苏53区块工厂化钻井完井关键技术

苏里格气田是国内最大的致密砂岩气田,苏53区块是该气田目前实施水平井整体开发的唯一区块。为提高该区块的开发效率,实现低成本开发,以前期实践和国内外工厂化作业先进经验为基础,通过强化区域地质研究,优化方案设计,加强施工管理,形成了适合苏里格气田工厂化作业的钻井完井技术。该技术主要包括水平井地质导向技术、钻井技术、储层改造技术等。地质导向技术主要通过完善地质模型和调整井眼轨迹,实现水平井准确入靶和高效钻进;钻井技术主要为优化井身结构及井眼轨道,优选PDC钻头和钻井液体系及设计钻机平移系统等;储层改造技术是根据区域地质特征及完钻参数,将体积压裂融入同步压裂,以提高储量动用。苏53区块通过实施工厂化钻井完井技术,水平井平均单井钻井周期比该区块常规水平井缩短15.98 d,平均单井储层钻遇率比该区块常规水平井提高4.9百分点,水平井平均单井产气量比该区块常规水平井高0.49×104 m3/d,其工厂化钻井完井技术可为国内非常规气藏水平井工厂化作业提供借鉴。      

中国石油西部钻探工程公司导轨移动打井首试成功

截至2013年4月12日,中国石油西部钻探工程公司国际钻井公司40019钻井队施工的玉门鸭K1-14井钻至1 029m。这是玉门油田鸭K区块应用导轨移动打井首试成功,标志着鸭K区块钻井工厂化作业拉开帷幕。鸭K区块是玉门油田今年的提速重要区域,也是中国石油天然气集团公司大位移井和水平井施工的试验田。玉门油田在鸭K区块部署26口井,其中有2个作业平台实施钻井工厂化作业。按照玉门油田公司安排,鸭K1-14井被选为第一个工厂化作业平台。这个平台设计3口井,每口井间距8m,使用钻机为ZJ50D电动钻机。     

苏53区块“井工厂”技术

苏里格气田是典型的低压、低渗透、低丰度致密砂岩气藏,储层物性差,单井产量低,经济效益差。为提高该气田的开发效果和经济效益,通过不断探索和实践,结合储层特点和钻井作业条件,建立了一套适合该气田的以"方案设计最优化、工程技术模板化、施工作业流程化、作业规程标准化、资源利用综合化和队伍管理一体化"为核心的"井工厂"作业模式。方案设计最优化包括地质方案、钻井方案和压裂方案的优化;工程技术模板化包含"1+2+2"钻头选型及与之相配套的技术模板;施工作业流程化就是按照流程批量钻不同井段和分批次进行连续压裂作业;作业规程标准化是为工厂化钻完井与压裂制订标准化的作业规程。"井工厂"作业提高了苏53区块的作业效率,缩短了钻井周期,节约了生产成本,仅用210 d就完成了一个平台13口井（10口水平井、2口定向井和1口直井）的征地建井场、钻井、完井、压裂、试气和投产等工作,而且13口井经过大规模同步体积压裂改造,有效地提高了单井产量。      

地质工程一体化在苏里格致密气藏开发中的应用

受低孔、低渗、低丰度等基本地质特征的影响,苏里格气田面临单井产量低、压力下降快等开发难题。为提高单井产量和气藏采收率,实现区块优质、高效开发,以地质工程一体化理念为指导,在苏10、苏11、苏53区块开展一系列技术研究和现场试验。工程地质一体化主要体现在以下几个方面:1确定区块开发方式。苏10区块以直井、丛式井开发为主,井间产能接替;苏11、苏53区块分别以丛式井和水平井开发为主,区域产能接替。2优化方案设计。通过地质工程结合,优化水平井方位、水平段位置、储层改造方式等参数,实现储层最大动用。3实现水平井工厂化作业。在苏53区块优选13口井(10口水平井)开展水平井工厂化作业,探索出了一套以"方案设计最优化、工程技术模板化、施工作业流程化、作业规程标准化、资源利用综合化、队伍管理一体化"为核心的工厂化作业模式。4侧钻水平井技术取得重大突破。2015年实施的2口侧钻水平井,平均砂岩钻遇率均超过90%,平均单井控制储量0.96×108m3,初期日产量接近6.0×104m3,实现了地质到工程的整体突破。5地面流程合理化。按着地面服从地下的思路,水平井整体开发达到了简化集输流程、便于管理、节省投资的效果。     

