①运用气体钻井技术提高机械钻速,减少井漏复杂事故;②结合邻井资料,优选钻头类型,优化钻井参数;③制订井下安全钻井技术措施,预防地层掉块和键槽卡钻、缩径和压差卡钻、断钻具和钻头等井下复杂情况的发生。     

LG地区提高超深井钻井速度的技术途径

LG地区侏罗系下部地层油气显示活跃,地层压力与显示强度在横向上差异较大并难以准确预测,岩石固有强度普遍低于气体钻井临界强度,井眼不稳定问题较为突出。为解决以上难题,利用测井手段并结合实钻资料分析了LG地区地层压力剖面特征、侏罗系地层气体钻井的井眼稳定性和主要钻井工程地质问题,提出如下技术措施：①合理控制气体钻井的深度,有效规避气体钻井的作业风险,提高气体钻井效率;②在侏罗系下部地层不适合气体钻井的层段,实施欠平衡钻井和PDC钻头复合钻井,来进一步提高超深井钻井速度。     

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。     

水平井钻井完井液损害实验评价技术新进展

使用常规实验仪器评价水平井储层损害并未充分考虑其损害持殊性，国内外研究者一直在探索用于评价水平井侍层损害的方法和技术。国外研究者通过设计专用水平井岩心夹持器来研究水平井损害问题，如模拟水平井径向流动条件的实验装置，研究水平井顶部、侧面及底部损害程度的三向多岩心夹持器等。国内研究者在自行研制的高温高压动态损害仪、长岩心评价仪等设备进行损害评价的基础上，又设计了多功能组合损害评价仪，充分考虑了各向异性、时间效应及钻具偏心等因素对水平井钻进过程损害的影响，进一步深化了水平井油气层损害过程机理的认识。     

巴彦河套新区深井钻完井关键技术

为了解决巴彦河套新区井深4 500 m以上深部地层井眼轨迹控制难度大、井壁易垮塌掉块、井眼扩大率大、钻井完井过程中频繁遇阻卡、长封固段固井质量难以保证等技术难题,在钻井完井技术难点分析的基础上,优化了井身结构、井眼轨道与井眼轨迹控制方法,制定了钻井提速技术方案,改进了钻井液、固井水泥浆配方及技术措施,形成了巴彦河套新区深井高效钻完井系列技术。现场应用表明:井壁垮塌掉块明显减少,通井划眼时间缩短,钻井、完井周期大幅度缩短,固井质量提升。该研究可为巴彦河套新区安全高效钻井完井提供技术指导。     

库车坳陷超深层复杂气田钻完井技术

库车坳陷是塔里木盆地天然气增储上产的主力区域,存在超深、高温高压、复合盐膏层、巨厚高陡砾石层、多压力系统及不稳定地层等地质条件,工程面临井身结构抗风险能力不足、砾石层提速受限、盐膏层溢漏塌卡事故复杂频发以及固井质量差等难题.为此,攻关完成了库车深层钻完井5项关键技术:①膨胀管补贴与三维轨迹优化技术,拓展优化非标准井身结...