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。     

控压钻井技术在海上超高温高压井中的应用

南海莺琼盆地由于地质成因复杂,具有地层温度、压力高,压力台阶多、压力窗口窄的特点,导致该区域的钻完井作业常常会出现井涌、井漏甚至是涌漏同存复杂,造成该区域部分井的作业难点多、成本居高不下。而控压钻井能够精确控制井底当量密度,降低窄压力窗口井控、井漏风险,从而实现安全高效钻进,并且陆地高温高压控压钻井技术已在塔里木、四川等多个区块进行了应用,形成了一套成熟的技术体系。结合海上超高温高压X1井的实际情况,对海上超高温高压控压钻井从井底ECD、施工参数、应急井控3个方面进行作业设计分析。应用实践表明,该系统可通过控制回压的方式在海上高温高压井进行井筒动态承压试验、起钻、接单根作业,并可以精确监测井下溢流、井漏复杂,使得高温高压钻井风险降低、作业成本减少,为该系统在海上高温高压区块及深水高温高压区块的推广应用提供了借鉴。     

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。     

南海莺-琼盆地复杂压力层系井身结构优化设计北大核心CSCD

南海莺-琼盆地中深层压力层系复杂,压力台阶多、抬升快等特征给钻井作业带来喷、漏、卡等工程难题,导致井身结构设计复杂。在分析莺-琼盆地复杂地质特征基础上,综合考虑目的层深度、地层三压力剖面、必封点、钻井复杂情况、测试方案、钻井成本等因素,对该地区复杂压力层系井身结构进行了优化设计。对于垂深3 000~4 000 m中深层高温高压井,通过优化表层套管和技术套管的下入深度,避免使用非常规套管层次,优化为5层次常规套管程序井身结构;对于垂深4 000~4 500 m压力窗口极窄或负压力窗口的深层高温超压井,通过增加1层298.450 mm技术尾管封隔薄弱地层,不增加开钻尺寸、减小完钻尺寸,优化为6层次常规套管程序井身结构;上述2种井身结构若中途提前下套管,则启用149.225 mm备用小井眼。优化后的井身结构在莺-琼盆地39口探井中取得了良好的应用效果,井下复杂情况明显减少,钻井周期大幅降低,具有较好的应用推广价值。     

南海莺-琼盆地复杂压力层系井身结构优化设计

南海莺-琼盆地中深层压力层系复杂,压力台阶多、抬升快等特征给钻井作业带来喷、漏、卡等工程难题,导致井身结构设计复杂。在分析莺-琼盆地复杂地质特征基础上,综合考虑目的层深度、地层三压力剖面、必封点、钻井复杂情况、测试方案、钻井成本等因素,对该地区复杂压力层系井身结构进行了优化设计。对于垂深3 000~4 000 m中深层高温高压井,通过优化表层套管和技术套管的下入深度,避免使用非常规套管层次,优化为5层次常规套管程序井身结构;对于垂深4 000~4 500 m压力窗口极窄或负压力窗口的深层高温超压井,通过增加1层298.450 mm技术尾管封隔薄弱地层,不增加开钻尺寸、减小完钻尺寸,优化为6层次常规套管程序井身结构;上述2种井身结构若中途提前下套管,则启用149.225 mm备用小井眼。优化后的井身结构在莺-琼盆地39口探井中取得了良好的应用效果,井下复杂情况明显减少,钻井周期大幅降低,具有较好的应用推广价值。     

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。     

南海莺琼盆地地层压力预测技术现状及展望

莺琼盆地是世界海上三大含油气超压盆地之一。盆地内超压分布十分广泛,超压成因复杂多样,目前钻遇最高压力系数达2.36。钻井实践表明,地层压力异常严重影响了作业安全和时效,是长期制约盆地内高温高压及深水领域天然气勘探开发进程的关键因素。该文通过详细回顾地层压力预测技术发展脉络,系统梳理了中海油莺琼盆地地层压力预测技术面临的挑战,总结了制约地层压力预测技术精度的关键因素。在此基础上,面向未来勘探及钻井作业安全需求,指明了后续盆地内地层压力预测技术发展趋势及重点攻关方向,为海上低勘探地区的压力预测研究提供了重要参考。     

