塔北隆起盐下油气藏井眼缩径研究

采用Heard非线性蠕变模型作为深井段盐岩蠕变本构方程,并建立含盐膏岩夹层的有限元模型,得到了塔里木羊塔克区块巨厚盐膏层变形及井眼缩径规律.研究表明,由于上覆岩层应力的作用,羊塔克隆起构造盐岩层翘曲段逐渐趋于平缓;在同一盐膏层井段不同井深处井眼蠕变缩径的程度明显不同,顶部和底部盐膏层井眼缩径速率最快,缩径量较大.据此,现场钻井工程师在进行盐膏层井段钻进的时候要特别注意打开盐膏层和钻出盐膏层井段时的钻井液密度控制,优选钻井方案,防止盐岩层井段发生卡钻等井下事故.     

钻井液密度对井眼缩径影响的黏弹性分析

采用开尔文-沃伊特流变模型,推导出了均匀地应力下盐膏层井眼缩径的黏弹性解析解,得到了实际可以测量到的井径变化值,并分析了钻井液密度对井眼缩径的影响.对江汉油田王斜78-1井进行了实例分析,结果表明,盐膏层井眼缩径与岩层自身蠕变特性密切相关,井眼缩径率随着时间的增加而减小且最后趋于一稳定值,随着钻井液密度升高,井眼缩径率降低,当钻井液密度升至某一值时,井眼缩径率降至零,此密度即为临界钻井液密度(王斜78-1井的临界钻井液密度为2.4 kg/L).钻井液密度高于此临界值并依据岩层自身蠕变特性合理安排作业时间是保证钻井过程中不发生缩径和卡钻等事故的必要条件.     

倾斜盐岩层段井眼蠕变缩径分析

文章用盐岩蠕变的非线性有限元法建立了具有倾斜盐岩夹层的地层有限元模型。研究了新疆某油气田钻遇的盐岩层段钻井液密度、地层倾角与井眼蠕变缩径的关系。研究表明，增大钻井液密度，可有效地减缓蠕变缩径。地层倾角对井眼蠕变缩径的影响较复杂，对于上覆岩层压力大于水平应力的情况下，井眼初始蠕变量随地层倾角增大而增大。地层倾角对井眼后期蠕变（稳态蠕变）缩径的影响不仅与倾角大小有关，还与蠕变应力差有关。当蠕变应力差较小时，即钻井液密度较大时，蠕变速率随地层倾角增大而减小。当蠕变应力差较大时，对于该井蠕变岩层段，地层倾角小于15°时，蠕变速率随地层倾角增大而增大，地层倾角大于15°时，蠕变速率随地层倾角增大而减小。该研究结果为盐岩段井眼稳定性分析和提供合理的钻井液密度具有指导意义。     

玉东7-4-2井钻井液技术优化及应用

针对塔北玉东区块上部地层缩径阻卡、膏盐岩层蠕变缩径和垮塌卡钻、高密度盐水钻井液流变性及滤失量控制难等一系列问题,玉东7-4-2井通过对钻井液技术的优化,解决了阻卡和膏盐层井眼稳定等问题,易塌层段井径扩大率仅为7.5%,钻井周期比邻井节约20 d以上,提速效果显著。      

气体介质条件下盐膏层井段蠕变规律分析

盐膏层是指以盐和石膏为主要成分的地层,在钻井过程中经常遇到这类地层.盐膏层钻开后,其原始地层应力状态被破坏并进行应力二次分布,使得岩体发生蠕变变形,井眼缩径,进而造成卡钻、挤毁套管等钻井事故.从力学角度建立了井筒内为气体介质时的蠕变数学模型,并用计算机模拟分析了相关的蠕变规律.     

中东某区块盐岩地层蠕变缩径的力学分析与应用

在统计中东某区块钻井过程中主要事故和复杂情况的基础上,发现盐岩蠕变、软泥岩流动的控制是解决复合盐膏层钻井技术难题的关键.文章应用Norton蠕变模型,建立了盐岩地层井眼半径随上覆岩层压力、钻井液密度、地层温度、裸露时间变化的解析解,并由此导出了一定蠕变速率下钻井液密度的确定方法.最后结合中东某区块的实钻资料绘制出了推荐现场使用的盐岩地层钻井液密度图版,为该地区能有效抑制因盐岩蠕变发生缩径卡钻等复杂事故提供了理论依据,对该地区井深2 950 m左右的钻井液密度的确定提出了具体方案,对现场有一定的指导意义.     

