元坝气田超深小井眼侧钻技术浅析

元坝气田超深小井眼侧钻点井深超过6 000 m,施工中面临小钻具抗拉抗扭能力弱;泵压高、循环排量小,上返速度低,携砂困难;小螺杆、小钻具定向难度大;井温超过150 ℃、钻井液液柱压力超过135 MPa,对定向仪器和工具要求高;卡钻风险大等技术难题。为此,通过优化井身结构设计、优选开窗侧钻点、采用抗175 ℃高温及抗172 MPa的MWD定向仪器+螺杆钻井技术、优化钻具组合、精确控制钻井参数等侧钻关键钻井技术措施,并将其成功地应用到YB272-1HC井、YB10-3C井、YB27-1HC井等超深小井眼开窗侧钻施工作业中。结论认为,通过现场实践形成的进行超深小井眼侧钻配套技术为今后类似侧钻井施工提供了较高价值的应用参考。     

TP2CX超深开窗侧钻中短半径水平井钻井技术

新疆沙雅地区奥陶系中统一间房组油气藏埋深超过6 900 m,未知因素多、钻井难度大、成本高。为此,在TP2井基础上套管开窗侧钻完成了1口评价井——TP2CX中短半径水平井。该井钻进中遇到开窗点超深、地层可钻性差、小井眼泵压高、深井测量信号传输困难、地层温度高、设计油藏埋深累计误差较大等技术难点。为此,对设计的井眼轨道进行了修正,采用卡瓦坐封式斜向器进行开窗作业,选择适合小井眼和耐高温的无线随钻仪器、螺杆钻具,优化了钻井参数,选择了钻头,调整了钻具组合,形成了适用于超深开窗侧钻中短半径水平井的钻井技术。TP2CX井设计井深7 305.33 m,全角变化率78.40°/100m,水平位移465.85 m;轨道修正后全角变化率为66.67°/100m,实际开窗点井深6 789.42 m,完钻井深7 453.00 m,水平位移565.88 m。该井实现了超深开窗一次性成功,有效解决了油藏埋深误差较大的问题,避免了在超深井中无线随钻仪器和螺杆钻具易失效而引起的起下钻作业,比设计钻井周期缩短26 d,提高了钻井时效,大大降低了钻井成本。      

元坝12-1H超深井开窗侧钻技术

元坝气田长兴组气藏储量巨大,但由于气藏埋深接近7 000 m,面临多压力系统、井底高温高压、高含硫化氢等诸多技术难题。元坝12-1H井作为第1口实施开窗侧钻的开发井,钻井过程中遇到开窗点超深、地层可钻性差、超深井测量信号传输困难、地层温度高等技术难点。根据目标靶点结合实钻井眼轨迹,优化井眼轨道设计方案,优选开窗点位置,避开套管接箍和复杂层位,采用卡瓦坐封式斜向器+硬地层专用铣锥进行开窗作业,选择适合小井眼和耐高温的无线随钻仪器和螺杆钻具,优化调整钻具组合,形成了适用于元坝超深井的开窗侧钻钻井技术。该井自6 330 m处开窗,开窗时间26 h,侧钻至井深6 955 m完钻,最大井斜62.4°,全角变化率控制在16(°)/100 m以内,侧钻总进尺625 m,钻遇各类气层88.6 m,保证了地质目标的实现,为同类井的施工提供了较强的技术支撑。     

顺北区块超深小井眼水平井优快钻井技术

顺北区块超深小井眼水平井钻井过程中,钻遇易漏易塌的层位多、摩阻扭矩大、φ120.6 mm井眼轨迹控制困难,导致机械钻速低、钻井周期长,为此进行了优快钻井技术研究。通过分析钻井、测井、测试等资料,建立了地层三压力剖面,并据此确定必封点,将六级井身结构优化为四级井身结构;针对易漏易塌地层的特点,通过室内试验,制定了防漏防塌技术措施;通过分析大角度螺杆的造斜率和采用双增式轨道,降低了小井眼段轨迹控制难度;通过降低定向井段长度、钻具和井壁的接触面积和采用混油钻井液,降低了摩阻扭矩;试验应用“扭力冲击器+PDC钻头”钻井工艺,提高了机械钻速。通过研究和试验形成了顺北区块超深小井眼水平井优快钻井技术,并在5口井进行了现场应用,与采用六级井身结构的X1井相比,机械钻速提高了29.36%,钻井周期缩短了93 d。研究与应用表明,超深小井眼水平井优快钻井技术能满足顺北区块超深小井眼水平井安全高效的钻井需求,为该区块碳酸盐岩海相油气藏的高效开发提供了工程技术保障。      

