元坝1井超深井钻井技术

元坝1井是部署在四川盆地川东北巴中低缓构造带元坝岩性圈闭的一口重点区域探井,设计井深6 920 m,实际完钻井深7 170 m,全井平均机械钻速2.0 m/h.针对该井地层古老、硬度大、研磨性强、可钻性差、机械钻速低、漏层多、漏失严重、海相和陆相地层安全窗口密度都较低,特别是在海相裂缝性气层喷漏共存等问题,通过深入研究分析,成功使用了空气钻井技术、气液转换技术、承压堵漏技术、抑制性聚磺封堵性防塌钻井液体系,优选了高效PDC钻头,配合螺杆、涡轮钻具钻进,大幅度提高了钻井速度,保证了工程质量,为元坝地区的勘探开发提供了技术保证.     

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。     

川深1井超深井钻井提速关键技术

川深1井储层埋藏超深,陆相难钻地层研磨性强、可钻性差,大尺寸井眼提速困难,深部地层可钻性差、井身质量控制困难。为此,根据川深1井的地层特征,优化应用了一系列钻井提速技术:采用了气体钻井和泡沫钻井技术,以大幅提高机械钻速;采用了抑制泥岩水化膨胀的泡沫钻井液体系,以解决上部大尺寸井眼地层出水、井眼失稳及高效携岩的难题;采取了旋冲钻井技术、“孕镶金刚石钻头＋高速螺杆钻具”复合钻井技术钻进高研磨性地层,以提高钻井时效;采用了预弯曲动力学防斜打快技术,并配套高效PDC钻头和钻井参数优化,钻进深部难钻地层,以提高井身质量。川深1井钻井提速关键技术的应用,确保该井顺利钻至井深8 420 m完钻,创当时亚洲陆上钻井井深最深纪录,平均机械钻速提高至2.11 m/h,钻井周期缩短至475 d,取得了很好的现场应用效果,可为国内类似超深井高效钻井提供借鉴。      

元坝103-1H井超深井钻井配套技术

四川元坝地区天然气资源丰富,但储层埋藏深、岩石硬度大、岩石可钻性差,导致机械钻速低、钻井周期长,制约了该区块的开发进度。为此元坝103-1H井优选现有提速方法,采用新钻井技术:一开泡沫钻配合干法固井;二开空气钻提前转为泥浆钻的条件下优选钻头,为该区块二开安全、快速钻井开辟了新思路;三开采用"NEWDRILL+孕镶/PDC钻头"新技术,机械钻速是该区块同类井的2.30倍;四开采用"NEW-DRILL+PDC钻头"新技术,为该项技术在Φ241.3 mm井眼的首次应用;五开优化侧钻钻具组合、优选侧钻方向,一趟钻侧钻成功。该井钻井周期提前62.89天,提速提效效果显著,其配套钻井技术可为其他井提供借鉴。     

胜利油田深井超深井钻井技术

胜利油田深井超深井钻井技术的发展大体经历了初步钻探、起步发展和规模应用3个阶段，初步形成了复杂地层条件下深井超深井配套钻井技术：深井井身结构设计技术、提高上部大尺寸井眼机械钻速技术、提高深部小尺寸井眼机械钻逮技术、套管防磨技术、防斜打快技术、钻井液技术、完井技术。详细介绍了深井超深井配套钻井技术的研究与应用情况，并指出了胜利油田超深井钻井技术的攻关方向。     

塔里木盆地满深1井超深井钻井关键技术

满深1井是位于塔里木盆地塔北隆起满深1号断裂带上的一口预探井,钻井过程中存在二叠系玄武岩漏失与垮塌同存,志留系塔塔埃尔塔格组可钻性差、钻头磨损快,奥陶系桑塔木组易井斜与井壁失稳垮塌等技术难点。为此,研究应用了二叠系优快钻井技术、志留系减振提速技术和奥陶系防斜防塌技术,有效解决了该井面临的钻井技术难点:应用混合钻头+螺杆钻具提速技术一趟钻钻穿二叠系玄武岩地层,应用聚磺钻井液体系确保了二叠系地层的安全钻进,未发生漏失及垮塌等井下故障,与邻井相比机械钻速提高了265.96%;应用个性化PDC钻头+TorkBuster扭力冲击器一趟钻钻穿志留系地层,且钻进期间扭矩稳定、粘滑振动弱,减振提速效果明显;应用预弯曲动力学防斜钻具组合钻进奥陶系高陡地层,防斜打直效果明显;应用高性能防塌水基钻井液安全钻穿奥陶系硬脆性泥岩,井壁稳定效果显著。该井试油获得高产工业油流,实现了塔里木盆地超深层油气勘探的重大突破,形成的超深层碳酸盐岩钻井完井技术为塔里木油田深层油气勘探开发提供了技术支撑。      

