南海高温高压勘探钻井技术现状及展望

南海北部莺- 琼盆地高温高压区域具有巨大的天然气资源勘探潜力。但该区域具有温度高、压力高、压力台阶多、安全密度窗口窄等地质特性,对高温高压钻井工程设计和作业提出了巨大的挑战。经过三十余年的技术攻关和在该海域超过50 口高温高压井的作业实践,形成了适用于南海高温高压天然气勘探的钻井关键技术体系,包括多机制地层超压预测、抗高温钻井液、压稳防窜固井、窄压力窗口安全钻井、高温高压一体化钻井与提速等关键技术,克服了南海复杂高温高压环境下的勘探钻井技术难题,实现了南海高温高压勘探钻井作业的安全和高效。这一套较为成熟完善的海上高温高压探井安全高效钻井技术体系和管理模式,为石油工业海上高温高压钻探提供了借鉴。     

南海高压地层预测获得成功

“863”重大攻关项目“莺歌海盆地高温高压钻井技术”的子课题“地层压力精确预测和监测技术”研究已取得重大进展,地层压力预测技术应用于莺-琼盆地崖城21-1-4高温超压井获得了成功.莺-琼盆地天然气资源十分丰富,但该地区的地质条件也十分复杂,高温高压地层严重制约着天然气的勘探进程.1997年,高温高压钻井技术被确定为“863”重大专题,中国海洋石油南海西部公司承担了其中“地层压力精确预测技术”攻关任务.几年来,课题人员分析了大量地质资料,深入研究影响高压形成的地质因     

“莺琼大气区勘探关键技术”通过国家验收

2000年12月2日,由中国海洋石油总公司牵头承担的国家863计划重大项目“莺琼大气区勘探关键技术”通过国家科技部的验收。南海莺琼盆地有丰富的天然气资源,但该盆地中深层高温超压的特点影响着大气区的勘探进度。1997年5月,“莺琼大气区勘探关键技术”作为国家863计划重大科研项目通过立项论证。该项目由海上中深层高分辨率地震勘探技术、海上多波地震勘探技术、高性能优质钻井液和完井液的研制、精确的地层压力预测和监测技术、高温超压地层测试技术5个课题组成,这5个课题均是实现南海天然气勘探突破的关键性技     

莺琼盆地高温高压钻井工程风险定量评价方法

南海莺琼盆地具有温度高、压力高、压力台阶多、安全密度窗口窄等地质特性,钻井施工过程中工程风险事件发生概率较高、处理难度大,严重制约了高效、安全钻井。传统钻井工程风险评价结果多为定性或半定量,无法满足南海莺琼盆地高风险钻井施工作业的安全要求。本文建立了一套钻井工程风险定量评价方法,首先对地层压力和钻井液当量循环密度(ECD)的不确定性进行了分析,得到了地层压力和ECD的概率分布;在此基础上,基于广义应力与强度干涉可靠度理论推导了风险评价模型。莺琼盆地高温高压探井实例分析结果表明,本文提出的钻井工程风险评价模型计算得到的钻井风险概率结果与现场实际发生风险相吻合,可为该地区高温高压探井钻井安全作业提供指导。     

莺- 琼盆地高温高压区域浅层气钻井风险评估与防治

准确评估浅层气地质风险并确定合理的防治措施是海上高温高压钻井井控安全控制技术的关键环节，依据浅层气对地震速度产生不同响应的原理，建立了基于浅部地层孔隙度和密度的双参数莺- 琼盆地浅部沉积物纵波速度数学模型，结合莺- 琼盆地部分已钻井的浅部地震数据和测井资料，形成了莺- 琼盆地浅部地层岩土纵波速度趋势线，预测了蓝、黄、橙、红4 个风险等级的浅层气纵波波速变化趋势，开发了莺- 琼盆地浅层气钻井风险评估图版，制定了对应的浅层气钻井风险防治方案。通过莺- 琼盆地现场实钻应用，评估精度达到90% 以上，证明了该图版在莺- 琼盆地具有较好的成熟度。     