大牛地气田DP43水平井组的井工厂钻井实践

丛式水平井组技术能节约大量土地并提高单井产量,已在我国的复杂断块油藏开发中得到应用,但还未见在低渗透气藏开发方面应用的报道。为此,借鉴国内外油田、页岩气藏丛式水平井组开发的成功经验,在相关技术调研和气藏地质研究的基础上,在鄂尔多斯盆地大牛地气田进行了一个井场钻6口水平井的工厂化作业实践：①地面井位布置选用排状正对井网,水平段延伸方向与最小主应力夹角小于30°,相邻同方向井的水平段之间距离为500 m,以满足储层压裂改造裂缝延伸范围的要求;②钻机采用气动滑轨推动整体搬迁,优化井间距离;③由3台钻机一起钻进,每台钻机实施2口井,共同完成6口水平井钻井工作。现场试验结果表明：该丛式井组平均机械钻速达8.28 m/h,同比提高12.8%;平均钻井周期为47.7 d,同比缩短8.79 %;首次实现了集中打井、集中压裂、集中投产的集约化井工厂建设。结论认为：该开发模式可有效实现降本增效,符合超低渗透气藏开发理念,对同类气藏开发具有重要的借鉴意义。     

G0-7三维水平井井组工厂化钻井工艺

G0-7三维水平井组部署在长庆油田苏里格气田东南部,由1口直井、2口定向井、2口常规水平井、4口三维水平井组成,采用工厂化钻井作业"一字型"施工模式,3部钻机同时施工,每部钻机施工1口常规井和2口水平井。针对丛式井组施工难点,从防碰绕障、井身剖面优化、井眼轨迹控制、降摩减阻等方面制定一系列措施,形成"预分法"井眼防碰绕障、三维井剖面优化、三维井井眼轨迹控制及CQ-SP2钻井液体系等特色技术。该丛式井组水平井平均机械钻速达9.68 m/h,同比提高18.19%,平均钻井周期为55.67 d,比原有模式施工周期缩短8.82%。该井组工厂化作业顺利完成为长庆油田部署三维水平井井组工厂化作业提供了有力技术支撑。     

深层砂砾岩水平井组立体缝网压裂优化技术

深层致密砂砾岩储层盐227区块为厚层特低渗常压油藏,常规直井压裂效果差、建产难,单一水平井开发难以实现纵向厚层有效动用。借鉴国外页岩气工厂化开发理念,发展了"三层楼"工厂化整体压裂开发模式,即1套层系、3层开发,8口水平井组作为一个整体进行压裂,第一层为3口井,第二层为3口井,第三层为2口井,水平段长900~1 400 m,三层之间纵向跨度为80 m。综合考虑平面上同层井间、纵向上层间裂缝参数匹配,建立层间立体体积缝网,提高储量控制程度。通过优化施工参数,应用新型实时混配压裂液技术,配套泵送桥塞分段压裂工艺、裂缝实时监测技术,完成4个井组8口井87段的集中压裂,裂缝监测显示立体缝网基本形成。工厂化整体压裂平均施工周期比单一水平井压裂缩短50%,单井投产费用减少395.5万元。压裂后单井平均产油量11.8 t/d,为同区块直井的4倍以上,取得了良好的改造效果,为今后同类致密油储层的经济开发积累了经验。      

中国石油西南油气田公司储层改造技术强力支撑龙王庙组气藏开发

正近日,从中国石油西南油气田公司工程技术研究院对安岳气田磨溪龙王庙组气藏储层改造技术总结会上获悉,龙王庙组气藏在不到3年时间内完成的30口产能建设井全部试油获得高产,其中,28口单井测试日产气量超过100×10~4 m~3,6口单井测试日产气量超过200×10~4 m~3。30口井累计测试日产气4 506×104 m3,井均测试日产气150×10~4 m~3,试油成功率100%、高产井率100%,口口井“争气”。     