元坝124井超深井钻井关键技术

元坝地区地质因素复杂,存在陆相地层厚度大、砂泥岩互层频繁、可钻性差以及自流井组-须家河组地层超高压、压力窗口窄等特点,所钻井普遍存在溢流、井漏、垮塌等复杂和事故,机械钻速低,施工周期长。元坝124井是元坝地区的一口重点预探井,钻井过程中先后实践应用了气体钻井、控压钻井等多项新技术,创造了元坝区块钻井周期最短、机械钻速最高等多项记录。除了我国超深井自身气体钻井、控压钻井技术水平较以前有了大幅度提升外,下部陆相地层引进了Smith公司"孕镶金刚石钻头+涡轮钻具"技术、海相地层应用了"国民油井抗高温螺杆+贝克休斯高效PDC钻头"复合钻井,显著提高了机械钻速,有效缩短了该井钻井周期。该井平均机械钻速2.8m/h,钻井周期253.84d,是目前元坝地区钻井周期最短的一口。     

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。     

元坝地区超深井钻井提速难点与技术对策

元坝地区是中国石化天然气增储上产的一个重要勘探开发区域。前期钻探实践表明,元坝地区超深井钻井机械钻速低、钻井周期长,为了加快该地区的勘探开发进程,开展了钻井提速技术研究。对前期完钻的12口井进行了统计分析,指出元坝地区钻进过程中,有3个重点井段存在提速难点,重点介绍了针对该难点所采取的技术对策,以及应用这些技术对策所取得的提速效果。采用泡沫钻井技术后,上部大尺寸井眼的机械钻速提高4倍以上;采用控压钻井、孕镶金刚石钻头+高速涡轮、扭力冲击发生器等钻井新技术后,提高了下部陆相地层的机械钻速;采用优化井身结构以及“PDC钻头+螺杆”复合钻井技术后,解决了超深小井眼机械钻速低的难题。      

元坝超深井钻井成本合理控制技术及对策

元坝长兴组油气储层资源丰富、埋藏深,受地理条件和产能建设制约,部署开发井多以水平井和大斜度井为主,完钻井深普遍超过7 500 m。高含硫化氢、钻井周期长、钻井成本高是制约高效开发的瓶颈。为此,在前期完钻井的基础上,从周期、材料、特殊工艺、物价以及环保治理等方面,深入分析了影响钻井成本的各种因素。结果表明,优选井位,可降低钻前工作量;优化轨道设计,可降低钻井进尺和施工难度;优化井身结构,可保障施工安全,减少管材用量;推荐最优提速工艺,可缩短钻井周期;加强现场跟踪,可及时优化调整工程方案;加强钻井液的回收和重复利用也是降低钻井成本的一大途径。结论认为,通过钻井成本合理控制的技术对策及管理方案,为元坝气田经济高效开发提供技术支撑。     

元坝1井钻井设计与施工

元坝1井是中国石化在川东北地区元坝区块的一口区域重点探井,完钻井深7 170.71 m,完钻层位为上二叠统长兴组.该井侧钻后对飞仙关组地层酸压测试获得50×104m3/d的产气量,标志着元坝区块油气勘探取得重大突破.该井在钻井过程中存在地层易漏失、陆相地层可钻性差、地层压力预测及检测准确性差、钻井周期长、气层申富含HzS(井控工作压力大)等技术难题.为此,该井采用了以Ф273.1 mm套管为主要技术套管的井身结构,应用了气体钻井技术和复合钻井技术来提高机械钻速,优选及研制了适用地层特性的钻头及聚合物磺化防塌钻井液体系,确保了该井顺利钻至设计井深.详细介绍了该井工程设计,现场施工及钻井新技术的应用效果.元坝1井的成功,对于加快南方海相地区钻井速度、提高勘探成功率,将起到重要的指导和借鉴作用.     

可循环空气泡沫钻井技术在元坝10井的应用

针对川东北地区上部陆相地层砂岩、泥岩、页岩互层频繁,硬度大,研磨性强,常规钻井液钻井机械钻速低,而气体钻井由于地层出水无法顺利进行的技术难点,研发了适合该地区上部地层钻进的空气泡沫流体配方,研制了HX-350型环隙式机械消泡器,形成了可循环空气泡沫钻井技术。元坝10井Φ660.4 mm导眼段应用了可循环空气泡沫钻井技术,该井段的平均机械钻速为4.88 m/h,与邻井常规钻井液钻井井段相比,平均机械钻速提高了3倍;消泡器消泡效果显著,累计回收泡沫基液2230 m3,节约清水2230 m3,污水处理量减少2230 m3,并大大减少了发泡剂的消耗。应用结果表明,可循环空气泡沫钻井技术能有效解决大尺寸井眼的携岩问题,实现泡沫基液的循环利用,大幅度降低泡沫钻井成本,具有广阔的推广应用前景。      

两性离子聚磺-硅氟钻井液在BKN-1超深探井的应用

BKN-1是1口五段制预探定向井,完钻井深为4 300m,该井地温梯度高,裸眼井段长,地层易水化分散,在以往的钻井施工过程中,缩径卡钻、压差卡钻、井塌等事故频繁发生.使用两性离子聚磺-硅氟钻井液,成功克服了以上技术难题.该钻井液适用于180～200℃的深井施工;保持pH值在9左右,是该体系在深井阶段稳定的基础,过高的pH值对井壁稳定及钻井液性能稳定都有害;该钻井液的膨润土容量限宽,在膨润土含量高的情况下,仍能保持良好的流变性.     