莺琼盆地中深层勘探提速

<正>5月6日,在南海西部油田,飞旋的钻头强势挺进东方13-1高压目的层。莺琼盆地中深层天然气资源丰富,但异常高压,钻井风险高,严重阻碍勘探进程。中海油湛江分公司历经10余年攻坚,自主研发了一套精准的地层压力预监测技术,钻前压力预测误差小于8%,随钻监测误差小于3%,预监测精度国际领先。得益于该技术,莺琼盆地中深层勘探提速,目前已安全高效完钻20余口井。     

莺琼盆地乐东区非欠压实成因超压随钻监测技术与应用

莺琼盆地乐东区超高温超高压气藏钻井安全压力窗口极窄,同一井段各砂体间孔隙压力存在差异台阶,为地层压力监测提出了挑战。结合乐东区多口探井资料,分析了该区2套超高温超高压地层超压成因及相应的随钻地层压力监测模型与参数,结果表明:乐东区地层超压成因主要为流体膨胀/传导型超压,属卸载型超压,地层超压成因机制的不同是欠压实地层压力监测技术不能用于该区的原因;卸载型超压最优监测参数为声波时差与电阻率,但受储层流体及灰质含量影响,乐东区超压段电阻率无法反应地层压力变化,只能采用声波时差进行地层压力监测;采用随钻声波、中途VSP以及优选的地层压力监测模型与参数,能够实现钻头处及前方地层压力的精细分析,确保井身结构合理。本文研究成果已在莺琼盆地乐东区8口超高温高压探井地层压力监测中取得成功应用,地层压力监测精度达98%以上,具有较好的推广应用价值。     

基于机械比能—钻井效率的莺琼盆地地层压力监测方法

莺琼盆地呈现高温高压地层特征,传统地层压力监测方法在该区块内适应性较差,建立一套针对该盆地的新型地层压力监测方法对于盆地内优快钻井具有显著意义.文章建立了基于机械比能—钻井效率(MSE-DE)的地层压力监测方法,该方法可通过随钻过程中获得的机械比能及钻井效率数据,对地层压力实现实时监测.利用文章建立的监测方法对莺琼盆地...     

南海西部海域高温高压天然气成藏机理与资源前景——以莺- 琼盆地为例

南海莺- 琼盆地已发现X1-1、Y13-1 等多个常压大气田,但受中深部地震资料品质差、高温高压地质条件复杂及钻完井工程难度大等限制,高温高压领域天然气成藏机理认识不清,严重制约了莺- 琼盆地高温高压领域天然气勘探发现。以破解莺- 琼盆地高温高压条件下成藏机理关键理论问题为核心,利用钻井地质、地震勘探资料,开展了高温高压条件下烃源岩生烃、天然气溶解实验、高温高压领域大型储集体沉积模式和盖层封盖机制研究。研究认为:莺- 琼盆地高温场促进有机质生气, 高压早期抑制、晚期促进有机质生气;高温高压条件下天然气能够出溶形成游离气;莺- 琼盆地发育大型非限制型重力流海底扇、限制型重力流水道砂储集体;超压封盖控制了莺- 琼盆地高压气田的成藏富集。构建了“陆源海相烃源岩生烃、重力流储集体聚气、断裂/ 超压裂隙输导、超压盖层封气”的高温高压天然气成藏模式。研究成果为莺- 琼盆地高温高压领域勘探突破提供了理论依据,指导了近年X13-1/X13-2、L25-1 等大中型高压气田的发现。莺- 琼盆地发育的一系列的深、大高压凹陷且中深层整体勘探程度较低,尚有规模巨大的天然气资源量待发现。     

琼东南盆地超压研究进展及形成机制

基于国内外相关文献的调研和剖析,综合前人的研究成果,总结了琼东南盆地超压的分布特点及深水区压力预测等方面的研究进展。结合现有的钻井、实测压力、地质、地球物理及地球化学等资料,分析了琼东南盆地的超压成因及其形成机制。分析表明：新构造期(5.3Ma)以来,琼东南盆地表现为快速的沉积沉降,特别是西部晚期的巨幅沉降,沉积地层很厚,且泥岩发育,这种独特的快速沉积沉降是该盆地超压形成的重要地质条件。低渗透性沉积层在快速沉积沉降过程中受到上覆岩层欠压实作用而产生超压,其实质是孔隙流体供与排不平衡,是该盆地超压形成的主要机制。同时,水热增压及新生流体等的辅助作用,会使压力进一步升高,使超压进一步加剧。研究成果对琼东南盆地的勘探与开发具有理论指导和现实意义。     