吉木萨尔致密砂岩油藏工厂化水平井钻井技术

为提高吉木萨尔致密砂岩油藏开发速度,降低钻井成本,满足大规模开发的要求,进行了致密砂岩油藏工厂化水平井钻井技术研究.根据吉木萨尔凹陷的地质特点及工厂化水平井的钻井和完井要求,将其设计为三开井身结构,并根据工厂化水平井钻井的特点制定井眼轨迹控制技术措施.在重点防碰井段利用Landmark软件进行防碰扫描,防止两井相碰.选用旋转导向钻具和螺杆+水力振荡器钻进定向井段和水平井段,以提高定向井段和水平井段的钻速.工厂化水平井钻井技术在吉木萨尔区块不同平台钻了8口水平井,井眼轨迹控制良好,与设计吻合度高,成功实现了防碰绕障,2#平台2口水平井各绕障115 m,3#平台1口井最大绕障265 m;与2012年所钻的3口井相比,造斜段和水平段的平均机械钻速分别提高了240.0%和125.9%.这表明,致密砂岩油藏工厂化水平井钻井技术可有效防碰、降摩减阻和提高机械钻速,能满足吉木萨尔致密砂岩油藏大规模开发的要求.      

盐227-1HF长水平段水平井井眼轨迹控制技术

砂砾岩油藏为典型的低孔特低渗透储层,采用直斜井压裂方式开采,油井产能低,储量动用低,常规技术开发效益不佳,为了提高单井产能而选用长水平段分段压裂的开发方式。介绍了胜利油田首口砂砾岩非常规长水平段水平井盐227-1HF井的地质、工程概况,探讨了钻井技术难点,给出了可行的钻井技术措施,包括钻具组合优选、井眼轨迹控制、钻头优选、钻井液技术优化以及水平段测量技术优选。为了提高水平段的钻井速度而采用欠平衡泡沫钻井液钻井,水平段平均机械钻速达到6.21 m/h,是邻井的3~4倍,压裂投产后单井日产油12 t,是同区块邻井的6~10倍。盐227-1HF井的开发创出了中石化泡沫钻井井深最深(4 591.00 m)、垂深最深(3 619.54 m)、井下施工温度最高(137℃)的3项纪录,达到了低渗透油藏高效开发的目的。     

海上低渗透油藏挖潜技术及其应用

为了对低渗透难动用储量进行开发,在文昌13-2油田ZJ1-1、ZJ1-3、ZJ1-7L油组,文昌13-1油田ZJ1-4U油组实施了钻长水平井技术提高产能;内挂井槽解决了海上平台空间、平台资源有限与实施挖潜的矛盾;对产能进行评价并优选开发井位及确定合理井距;运用电潜泵进行深抽采油,新增动用储量800×104 m3左右,累计日增油950 m3,指导了文昌15-1油田主力层ZJ1-4油组、文昌14-3油田ZH1-2等油组的开发。实践证明该套技术适合海上低渗透率油藏挖潜,为其他类似油藏的开发做了技术准备。     

大牛地气田长水平段水平井分段压裂优化设计技术

针对大牛地气田长水平段水平井压裂段数多、缝间干扰严重、压裂液滞留地层时间长且滤失量大、对地层伤害大、排液周期长等问题,采用油藏数值模拟、裂缝模拟及室内试验等技术手段,优化了裂缝参数、布缝方式、分段压裂工艺与施工参数,研究了压裂液同步破胶方法,形成了长水平段水平井分段压裂优化设计技术。该技术在大牛地气田进行了广泛的现场应用,盒1层21口水平段长度超过1 000 m的气井压裂结果表明:裂缝间距优化合理,后期生产没有出现明显的缝间干扰现象;施工参数与地层匹配性好,工艺成功率100%;压裂液同步破胶取得明显成效,基本达到同步破胶的目的;降低了地层滤失,提高了排液效果,压裂后自喷排液率达到50.0%以上;压裂措施有效率100%,平均产气量4.5×104 m3/d,产量增幅明显。现场应用分析表明,长水平段水平井分段压裂优化设计技术可大大提高大牛地气田特低渗透致密砂岩气藏的开发效果。      