6925米超深井钻井液技术

重点预探深井TP2井完钻井深为6925m。该井钻遇地层复杂，埋藏深、厚度大、极易发生缩、溶、胀、塌等事故，因此钻井液体系必须具有包被抑制性、抗高温稳定和造壁性。良好的悬浮性和携砂能力，防垮塌能力和润滑性等，以有利于及时发现油气层。该井在第四系～二叠系地层，采用钾聚、聚磺钻井液，石炭系～志留系地层采用聚磺聚合醇钻井液，奥陶系地层采用聚磺钻井液。该套钻井液体系在高温高压条件下性能稳定，满足了超深井施工中的井壁稳定、润滑防卡、岩屑携带的需要，还满足了地质录井和保护油气层的要求。该套超深井钻井液技术，有效地解决了以伊蒙混层为主的泥岩坍塌掉块，较好地解决了超深井钻井液防垮塌、黏卡、井漏等方面的技术难题。     

轮东1井超深井钻井液技术

轮东1井是目前中国石油天然气集团公司在陆上钻的第一风险预探井,完钻井深为7 620 m.该井四开地层情况复杂,地层压力系数低、埋藏深、厚度大,极易发生、塌、溢等复杂.通过室内实验调整膨润土量和处理剂加量,优选出不同抗高温处理荆,现场并作了复查实验,最终确定了钻井液配方.经轮东1井的现场应用表明,该钻井液不仅满足了井下的生产需要,而且达到了预先设想的要求,其流变性、悬浮携带能力在200℃以内比较稳定;高温高压滤失量在160℃以内小于8 mL,200℃以内小于22 mL;分别在180℃下老化96 h、200℃下老化48 h,其性能均稳定.该技术为超深井钻井提供了一项技术储备.     

元坝1井承压堵漏技术

元坝1井是位于四川盆地川东北巴中低缓构造带元坝岩性圈闭的一口重点区域探井,由于该井在嘉陵江组2段存在高压层,为满足下部井段安全快速钻进的需要,需对上部裸眼并段地层进行承压堵漏作业,使其承压能力达到2.15 kg/L以上.在室内试验的基础上,优选应用了凝胶复合堵漏剂NFJ-1,并给出了适用于不同漏失的堵漏浆配方及现场承压堵漏技术方案.该井须家河组、雷口坡组及嘉陵江组3段底部地层承压堵漏作业获得成功,地层承压能力均达到了设计要求,从而保证了该井的顺利完钻,并为该区块海相地层堵漏方案的确定积累了经验.介绍了该井承压堵漏技术研究、堵漏浆配方的确定、现场堵漏施工过程及效果等.     

马深1井超深小井眼固井技术研究与实践

马深1井完钻井深为8 418 m,完井下入φ146.1 mm尾管封固气层。井下高温高压、环空间隙小、顶替效率低、安全窗口狭窄、U型管效应严重等问题突出。针对以上难点,运用动态承压实验能更准确地模拟固井井筒压力变化,防止井漏;入井流体呈现密度级差及流变级差,利于提高顶替效率;三级冲洗前置液体系抗污染能力强,冲洗效果好;通过优选抗高温水泥添加剂研发了抗高温胶乳防气窜水泥浆体系,其在高温下稳定性好,防气窜能力强,水泥石具有良好的抗压强度及弹韧性;变排量施工及有效层流驱替技术减弱了U型管效应,能够防漏并保证顶替效率。该体系缓凝剂BS200-G、BS200R加量为0.7%和3%,稠化时间易调且不易受密度、温度影响;胶乳JR加量优选为12%,领浆、尾浆呈直角稠化,SPN值为0.9、0.5,静胶凝强度过渡时间为28、22 min,同时浆体还具有较高的流动度和较好的流变性。加入50%石英砂后减弱了高温对水泥石强度的影响,且后期发展呈现良好的趋势。添加1%塑性剂BS600的水泥石弹性模量与常规水泥石相比下降53.13%,塑性明显增强。实验说明,该体系耐高温性强、流变性好、防窜能力强、水泥石力学性能优良。通过应用抗高温胶乳防气窜水泥浆体系并配套以上技术措施,该井施工顺利,固井质量优质。      

超深井海洋钻机井架的研制

为满足水深更深、钻深能力更强的海洋钻机的需求,研制了9 000 m海洋超深井钻机井架。该井架最大钩载6 750 k N,满足海洋9 000 m钻机作业需要。通过有限元分析优化及采用单斜瓶颈式结构,减轻了井架重力;采用新型栓装结构,降低了安装难度;采用了三维设计技术,减少了加工制造过程中的问题。最大钩载静载荷试验中测得的最大应力为120.2 MPa,测试点材料的屈服强度为345 MPa,结构的安全系数大于API Spec 4F规范要求的数值(1.67),这说明井架设计满足API Spec 4F规范要求。