羊塔克凝析气田复合盐岩层钻井技术研究与应用

羊塔克凝析气田位于塔北隆起羊塔克构造带1号构造东端,下第三系普遍存在一套复合盐岩层,特别是夹在复合盐岩层中的软泥岩、复合盐膏层缩径与井漏并存,造成井眼极不稳定,给钻井施工带来很多复杂和事故,其钻井风险很大,尤其是216mm井眼的电测和下套管作业更是异常困难。文章以羊塔克1-10井的实钻资料为依据从羊塔克凝析气田复合盐岩层的成因、危害、主要特征、钻井工艺及技术措施、钻井液技术措施等几个方面对羊塔克凝析气田复合盐岩层钻井技术进行了分析和总结,为该地区以后的钻井施工提供了依据。     

羊塔克凝析气田复合盐岩层钻井技术研究与应用

羊塔克凝析气田位于塔北隆起羊塔克构造带1号构造东端,下第三系普遍存在一套复合盐岩层,特别是夹在复合盐岩层中的软泥岩、复合盐膏层缩径与井漏并存,造成井眼极不稳定,给钻井施工带来很多复杂和事故,其钻井风险很大,尤其是216mm井眼的电测和下套管作业更是异常困难。文章以羊塔克1-10井的实钻资料为依据从羊塔克凝析气田复合盐岩层的成因、危害、主要特征、钻井工艺及技术措施、钻井液技术措施等几个方面对羊塔克凝析气田复合盐岩层钻井技术进行了分析和总结,为该地区以后的钻井施工提供了依据。     

S115井承压堵漏及盐膏层钻井液技术

塔河油田古生界石炭系地层存在膏盐岩层，埋深为5175～5304m，厚度达130m。该膏盐岩层纯而且集中，钻井过程中极易发生溶解、膨胀、井眼缩径、井壁坍塌，造成起钻遇阻、下钻遇卡等现象。决定采用欠饱和盐水钻井液和配套的钻井技术措施。钻进盐膏层时，保持钻井液性能稳定，控制钻井液密度，以平衡地层压力，抑制盐膏层的蠕变；及时检测Cl^-含量，将Cl^-含量控制在160000～175000mg／L之间，保证适度溶解盐膏层井壁，防止缩径发生复杂情况；对于漏失层采用全井分段间隙式堵漏工艺，每次泵入量不宜太多，泵速不宜太高，按照“少量多次”的原则进行憋压。现场应用表明，该钻井液体系和配套的钻井技术措施，满足了盐膏层钻进，保证了盐膏层上部地层的稳定，井眼无坍塌现象，盐膏层钻进顺利，无阻卡现象，5次电测均一次到底，下套管、固井施工顺利。     

伊拉克M油田A-25井盐膏层侧钻技术

伊拉克M油田的A-25井是A区块构造南部的一口开发井。该井盐膏层钻进至中完井深后,发生井漏及卡钻事故,必须进行侧钻钻进。在克服盐膏层蠕变、缩径、坍塌以及盐岩溶解等诸多困难的情况下,现场精心组织施工,顺利完成盐膏层侧钻作业,满足后续作业要求,为以后类似作业提供借鉴与参考。     

岩盐层蠕变规律的反演方法研究

在岩盐层钻井过程中,井眼易发生蠕变缩径从而引起卡钻;固井后,又易发生套管挤毁等事故。为此预测岩盐层的蠕变规律尤为重要。研究了井下岩盐本构关系的辨识方法,建立了岩盐本构模型辨识的目标函数,并提出了以井径测量信息为基础反演确定岩盐层蠕变特性参数的位移反分析法。利用该方法较好地预测了井下岩盐的蠕变规律,并由此可确定井径缩小规律和钻井液的密度。在江汉油田的应用结果表明,理论预测结果和实际结果能较好地吻合。     

南海西江油田古近系泥页岩地层防塌钻井液技术

为了解决南海西江油田古近系泥页岩地层钻井过程中出现的井下掉块和阻卡等问题,进行了防塌钻井液技术研究。通过地层矿物组分、理化特性和力学参数分析,明确了古近系泥页岩地层井眼失稳机理;建立了维持井壁稳定的钻井液密度与岩石黏聚力关系图版,确定了保持井壁稳定的最低岩石黏聚力;为提高泥页岩经钻井液浸泡后的强度,优选了抑制剂和封堵剂并确定了其加量,得到了新防塌钻井液配方。研究发现,钻井液滤液进入地层引起泥页岩强度降低,是该油田古近系泥页岩地层井眼失稳的主要原因;在KCl–聚合物钻井液中加入2.0%聚铵盐、0.5%纳米二氧化硅和3.0%碳酸钙配成的新防塌钻井液,泥页岩岩样在其中浸泡10 d后黏聚力可达8.8 MPa,满足预计工期内岩石内聚力大于8.7 MPa的要求。研究认为,新防塌钻井液具有较好的抑制性、封堵性和良好的防塌效果,能有效减小井径扩大率,从而解决南海西江油田古近系泥页岩地层钻井中出现的井眼失稳问题。      

长庆油田中半径三维水平井环平3井钻井技术

长庆油田受地形地貌影响,经常需要进行三维水平井施工.对于靶前距不长的中半径水平井,较大的偏移距给钻井施工带来风险.为减少这种施工风险,通过对长庆油田环平3水平井的研究,分析三维水平井轨迹控制特征,改变只在斜井段进行轨迹控制的传统模式,在直井段使用适当的钻具结构进行三维轨迹控制,使在井斜角很小时完成部分轨迹控制,避免了在大井斜井段既要增斜又要大范围扭方位的矛盾,降低了水平井施工风险,从而使水平井井眼轨迹更加平滑,井身质量得到可靠保证,钻井速度得到提高.该技术在长庆油田水平井中推广应用取得了较好的效果.     