深井超大环空小井眼安全钻井技术研究与应用——以蓬莱气区DB-1井为例

川渝地区因地质情况非均质性较强，在设计时为增加深井段、超深井段处理复杂的手段，通常采用备留一层技术套管封隔可能出现的、处理难度较大的复杂，若钻井施工比较顺利，备用套管未使用时，则会出现深井超大环空小井眼钻完井方式。若是目的层钻井液密度窗口窄，易漏、易塌，堵漏防塌难度大，钻完井作业则易发生卡钻事故。文章为了保障此类井的安全钻井，以蓬莱气区DB-1井为例，在分析了超大环空小井眼钻井难点——井筒清洁能力差及井漏预防和处理难度大，致使钻完井过程中易卡钻的基础上，研究制定了深井超大环空小井眼钻完井技术方案，通过优化钻井参数、钻井液性能、小井眼钻井工艺措施，形成了DB-1井深井超大环空小井眼安全钻井技术。现场应用后，DB-1井超大环空小井眼实现了安全钻完井作业，顺利完成了该井的钻探任务，对同类井安全钻井具有较好的指导意义。     

满东2井氮气钻井实践与认识

为了探明塔里木油田满东 3 号构造志留系的含油气情况，结合满东 2 井的储层特征，在 5818.50 ～ 6200.00 m 井段实施了氮气钻井。氮气钻井前对满东 2 井氮气钻井存在的问题与采取的对策做了研究，在此基础上对井身结构、钻具组合、随钻监测等做了设计，阐述了满东 2 井的钻进情况及应用效果。满东 2 井作为国内沙漠腹地第 1 口气体钻井的井，创造了目前国内气体钻井井深最深记录；该井氮气钻进井段进尺 381.5 m ，机械钻速 5.44 m/h ，是同构造同层位邻井满东 1 井钻井液钻井机械钻速的 5.4 倍，创造了塔里木油田深层 149.2 mm 井眼的机械钻速最高记录；氮气钻井井段使用 2 只钻头，单只钻头纯钻时间 45 h 5 min ，进尺 230.4 m ，刷新了塔里木油田深层 149.2 mm 井眼最大单只钻头进尺记录。满东 2 井氮气钻井的成功实施，促进了满东 3 号构造的勘探进程，为国内深层小井眼氮气钻井积累了经验，为类似井实施氮气钻井提供了借鉴。     

神府区块新型小井眼优快钻井技术应用与建议

小井眼钻井技术可以有效地提高钻井效率、降低开发成本、减轻环保压力。2019年神府区块推行Ф155.6 mm小井眼钻井技术,应用14口,平均钻井周期22天,机械钻速7.4 m/h,一次固井合格率72.4%。Ф155.6 mm小井眼在该区块应用存在作业周期长、机械钻速低、固井质量无法保证等技术难题,为此,通过分析钻遇地层特点,优化井眼尺寸及井眼轨迹,优选钻头、钻具组合及提速工具,使用改进型聚合物钻井液体系等技术措施,在相近区块应用4口井,钻井周期降低36.5%,平均机械钻速提高38.9%,固井合格率提高至95.9%,并逐步形成了一套适应于神府区块相对完善的钻井技术体系。     

鄂尔多斯盆地临兴致密气小井眼高效钻完井技术

临兴区块致密气钻井工作量大、钻机资源受限、钻井提速达到瓶颈期、开发成本高,急需建立新的作业思路及模式.通过将常规二开8-1/2"井眼优化为6-1/8"、5-1/2"生产套管优化为4-1/2"、与现场试验结合的高效钻头优化设计、优化钻具组合来提高井眼轨迹控制精度、开发强润滑超疏水钻井液体系,建立了临兴区块致密气小井眼钻完井技术;通过开发微膨胀早强防气窜水泥浆体系、小井眼套管居中技术和固井施工参数优化技术,解决了临兴区块小井眼套管居中难度大、顶替效率低等难题.试验结果表明:与常规井眼相比,小井眼井身结构单井套管用量减少21％,固井水泥用量减少52％,钻井液用量减少34％,岩屑量减少52％;钻井周期比常规井眼缩短47.5％,机械钻速提高56.2％;固井质量优良率大于90％.临兴区块小井眼钻完井技术提高了钻完井效率,满足了致密气降本提质增效及环保需求,具有良好的推广应用价值.     