南海西部发现超高温高压气藏

<正>2017年5月5日获悉,中海油有限公司湛江分公司在南海西部成功钻探一口超高温高压井,获良好油气显示,展示了我国南海西部深层良好勘探潜力。这口井部署在南海西部莺琼盆地4000m处,地层温度近200℃,实钻压力系数2.25。石油行业通常将温度达200℃以上、压力系数大于2.0称为超高温高压。在超高温高压地层钻井极易诱发安全和井下复杂情     

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经过钻探证实,南海莺琼地区中深部地层同时存在着高温高压。实践也证明,高温高压在地层中的同时存在,比只是常温常压地层或者是高温常压地层、常温高压地层,给钻井作业造成的困难和风险大很大。南海西部石油公司组织人员,针对南海莺琼地区高温高压井钻井作业中遇到的问题,对国内外高温高压井的作业情况开展考察、研究,对适合南海莺琼地区高温高压井钻井的技术,进行了初步的探索,并取得初步认识。文章主要是在介绍南海莺琼地     

基于随钻测井资料的地层压力监测系统

提出了一种基于随钻测井资料的地层压力监测方法,能在钻井过程中利用随钻测井资料实时监测地层孔隙压力。首先,以WITS数据格式和TCP传输方式为基础开发了随钻测井数据实时采集程序,实现了随钻测井数据的实时采集;其次,根据邻近地区的已钻井资料建立初始压力监测模型,然后利用实时采集的随钻测井数据对目标井进行压力监测;最后,利用钻井过程中获取的地层压力信息(实测压力、钻井液密度等)对初始模型和压力计算结果进行校正,进而获取较为准确的地层压力监测结果。在理论研究的基础上开发了一套随钻地层压力监测系统软件,介绍了其主要功能模块。该监测系统在南海莺琼盆地进行现场应用,结果表明,系统能够准确监测地层压力,运行稳定、操作方便、监测精度较高,可以满足工程需要。     

基于随钻测井资料的地层孔隙压力监测方法及应用

为了在钻井过程中实时准确地监测地层孔隙压力,保障钻井安全,研究了一种基于随钻测井资料的地层孔隙压力监测方法。以WITS数据格式和TCP传输方式为基础,研发了实时数据采集与处理程序,实现了随钻测井数据的采集与远程传输;根据随钻测井数据的传输特性,建立了一种基于单点算法的地层孔隙压力监测模型。该模型将随钻测井数据离散化,可以实时计算各数据点对应的地层孔隙压力,同时兼顾了压力监测的准确性与实时性。南海莺琼盆地数口井的应用表明,孔隙压力监测精度较高,与实测压力相比,误差均在10%以内。研究结果表明,该方法能够提供准确的孔隙压力实时监测数据,可以为钻井工程设计与施工提供指导。      

地层压力随钻预测技术在高温高压井的应用

莺- 琼盆地高温高压井压力台阶多、压力体系复杂,仅靠钻前地震资料预测难以满足现场作业要求。地层压力随钻预测技术是利用综合录井的压力随钻监测结果,实时修正钻前地层压力预测模型和结果,从而提高地层压力预测精度。本文结合高温高压Y1 井的实例,应用国际先进的EquiPoise 系统进行现场地层压力随钻监测,根据地层压力监测的实际结果来修正地层压力预测模型,进而对下部未钻地层的地层压力进行再预测。钻后实测压力验证表明,该方法的地层孔隙压力预测精度达到94%,说明利用地层压力随钻监测结果实时修正地层压力预测模型,可以实现提高地层压力预测精度目的,为高温高压井钻井参数设计、钻井方案调整和安全控制提供技术保证。     

莺琼盆地高温高压条件下岩电参数变化规律研究

准确确定变温压条件下的a、m、b、n等岩电参数是提高含油气饱和度计算精度的关键。通过莺琼盆地30块岩心系列变温压电性实验,建立了该地区储层岩电参数m、n随温度及压力变化的温压岩电模型,对常温常压和地层温压条件下的含油气饱和度误差进行了分析,并用莺歌海盆地东方区最新的地层温压条件下的岩电实验结果对该模型进行了验证,结果表明地层温压条件下的实验结果比较合理地反映了该地区储层岩电参数随温度与压力的变化规律,说明了该模型的可靠性。     