钻井优化系统在国内非常规油气资源开发中的实践

相对于北美,国内非常规油气资源勘探开发起步较晚。页岩气勘探开发始于"十二五"初,致密油、致密气、页岩油勘探开发则始于"十三五"初,但在"十三五"期间得到了快速发展,特别是川渝页岩气藏、准噶尔盆地玛湖砾岩油藏、吉木萨尔页岩油藏已进入规模开发阶段,成为中国石油"十三五"末及"十四五"期间天然气和原油上产的最重要领域。与常规油气资源相比,非常规油气资源储层条件差,需要大规模"水平井+体积压裂"才能实现有效开发。然而,由于受钻机装备条件和水平井钻井工具性能,特别是理念和方法的限制,国内非常规水平井普遍存在钻井效率低、建井周期长的问题:一般垂深为2000~3000m、水平段长1500~2000m的水平井钻井周期为60~90天。而北美钻一口水平井基本都能控制在15~25天:一般垂深为2000~3000m、水平段长2000~3000m。国内一部钻机一年只能钻2~3口水平井,而在北美一部钻机一年能完成15~20口水平井。随着国内非常规油气资源的规模开发,钻机紧缺的矛盾日益突出,钻井效率已经成为严重制约国内非常规油气资源快速规模上产的瓶颈问题。北美大幅度提高水平井钻井效率的原因有管理和技术两大因素,其中技术主要表现在以下5个方面:一是钻机配套能力的不断升级;二是井下工具可靠性和稳定性的提升;三是大平台工厂化作业;四是远程实时支持与决策系统;五是系统优化钻井理念和方法的应用。2018年海峡能源股份有限公司与美国K&M钻井工程咨询公司合作,引进国际先进的系统优化钻井理念和方法,率先在川渝地区长宁页岩气藏和新疆玛湖砾岩油田开展了水平井钻井提速先导性试验,大幅缩短了建井周期,验证了系统优化钻井方法在国内非常规油气资源开发中的可行性。为了达到进一步推广的目的,2019年在玛湖砾岩油田开展区块提速试验,同样取得了显著的提速效果,进一步证明了系统优化提速理念和方法具有科学性、广普性和可复制性,是经验钻井向科学钻井迈进的重要实践,展示出了非常广阔的推广应用前景。     

丛式水平井井组压裂工艺技术研究及试验

为提高致密砂岩气藏的开发效益,基于储层工程地质特征、单井测录井、随钻伽马等资料,采用三维两相模型气藏数值模拟和全三维网络模型裂缝数值模拟相结合的方法,优化了丛式水平井井组的裂缝整体布局、裂缝参数和施工参数。盒1层、山1层和太2层的参数优化结果为:裂缝采用等间距交错布局,缝间距150 m,裂缝数量7~9条,裂缝半长150~200 m,裂缝导流能力30 D·cm;施工排量4.0~5.0 m3/min,前置液体积分数35%~40%,平均砂比21%~25%,单段加砂量35~45 m3。DP43H和 DPT-27 丛式水平井井组压裂后无阻流量分别达到77.6×104和73.2×104 m3/d,平均单井无阻流量分别为12.9×104和18.3×104 m3/d,比同层位邻井分别提高1.5和2.2倍,压裂施工时间比单井累计施工时间分别缩短11和17 d。研究结果表明,丛式水平井井组压裂技术是致密砂岩气藏提高单井产量、缩短施工周期、降低施工成本的有效手段。      

加拿大致密气藏长水平段工厂化钻完井技术

加拿大白桦地项目是中石油与壳牌合作开发的非常规致密气项目,该地区致密气的开发以长水平段的水平井为主,平均水平段长度为2 200 m,最长水平段长度达到3 600 m。采用工厂化钻完井技术施工,即批量钻井、批量压裂等新型钻完井作业模式,并配以高效实用的常规导向或高新的旋转导向钻井技术、高效PDC钻头和油基钻井液,不仅提高了作业效率,降低了作业成本,也更加便于施工和管理,特别适用于非常规油气资源的开发作业。     

“井工厂”压裂模式在大牛地气田的应用

为进一步加快大牛地气田利用水平井组开发天然气步伐,结合盒1气层改造的要求,在多级管外封隔器水平井分段压裂工艺的基础上,开展了井组压裂模式的研究。通过优化压裂设计,同时结合施工参数及裂缝监测结果对设计参数进行实时调整,形成了丛式水平井组“井工厂”压裂模式分段压裂工艺。在R井组6口水平井进行了现场试验,压后井组无阻流量达77.88×104 m3/d,成功探索出了适合致密砂岩气藏水平井组“井工厂”压裂开发的有效途径。