滨里海盆地巨厚盐膏层钻井液密度设计新方法

传统的盐膏层钻井液密度的设计方法是,根据井筒的液柱压力和盐岩的非线性粘弹性变形特点,分析不同液柱压力条件下井筒的缩径速率,然后根据现场安全钻井所允许的井眼缩径速率,确定合适的钻井液密度。在分析哈萨克斯坦滨里海盆地实钻井盐膏层钻井液密度的基础上,认为在钻进巨厚盐膏层时,只要控制井壁围岩的八面体剪应力,使盐岩不产生损伤扩容,即可保证盐层井段安全钻井。亦即给定盐岩井壁八面体剪应力处于扩容损伤边界值,就可以计算得到保持井壁稳定的钻井液密度安全窗口。3口井盐膏层钻井液密度的设计结果表明,利用该方法设计的钻井液密度完全可以满足现场安全钻井的要求。     

弱面地层井壁稳定性分析方法在塔里木油田中的应用

应用弱面地层井壁稳定性分析方法，对取自塔里木油田某井的全尺寸岩心的强度参数进行了测定，确定出弱面破坏区域，进而测定该区域的三轴强度参数，最后算出防止弱面地层坍塌的最低钻井液密度为1.80g/cm^3。现场采用1.81g/cm^2钻井液钻井，5760m层段及下部地层未发生井壁坍塌事故。     

钻井液密度对盐膏层蠕变影响的三维分析

井内钻井液密度设计和盐膏层蠕动变形规律的分析是成功地进行盐膏层钻井的关键。在研究盐岩力学特性基础上,对盐膏层特别是深部盐膏层钻井后因井内钻井液密度对地层蠕动造成井眼失稳进行了分析,并提出了盐膏层蠕动压力的计算模型。针对新疆塔里木盆地北部沙24井的盐膏岩蠕动压力进行了计算分析,结果表明,研究成果与实际观察到的现象相吻合。     

T453井三叠系石炭系地层安全钻井液密度窗口的确定

塔河油田三叠系、石炭系地层钻井过程中井壁垮塌严重，井径扩大率太，严重影响了钻井效率和固井质量。利用三叠系、石炭系地层岩心，进行了地应力与岩石力学参数室内试验研究，并根据试验结果标定了岩石力学测井解释的模型，根据S68井的测井资料分析了其坍塌压力、地层破裂压力，建立了安全钻井液密度窗口。根据研究成果，确定了T453井三开井段安全钻井液密度窗口，推荐了现场钻井作业的钻井液密度程序。现场试验表明，严格按照设计的钻井液密度程序施工可避免井壁垮塌、缩径导致的起下钻遏阻以及卡钻等井下复杂情况或事故。     

塔河油田南缘盐膏层钻井技术

塔河油田南缘石炭系盐膏层以盐岩为主，盐岩质纯、埋藏深、厚度大。由于盐膏层塑性蠕变，钻进盐膏层时易发生井下事故或复杂情况，严重影响了钻井地质目的实现。在分析塔河油田南缘盐膏层钻井技术难点的基础上，详细论述了该地区盐膏层钻井技术，并以S105井盐膏层钻井为例，介绍了该地区盐膏层钻井技术的现场实施情况。     

聚铝胺盐防塌钻井液研究与应用

为解决吉林油田伊通、大安等区块软泥岩和硬脆性泥岩地层坍塌的问题,从聚胺盐与聚铝盐的抑制防塌机理出发,将两者复配,以发挥两者的协同效应提高钻井液的抑制防塌性能,结合吉林油田软泥岩和硬脆性泥岩地层钻井工程实际情况,通过试验优选其他添加剂及加量,优选出了具有强抑制性的聚铝胺盐防塌钻井液配方,其配方为2.0%钠基膨润土+2.0%封堵剂聚铝盐 PAC-1+3.0%抑制剂聚胺盐HPA+1.0%降滤失剂 SMP-1+1.5%降滤失剂 APC-026+2.0%抑制剂磺化沥青+pH值调节剂NaOH。性能评价结果表明:强水敏泥岩在聚铝胺盐防塌钻井液中的一次回收率为75%、膨胀率为17.4%;聚铝胺盐防塌钻井液能抗15%NaCl和1%CaCl2污染,耐150 ℃高温。14口井的现场应用表明:聚铝胺盐防塌钻井液的抑制性和封堵能力强,能有效防止泥岩坍塌,解决了吉林油田伊通、大安等区块泥岩地层钻井过程中因井壁坍塌和缩径造成的掉块、起下钻遇阻等问题。