随钻地层压力录井技术在莺琼盆地的应用

针对新探区地层压力数据来源少、精度不高给钻探带来的风险及造成的损失，中海油专门开展了相关课题的研究，系统地应用了综合录井随钻地层压力监测技术，并获得了可喜的成效。特别是在高温、超高压的莺琼盆地勘探中，通过细致的研究摸索，准确地计算了上覆地层压力系数及D指数趋势线数值，为保证随钻地层压力检测结果精确创造了条件。以莺琼盆地CHG井与DFG井为例，系统地介绍了随钻压力监测过程及方法，同时印证了录井随钻压力监测技术在高温、超高压盆地的应用是可行的、有效的，为避免井喷、井漏等事故的发生，宾现安全、高效钻探刨造了条件，提供了保障。     

库车前陆盆地深层高效致密砂岩气藏形成条件与机理

由于深层油气勘探成本高,因此钻前预测深层致密砂岩气藏的含气性显得尤为重要。库车前陆盆地深层致密砂岩气田具有高丰度、高含气饱和度、高压、高产、稳产的特征,为高效致密砂岩气藏。在对致密砂岩气藏含气性影响因素及机理的理论分析基础上,以库车前陆盆地深层大北、克深、迪北等高效致密砂岩气田为例,通过与四川盆地、鄂尔多斯盆地典型致密砂岩气藏的对比分析,探讨了库车深层高效致密砂岩气藏的形成条件与机理。结果表明,库车前陆盆地深层高效致密砂岩气藏的形成条件可归结为超压充注、裂缝发育、"早油晚气"成藏过程和优质保存条件4个方面。其中超压充注和裂缝发育是库车前陆深层高效致密砂岩气藏形成的最主要因素;优质烃源岩条件及其造成的高源储压差和超压充注是致密砂岩形成高含气饱和度的前提条件;裂缝发育控制了致密砂岩气藏的成藏、富集与高产;早期油充注对储层润湿性的改变有利于晚期天然气的充注,而优质膏盐岩盖层保存条件则是气藏保持超压和高含气饱和度的关键。这4个方面有利因素的匹配使库车前陆盆地能够形成有别于其他盆地的高丰度、高含气饱和度和高产的致密砂岩气藏。在致密砂岩储层基质物性相差不大的情况下,源储过剩压差、裂缝发育情况、保存条件和现今地层超压情况是深层致密砂岩气勘探评价中需要考虑的最主要因素。     

琼东南盆地深水区探井随钻压力监测技术与应用

南海西部琼东南盆地深水区蕴藏着丰富的天然气资源,但钻进中面临着高温超压、水深、钻井液密度窗口窄等高风险难题,为降低探井施工作业风险,开展了随钻监测压力技术试验。在钻井过程中,以先进的随钻测量技术、数据传输技术作为支撑.将随钻测量的地球物理信息转换为井下地层3个压力数据,用于及时修正钻前压力预测模型,评估井眼稳定状况,调整钻井液密度;完井后,使用地层漏失试验、测压取样等资料再对地层压力进行计算,以便更新、完善钻前模型,为后续工作做好准备。该技术在深水区探井的实际应用表明,地层压力监测精度超过95%,同时,应用已完钻井的地层压力成果及实际钻井作业中实时监测获取的地层压力剖面,优化了后续滚动探井的井身构造,成功地减少了一层套管,极大地节约了钻井成本。目前该技术已在该盆地深水探井作业中被广泛采用.并取得了良好的经济效益。     

