高研磨性硬地层钻井提速技术

川东北陆相自流井组和须家河组地层岩性致密、研磨性强,机械钻速低、钻头消耗量大,是制约该区域钻井提速的关键层段。为实现提速,各种新型井下工具得到了试验应用,但效果参差不齐。通过计算分层段岩石可钻性,推荐自流井组至须家河组采用孕镶金刚石钻头提高破岩效率;为降低硬地层和软硬交互层段钻头失效导致的钻速低问题,开展了三开井段典型钻具组合扭转和纵向振动理论分析,提出东岳庙段以浅地层采用扭力冲击器配合PDC钻头降低黏滑,珍珠冲段含砾岩层段需使用减震工具或改变钻具组合降低纵振,砂泥岩互层段需推广使用双向减震器或水力加压器降低纵振;采用高速螺杆+孕镶金刚石钻头的复合钻进,提高自流井组至须家河组大井眼定向速度。5口井现场实施后,机械钻速成倍增加、钻头新度提高30%,须家河组?311.2 mm井眼定向速度提高1.32倍。     

阿克纠宾超低压长水平段水平井钻井关键技术

北特鲁瓦及让那诺尔油田位于哈萨克斯坦阿克纠宾州滨里海盆地东缘,其复杂的碳酸盐油气藏普遍存在地质构造复杂、目的层边界和厚度变化大、储层压力亏空严重、钻遇率低及下部高研磨性灰泥岩机械钻速低等突出问题。为了攻克以上技术难题,通过开展井身结构优化、个性化钻头、旋转地质导向工具及钻井液体系优选,形成了适用于该地区长水平段水平井的钻完井关键技术。该技术在北特鲁瓦油田H814井进行了首次试验应用,截至2017年12月,已在现场应用了8口井,平均完钻井深4 143. 0 m,平均水平段长度987. 69 m,平均机械钻速提高约45%,平均储层钻遇率由原来的38. 00%提高到79. 95%,证明了该技术在该地区的适用性。由于滨里海盆地具有很强的地层规律性,所以该长水平段水平井钻井关键技术对提高机械钻速和储层钻遇率具有积极的指导和借鉴意义。     

哈萨克斯坦阿克纠宾地区全井筒钻井提速综合技术

哈萨克斯坦阿克纠宾项目位于滨里海盆地东缘,其复杂碳酸盐油气藏普遍存在上部地层蹩跳钻严重、井斜控制难和下部高研磨性灰泥岩,机械钻速低等问题突出,通过开展钻井提速工具的集成与应用,形成了该地区以垂直钻井、个性化钻头、复合钻进、旋冲钻井为主的提速综合技术。在阿克纠宾项目各油田进行了推广应用,取得了较好的提速效果,与常规钻进方式钻进对比,垂直钻井技术提速1.6倍,个性化锥形齿PDC钻头配合高速螺杆技术在直井与水平井均提速1倍以上,旋冲钻井配合个性化PDC钻头技术提速2~3倍,孕镶金刚石钻头配合涡轮钻井技术提速2倍以上。鉴于滨里海盆地具有很强的地层规律性,所形成的钻井提速技术和方法在全盆地其他油田具有较强的指导和借鉴意义。     

哈萨克斯坦阿克纠宾长位移水平井段提速实践

阿克纠宾项目所属北特鲁瓦和让纳诺尔两油田位于滨里海盆地东缘,目前主要采用水平井开发低孔低渗透储层,为提高单井产量,水平段从400m左右延伸至1000m以上,由于地质构造复杂、目的层边界和厚度变化大,采用带探边功能的旋转导向工具,平均钻速仅2.36m/h,平均进尺仅335m。为了提高钻井效率,针对已钻井出井钻头的破损特征,结合井下振动特性分析,优化了钻具组合和转盘转速,形成了以高性能PDC钻头、带螺杆旋转导向、近钻头单扶正器或双扶正器钻具组合为主体技术的提速技术。现场应用5口井,4口井转盘转速为60r/min,井下黏滑指数控制在80%以内,出井钻头以磨损为主,仅出现少数崩齿;1口井转盘转速为70～80r/min,井下黏滑指数在80%以上,芯部崩齿较多;与H814井钻井指标相比,水平段钻进周期从原来的22.5天缩短至9.6天,缩短57.7%,平均机械钻速提高266.1%,平均进尺提高195.5%。     