西部新区准噶尔盆地深井钻井技术

总结了庄1井、沙1井、庄103井等几口井的钻井经验，指出目前准噶尔盆地深井钻井存在的主要问题是：起下钻困难，卡钻事故频繁；完井电测不顺利；钻具事故时有发生；4000m以深井段机械钻速低等。详细介绍了该地区深井钻井的主要技术措施以及所应用的钻井新技术，提出应进一步推广应用“PDC钻头＋螺杆”复合钻进技术及高钙盐钻井液，并优化钻头选型，以进一步提高机械钻速。     

TDR1-127减速涡轮钻具在塔河油田超深井的试验研究

为提高塔河油田超深井小井眼钻进速度,缩短钻井周期,设计并试制了一种具有金属密封的TDR1-127减速涡轮钻具,并在TH12509小井眼井中进行了试验,试验井段的钻速与同井相邻地层转盘钻井方式的钻速相比提高了80%以上,与邻井转盘钻井方式钻进相同地层的钻速相比提高了55%以上。理论与试验结果表明,TDR1-127减速涡轮钻具结构设计合理,工作寿命长,能够满足塔河油田超深井小井眼复合钻井需要,可进一步推广应用。     

膨胀管封隔复杂地层钻完井技术在侧钻井的应用

塔河油田为避开老井水体,老井侧钻上提造斜点钻遇上覆石炭系巴楚组或奥陶系桑塔木组泥岩井段,泥岩垮塌掉快堵塞采油井筒。为此,通过深井侧钻技术难点分析、扩孔工具优选、膨胀管关键技术分析及深井φ130.0 mm小井眼定向钻井技术配套,形成了一套适用于塔河油田深井侧钻井的随钻扩孔、膨胀管封隔复杂地层及后续小井眼定向钻井的非常规钻完井方案。同时布置了THA井进行试验,试验井创造了国内单次作业最长428 m和施工最深5 508 m 2项记录。现场应用结果表明,膨胀管封隔复杂地层钻完井技术解决了塔河油田φ177.8 mm套管开窗侧钻泥岩垮塌带来的技术难题,确保了钻井、完井和采油等作业井眼稳定;配套的深井φ130.0 mm小井眼定向钻井所需的钻杆、动力钻具和MWD,可以确保泥岩封隔井二开小井眼顺利钻至完钻井深。     

超深超高温潜山气井AT-6X井小井眼侧钻技术

为解决华北油田首口超深、超高温潜山内小井眼侧钻井AT-6X井在施工过程中遇到的地层岩石可钻性差、新老井眼分离困难、摩阻扭矩大及井温高等技术难题,进行了侧钻工具优选、送钻方式选择、抗高温低固相钻井液体系设计及抗高温MWD仪器优选等方面的研究。通过建立侧钻工具力学模型对不同条件下钻具侧向力进行分析,选用PDC钻头+直螺杆+2.5°弯接头作为侧钻的最优工具;以间接方位角校正法为基础设计了方位角校正系统,提高井眼轨迹的精度;采用半主动半自动送钻方式提升侧钻效率;优选抗高温低固相钻井液体系提高高温条件下的稳定性。上述技术在超深超高温潜山小井眼侧钻井AT-6X井进行了应用,将工具面调整为140°并结合半自动送钻方式成功完成了该井的侧钻施工,完钻井深6 059 m。该井采取的技术措施有效解决了侧钻难题,为高温工况下超深井侧钻提供了经验和借鉴。     

小井眼长裸眼侧钻水平井钻井实践

近几年,随着油气田的开采,由于地质原因、套管原因、套管内特殊作业造成事故等原因,深井小井眼开窗侧钻水平井日益增多,这项工作风险大,难度高,给钻井工作带来诸多困难。文章以塔里木一口深井小井眼长裸眼侧钻水平井LN2-H2C（0152．4mm井眼长达1878m,完钻井深5140m）为例,分析了小井眼长裸眼开窗侧钻水平井的钻井难点,介绍了在套管开窗、侧钻、长裸眼水平井钻井、钻井液、扩眼及完井固并方面的一些关键钻井技术,浅谈了对施工同类井的认识与建议。该井的成功钻探不仅为开发生产提供了一口高产水平井,而且为今后钻探小井眼长裸眼水平井积累了重要的实践经验。     

天东012-H1井长水平段安全快速钻井技术

针对川东地区石炭系气井深井小井眼长水平段钻井难点,在该井采用斯伦贝谢斜地质导向技术,加强随钻测量保证井眼轨迹;加强短起下拉刮井壁,多划眼,强化钻井液流变性和润滑性能,精心操作防卡;实施油气层保护技术防止储层伤害;优化钻头选择,强化钻井参数,提高机械钻速;尽量采用倒装钻具,并实施一趟钻钻井技术,尽量实施复合钻进避免起钻等措施,8d内完成水平进尺470m,平均机械钻速达5．19m／h,创造了川东地区深井小井眼水平段快速钻井新记录。     