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;半潜式平台取心作业过程中严格控制取心钻进参数等一系列措施,形成一套适用于半潜式平台超高温高压钻井取心技术。该技术在莺琼盆地 ２口超高温高压井得到应用,首次实现了井底温度高达203℃、钻井液密度达 2. 30 g /cm³、安全压力窗口仅为0. 08 g /cm³ 井况下半潜式平台钻井取心,取心作业顺利,无复杂情况发生,取心收获率均为 100％,为该区块的半潜式超高温高压取心作业积累了经验。     

莺琼盆地抗高温高密度水基钻井液

莺琼盆地地温梯度高,压力系数大,安全密度窗口窄,抗高温高密度钻井液技术是其高温高压地层钻井面临的主要技术难题之一。对该区块现用水基钻井液进行性能分析,通过对钻井液性能进行优化,构建了莺琼盆地高温高压段水基钻井液。该钻井液体系在200℃热滚16 h后的黏度为39 mPa·s,动切力为7 Pa,高温高压（200℃、3 MPa）沉降因子为0.512,高温高压滤失量为8.6 mL,高温高压砂床滤失量为14.4 mL,在4 MPa被CO₂污染后黏度为43 mPa·s,动切力为9 Pa,API滤失量为4.5 mL,高温高压滤失量为13.6 mL。研究结果表明,该体系的流变性、沉降稳定性、高温高压滤失性、封堵性及抗酸性气体CO₂污染性能均优于莺琼盆地现有高温高压段水基钻井液体系。      

南海深水海域高温高压地层破裂压力预测模型

在南海海域深水高温高压地层环境下,钻井液安全密度窗口窄,井壁容易失稳.南海北部WZ12-X区块的岩石抗拉强度实验发现,岩石强度受到抗拉强度的影响,而抗拉强度又受到温度的影响.目前,传统的地层破裂压力预测模型均未考虑岩石抗拉强度的影响.为此,文中利用测井资料计算了南海琼东南盆地深部地层岩石抗拉强度,得出岩石抗拉强度随地层深度变化的拟合方程,从而建立了一种新的适合深水海域钻井的考虑岩石抗拉强度的地层破裂压力预测模型.研究结果表明:在25～200℃时,砂泥岩抗拉强度随温度的升高,先升高、后降低,最后趋于稳定;岩石破裂压力与抗拉强度呈线性正相关关系;深水海域地层的岩石抗拉强度与地层深度呈对数关系.在琼东南盆地L-X区块运用了新模型,与现场地漏实验结果对比,地层破裂压力当量密度预测误差介于0.54％～0.98％,均值仅为0.7％.新模型为深水海域钻井过程中地层破裂压力的窄密度窗口计算提供了理论支持.     

随钻地震技术在莺歌海盆地高温高压地层钻井中的应用

南海莺歌海盆地高温高压地层的钻井安全风险较高,为降低钻井风险,需要准确预测高压地层的压力和深度。为此,在预探井DF-X1井钻井过程中研究应用了随钻地震技术,利用随钻地震数据获得时深关系和地层层速度,实时更新钻头在地震剖面中的位置,确定钻头前方高压储层的深度和地层压力系数。在DF-X1井实钻过程中,应用随钻地震技术准确预测了高压储层A1砂体的地层孔隙压力系数、破裂压力系数和深度,高压储层A1砂体的预测深度与实钻深度相差仅6.00 m,确保了?244.5 mm套管成功下到高压储层上部的泥岩中,确保了?212.7?mm 井段的安全压力窗口;A1砂体孔隙压力系数和破裂压力系数的预测精度分别达到3.0%和1.0%,确保了该探井的顺利完钻。研究结果表明,随钻地震技术可以准确预测地层压力和高压储层深度,能有效降低钻井风险,提高作业效率。      

PreVue录井技术在高温高压地层钻井中的应用与效果——以中国南海莺-琼盆地为例

莺-琼盆地是一个高温高压盆地,钻探过程中一直面临异常压力界面识别难度大、压力窗口窄等作业风险。为了确保高温高压井的钻探成功,引入法国地质服务公司地层压力评价技术PreVue,对高温高压井进行随钻地层压力监测。该技术基于dc指数法结合伊顿公式进行实时监测,同时利用随钻工程参数和井况信息对地层压力综合评价。现场应用表明,该技术能够准确地监测地层压力变化,具有较好的实用性和实效性。