元坝陆相高压致密强研磨性地层钻井提速技术

针对元坝气田陆相深部自流井组和须家河组地层岩性致密、硬度高、研磨性强,牙轮钻头进尺少、寿命短,以及综合效益低的问题,通过分析地层的可钻性、钻头的破岩原理,结合现场实钻情况优选高效钻头,并根据钻头与钻井工具的合理匹配原则优选合适的动力钻具,进行了"进口孕镶金刚石钻头+高速涡轮"复合钻井技术、"国产孕镶金刚石钻头+高效特殊螺杆"复合钻井技术和牙轮-PDC混合式钻头钻井技术现场试验。以钻头每单位进尺消耗的比能作为选择钻头的依据,并应用盈亏平衡理论对3种钻井技术进行了经济评价。现场试验结果表明:高压致密强研磨性地层首选"国产孕镶金刚石钻头+高效特殊螺杆"钻井技术;砾石含量高的珍珠冲组地层推荐采用"进口孕镶金刚石钻头+高速涡轮"复合钻井技术;砂泥岩互层较多的高压致密地层推荐采用牙轮-PDC混合式钻头钻井技术。经济评价结果表明,元坝气田应用"国产孕镶金刚石钻头+高效特殊螺杆"钻井技术的经济效益最高,其次是牙轮-PDC混合式钻头钻井技术,"进口孕镶金刚石钻头+高速涡轮"复合钻井技术最差。      

下扬子区临古1井高研磨性地层钻井技术

临古1井是下扬子区中古生界地层的一口重点预探井,设计井深3 200 m。该井在泥盆系和志留系钻遇高研磨性石英砂岩和白云岩,造成钻头寿命短、磨损严重。针对高研磨性地层钻井难点,开展了岩石力学特性分析,优选T1376B型PDC钻头进行个性化设计,钻头进尺提高179%,最高机械钻速2.78 m/h。同时采用自激振荡式旋转冲击钻井技术改善底部钻具组合力学特性,延长钻头使用寿命,同比机械钻速提高36.45%,对高研磨性地层钻井提速有显著效果。     

高研磨性火山岩地层岩石可钻性计算

火山岩地层研磨性强,钻井过程中钻头磨损严重,钻头磨损变钝将会导致机械钻速的显著降低;通用钻速方程计算地层岩石可钻性级值的方法,没有考虑钻头磨损对机械钻速的影响,计算所得的地层可钻性级值偏高。通过建立高研磨性地层机械钻速与牙齿磨损量之间的关系模型,对通用钻速方程进行了修正。计算结果表明:钻头使用较长时间时,考虑钻头磨损和不考虑钻头磨损计算所得的可钻性级值存在较大差别,在高研磨性火山岩地层中,考虑钻头磨损所计算出的地层可钻性级值更为真实准确。     

塔里木油田富源区块钻井提速关键技术

自2019年起,塔里木油田将富源区块作为重点油气开发区块.前期的钻探实践表明,富源区块的深层奥陶系碳酸盐岩储层经过多期岩溶、多期成藏,具有多重孔隙特征和典型的非均质性,钻探中存在储层易垮、易漏、易卡等难题.其中,近两年富源区块累计施工完成5口大井斜井,平均完钻井深7614 m,钻井周期200.65 d.通过对比区块已钻...     

元坝地区陆相地层钻井提速配套技术

四川盆地元坝气田天然气资源丰富,是中国石化的重点勘探开发区块,但钻速慢、钻井周期长是该区深井-超深井所面临的共同难题,该区域陆相侏罗系沙溪庙组-三叠系须家河组地层岩石致密、硬度高、可钻性差,此井段钻井周期约200 d,占全井钻井周期的45%,严重制约了钻井提速提效。为此,开展了扭力冲击器配合PDC钻头、涡轮配合孕镶金刚石钻头、气体钻井等新技术应用试验,在试验效果的技术经济分析基础上,提出了延长气体钻井应用井段和深度的方案;对于不宜开展气体钻井的钻井液井段,如侏罗系自流井组中上部以浅地层或钻井液密度较低的地层推荐采用扭力冲击器提速,自流井组中下部-须家河组地层推荐应用涡轮钻具提速的方案。YB27-1H等11口井第三次开钻的Φ314.1 mm井段平均进尺1 885.29 m,钻井周期缩短到166.18 d,较前期平均值缩短34 d。采用上述配套技术后,无论是钻井周期、日进尺均优于前期施工井,陆相地层提速提效取得了显著效果。     

塔河油田复杂地层钻井关键技术论证

塔河油田是中石化发展上游长板的主力油田,目前正处于增储上产期。但是由于其成藏复杂、储层埋藏深、钻遇地层多、多个区块地层复杂,对复杂地层的处理直接影响到钻井速度,乃至整个油田的勘探开发速度和产能建设。通过多年的技术攻关和钻井实践,西北油田分公司已经摸索出了一套针对诸多复杂地层的钻井工艺技术,有效地遏制了钻井事故的发生。文章详细介绍了塔河油田深井施工的主要技术难点和关键技术,分析了其复杂地层成因及应对措施。     

阿克纠宾项目:镶嵌“宝石花”的名片

如今,资源丰富的哈萨克斯坦在能源上与中国已经筋骨相连,形成互补型合作。全长2830公里的中哈原油管道,经阿拉山口直接通往中国的炼油厂。中亚天然气管道经哈萨克斯坦南部将"蓝金"送到中国的千家万户。     