莺歌海高温超压盆地压力预测模式及成藏新认识

莺歌海盆地中深层特别是高温超压地层中,存在着众多的大型勘探目标,但因其所固有的错综复杂的地质特性,使天然气勘探面临的成藏理论、地层压力预测、钻井安全等问题在业界没有成功的经验可资借鉴,从而导致该盆地勘探进展缓慢。通过近几年对该盆地地层压力预测模式的研究,发现异常压力层段的波阻抗随深度增加而减小,局部有强烈的倒转现象发生,结合已钻井的测压、测试等数据,建立起了盆地不同构造位置的压力预测模型,并在该区压力预测实践中取得了良好效果;同时还在天然气成藏理论上取得了新的认识,DF13E井在中深层的新近系中新统上部黄流组一段获得优质高产气流,证明了中深层强超压领域（压力系数大于1.8）可以形成优质气藏,拓宽了该盆地天然气勘探领域。     

莺琼盆地高温超压环境有机质热演化及成烃模式探讨

方法 针对莺琼盆地的成藏地质条件,对其温压环境及地化指标进行了综合分析。目的 研究莺琼盆地的有机质热演化及成烃模式。结果 莺琼盆地的演化机制在盆地内大的热传导背景下主要受地温梯度和演化时间控制;在盆地内热流体活动强烈的地区,源岩的演化得到明显的加强,同时,盆地普遍超压的特点减缓了超压层内有机质的成熟速率,使本来在无超压抑制作用已进入疹变质阶段的源岩保持在有利的生气带内,从而拓宽了生烃窗的范围,扩大     

莺琼盆地半潜式平台超高温高压钻井取心技术

南海西部莺琼盆地超高温高压目的层安全压力窗口窄,超高温高压钻井取心作业井控风险高,且取心工具抗温要求高;地层泥砂岩交替多变,井底易沉砂造成堵心;同时采用半潜式平台进行取心作业,平台升沉导致取心参数控制困难.通过取心前充分调整高密度钻井液性能,保证井筒稳定;改造取心工具及优化取心钻具组合,增强取心工具防漏、防卡等能力;半...     

莺琼盆地高温高压窄安全密度窗口钻井关键技术

南海莺琼盆地高温高压井安全密度窗口极窄,部分井甚至无窗口,钻进过程中溢流、井漏、喷漏同层等复杂情况频发,多口井被迫提前完钻甚至报废。为解决窄安全密度窗口引起的钻井问题,经过多年的实践与摸索,通过优化套管下深拓宽安全密度窗口、薄弱地层挤水泥提高地层承压能力、使用小尺寸钻具显著降低循环压耗、优选抗高温弹性堵漏材料对诱导裂缝进行堵漏、使用纳米防漏隔离液及锰矿粉高密度水泥浆应对窄安全密度窗口固井漏失与压稳问题,形成一套针对高温高压窄安全密度窗口的钻井技术及配套工艺,详细探讨了各项技术原理及现场应用效果。南海西部莺琼盆地十几口高温高压探井的应用结果表明,该技术有效应对了井底温度高达212 ℃、地层压力系数超过2.30、窄安全密度窗口仅为0.04等恶劣井况,钻井复杂情况发生率得到显著降低,为类似窄安全密度窗口钻井提供借鉴。     

海相碳酸盐岩超深油气井安全高效钻井关键技术

塔里木盆地及四川盆地海相碳酸盐岩油气资源埋深超过7 000.00 m,地层具有层系多、非均质性强和高温高压等特点,钻井难度大、风险高,存在机械钻速低、井筒完整性易失效等突出工程问题。为此,研制了一批新型钻井提速工具及耐高温测量仪器与固井工具,研发了耐高温的高密度钻井液体系、环保型低摩阻钻井液、高性能堵漏浆和防气窜固井水泥浆,发展了硬地层协同破岩快速钻井技术、缝洞型高压油气井“预–监–控–压”闭环式安全控制钻井配套技术及超深小井眼水平井井眼轨迹测控关键技术,完成了多口井深超8 000.00 m的高难度超深井钻井施工,创造了多项工程纪录,有力支撑了新疆顺北、川西超深海相碳酸盐岩油气的勘探开发。