小井眼开窗侧钻配套技术研究与应用

针对TUHA油田开发状况和油藏特点,对小井眼侧钻及配套技术进行研究和完善。特别是在小井眼侧钻井钻头选型、小井眼侧钻井钻具结构优化、小井眼MWD复合导向钻井以及小井眼扩眼技术、新型完井管柱优选、增产技术等方面取得进展,机械钻速大幅度提高,钻井周期显著缩短。与前一年度相比,平均机械钻速提高了95%,钻井周期缩短69%,事故复杂时效由14.6%下降到1.9%,侧钻井开发效果创历史最好水平。对同类型油田开发小井眼侧钻技术的应用具有借鉴意义。     

元坝区块超深井钻井提速关键技术应用

元坝超深井提速受大尺寸井眼长、致密性硬地层多、同一裸眼井段压力体系多且差异大、深层地层高温、高压、高含硫等因素制约,机械钻速提高困难,钻井周期长。为此,对空气钻、个性化PDC钻头选型及井下工具、预弯曲钻具组合、钻井液体系等方面进行优化,形成了一套元坝区块超深井提速模板。现场应用表明,元坝701井通过空气钻和个性化PDC钻头实现陆相地层提速,在须家河组地层最高机械钻速达2.02 m/h。在易斜地层使用小度数螺杆的预弯曲钻具组合,相比常规钻具组合能更好释放钻压,在防斜和提速方面达到平衡。     

长庆油田小井眼钻井应用分析

2008年长庆油田为降低钻井成本,在白豹油田进行了小井眼钻井应用,经过3口井的钻井实践,用15型钻机顺利完成了2200m井深的小井眼井,机械钻速10m／h左右。小井眼井采用Ф88．9钻杆,钻杆柔性大,方位偏移较大,井眼轨迹控制难度大,建议适当提高造斜点,改变原来的直-增-稳井身剖面为直-增-微降,减少起下钻次数,提高钻井速度。通过小井眼钻井技术在3口井的实践,分析总结了小井眼钻井存在的问题,并提出了技术对策。
     

小井眼水力脉冲射流提速研究及应用

在深井中采用小井眼钻井技术可以有效降低钻井成本,但也面临着机械钻速低以及水力参数设计困难等问题。为此,将脉冲射流钻井技术与小井眼钻井技术相结合,设计了小井眼水力脉冲射流发生器。通过数值模拟和试验分析了小井眼水力脉冲射流发生器的压耗、脉冲射流频率随排量变化的关系,同时对小井眼水力脉冲工具进行了现场试验。试验结果表明,与采用常规钻井方式的邻井相比,在钻进参数变化不大的情况下,水力脉冲射流钻井方式的机械钻速提高了15%~30%,并且钻井过程中各参数稳定,没有发生井下异常,钻具起出后,小井眼水力脉冲发生器和钻头结构完好,钻头新度在80%以上,可以继续使用。     

中原油田深井超深井钻井技术

深井钻井具有裸眼段长、井底温度高、岩石可钻性差、机械钻速低、井眼易失稳等问题。中原油田开展了复杂地质条件下深井钻井技术攻关，逐步形成了深井井身结构优化设计、PDC钻头十井下动力钻具复合钻井、防斜打直、钻井液、固井、井控等配套工艺技术。截至2004年底，该油田共完成井深超过4000m的深井468口，而且深井钻井速度逐年提高，事故复杂时间大幅减少。详细介绍了中原油田深井超深井钻井技术现状，并对深井超深井钻井技术的发展提出了建议。     

深井、超深井和复杂结构井垂直钻井技术

垂直钻井是当今世界性钻井难题之一，它具有减少套管层次和套管尺寸、提高机械钻速、减少钻柱事故的优点。常用的塔式钻具、钟摆钻具、满眼钻具、偏轴钻具、压不弯钻铤、铰接钻具和旋冲钻具等均属于被动防斜技术，不能满足深井、超深井和复杂结构井直井段垂直钻井的要求，尤其不能满足在高陡构造与大倾角等易斜地层和自然造斜能力强的条件下钻垂直井的要求。近10年来发展的旋转导向钻井技术及工具，在一定程度上解决了垂直钻井所遇到的问题，也是当前解决垂直钻井这一世界性难题最有效的技术方案。重点介绍了以PowerV为代表的旋转导向自动闭环钻井系统的结构及现场应用情况。