硬地层稳压稳扭钻井提速技术

采用PDC钻头钻进硬地层时,如果破岩扭矩较小或波动幅度较大,易造成钻头恶性振动和钻头使用寿命短,从而导致机械钻速低和钻井周期长。因此,建立了PDC钻头破岩所需门限扭矩的计算模型,以门限扭矩定量计算为核心、平稳传递钻柱应变能为手段,形成了硬地层稳压稳扭钻井提速技术。该技术通过优化井眼尺寸、选用合适的钻头和冲击类辅助破岩工具,降低破岩门限扭矩和门限钻压;通过选择合适的井下动力钻具,为钻头提供足够的破岩能量;通过选用减振工具和优选钻井参数,降低振动,保证钻头运动平稳。稳压稳扭钻井提速技术在夏河1井古生界硬地层进行了现场试验,二叠系机械钻速提高485.6%、全井机械钻速提高70.4%,取得了显著的提速效果。研究结果表明,稳压稳扭钻井提速技术能够提高硬地层机械钻速,可为复杂地层钻井提速提供借鉴。      

缅甸凝灰岩地层钻井提速摸索与实践

缅甸X区块是中海油在缅甸陆地的一个风险勘探区块,该区块重点勘探区域位于火山岛弧带,但火山岛弧带的钻井存在一些技术难点:地应力高易坍塌;凝灰岩水化性强,稳定性差;地层倾角大易井斜;凝灰岩机械钻速低,导致钻井施工风险很大.这制约着该区域钻井速度的提高.为此,中海油缅甸公司开展了钻井提速提效技术攻关与实践,采取了井身结构优化、高陡构造防斜打快等技术措施,并应用了水力脉冲空化射流、改进型PDC钻头等新工具和新工艺,平均机械钻速提高20％,钻井时效提高近40％,钻井周期缩短30％.为进一步提高凝灰岩地层的钻井速度,提出了完善已有提速技术,研制或优选与之配套的钻井设备和工具的建议.     

孕镶金刚石钻头+高速螺杆钻井技术在元坝陆相高研磨性地层的应用

元坝陆相高研磨性地层岩石硬度大、可钻性差,前期的技术攻关试验在钻头选型、钻井新工具、新技术的探索方面虽然取得了一些进步,但效果还不尽人意,仍然是元坝陆相高研磨性地层钻井提速提效的瓶颈。为此,在总结前期钻井施工经验的基础上,开展孕镶金刚石钻头+高速螺杆钻井技术研究,优选出适用于高研磨性地层的孕镶金刚石钻头和与孕镶金刚石钻头相匹配的高速螺杆,并在YB12-1H、YB102-3H井开展了现场试验,自流井组地层机械钻速达1.04 m/h,较前期施工井机械钻速提高了52.94%,上三叠统须家河组机械钻速达1.18 m/h,较前期施工井机械钻速提高了73.53%,共计节约钻井周期46.35 d,节约钻井成本309.28万元,提速提效取得了显著成果。研究试验认为,该技术为元坝陆相高研磨性地层实现钻井提速提效寻求了一种新的途径。     

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。      

玉门油田鸭西区块钻井提速关键技术

为提高玉门油田鸭西区块钻井速度,降低事故复杂,结合地层特点和钻井过程中面临的地层倾角大、井眼轨迹控制困难、PDC选型难效果差、长裸眼段摩阻扭矩大、易卡钻、易井漏等技术难题,开展了钻头改型、井眼轨迹控制、减摩扭、钻井液体系优选、事故复杂防控等关键技术研究并进行现场试验。现场试验表明:改进后的PDC钻头性能稳定,机速高;优选的钻具组合和高效能螺杆能实现优快钻井达到提速目的;优化阳离子钻井液体系能有效预防事故复杂,保证有效携岩、井壁稳定和井眼润滑,助力钻井提速;优化井眼轨迹控制减摩减扭,降低摩阻扭矩,提高钻井速度。经研究形成的鸭西区块钻井关键技术为该区块的安全高效钻井提供了技术支撑。     

预探井杨柳1井钻井提速关键技术

杨柳1井为普光气田周边区块的一口预探井,设计井深5 850.00 m,因陆相地层软硬交错、倾角大、须家河组研磨性强和裂缝性地层发育等问题,导致钻井过程中存在提速困难、井身质量控制难度大、钻井液漏失量大等技术难题。为此,根据该井地层岩性特征,优选应用了泡沫/空气钻井技术以提高上部陆相地层机械钻速、“螺杆钻具+复合钻头”钻井提速技术以提高须家河组高研磨性地层机械钻速、预弯曲动力学防斜打快技术以提高井身质量、裂缝性地层防漏堵漏技术以提高堵漏成功率,确保该井顺利钻至井深5 890.00 m完钻,平均机械钻速2.77 m/h,与邻井相比有较大幅度的提高,且未出现严重的井下故障,减少了钻头使用量,缩短了堵漏时间,取得了良好的经济效益。杨柳1井实现了钻探目的,完善了该区块的地质资料,为今后该区块的钻井积累了提速经验。      

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。