川东北气液转换井壁稳定技术研究与应用

针对川东北地区在空气钻井后转化为钻井液钻井过程中因井壁掉块和坍塌,造成长时间大段划眼、测井遇阻、卡钻等复杂情况,研制了空气钻井后的转换钻井液。其耐温大于150℃,抗盐达饱和,抗石膏污染达2％,相对回收率96．0％。并开发了空气钻井后气液转化工艺,使转换钻井液的井壁稳定能力提高。空气钻井后转换钻井液技术在川东北地区P103-4和P102—1等井的应用结果表明,空气钻井后转换钻井液钻井顺利,转换过程中未出现井壁坍塌等复杂情况,井眼质量提高。     

元坝气田空气钻后气液转换新技术

空气钻井技术在川东北元坝区块陆相上部地层广泛应用,极大地提高了钻井速度,节约了钻井成本。但因受地质条件及井身结构的限制,在二开中完前须转换为常规钻井液钻进,为确保空气钻的提速成果,在分析空 气钻后井壁失稳机理及总结前期经验教训的基础上,提出了元坝地区空气钻后气液转换新技术及转换工艺,并在现场应用中取得良好的效果。     

川东北复杂地层气体钻井井壁稳定特征研究

川东北地区的上部陆相地层具有岩石致密坚硬、地层可钻性差、高陡构造应力关系复杂等地质特点,
采用常规钻井面临钻速低、周期长、经济效益差等难题。近些年来,在该地区上部陆相地层开始尝试采用空气钻井
技术,钻井速度得到大幅提高,在一定程度上解决了上述难题,但在气体钻井施工中,又出现了井壁稳定问题,成为
本地区推广气体钻井提速的瓶颈。研究了川东北地区空气钻井壁失稳机理,建立了井壁稳定预测方法,并对川东
北地区空气钻井井壁稳定性实钻案例进行了分析,表明预测方法与实际情况吻合,本研究结果对该地区开展气体
钻井适应性评价具有指导作用。     

空气钻井过程中的钻井液转换

近几年来中国石化集团公司在川东北地区的油气勘探取得了重大突破，但该地区地层可钻性差，机械钻速低，钻井施工周期长，影响了该地区的勘探开发速度。为此，中国石化南方分公司在该地区上部陆相地层采用了空气钻井技术，机械钻速有了很大的提高，但在空气钻井结束时循环介质仍要由空气转换为钻井液，因此钻井液的转换非常关键，钻井液体系的选择、钻井液的配制、钻井液的性能至关重要。介绍了川东北地区上部地层的岩性特点．钻井液技术难点，针对空气钻井的特点选择了合适的钻井液体系，优化了钻井液配方，现场应用表明，所选择的钻井液体系能满足川东北地区空气钻井的后续施工。     

气体钻井集成技术在元坝地区陆相地层的应用

气体钻井技术是解决复杂地层井漏、水敏性坍塌、可钻性差、钻速慢、周期长等问题的重要手段。为此,从地质特征及钻井技术难点入手,分析了川东北元坝地区陆相地层气体钻井技术适应性,集成了泡沫钻井、空气钻井、空气锤钻井、干法固井、气液转换等气体钻井技术进行应用,形成了针对元坝地区上部陆相地层出水、井壁垮塌、易井斜等井下复杂问题的预防、监测和处理的钻井技术。气体钻井综合集成技术的推广应用,使深度在3 100 m以浅地层的钻井提速难题得到了较好的解决,应用井平均施工周期节约29.75 d,缩短36.52％,为川东北元坝地区陆相地层钻井的提速增效提供了重要技术保障。     

气体钻井后井筒预处理井壁稳定技术

气体钻井技术在提高川东北地区陆相地层钻速、有效防止地层漏失等方面作用显著，但实践过程中存在气体钻井后气液转化过程中的井壁失稳等问题。分析了川东北地区气体钻井后井壁垮塌的原因，探讨了疏水性处理剂对地层岩石表面润湿特性的改变机理，进行了润湿反转剂配方优选和室内试验研究。在川东北地区的多口井进行现场应用后，井壁稳定性明显好转，气液转换时间缩短，初步形成了适合川东北陆相地层地质特点的气液转换井壁稳定技术。试验表明，井筒预处理技术可以提高气液转换施工过程中的井壁稳定性，有效避免泥页岩地层快速吸水失稳垮塌后井下复杂情况发生。     

大井眼泡沫钻井技术在川东北元坝29井的应用

川东北元坝地区的井位井眼尺寸大（Ф660.4 mm）,环空间距大,地层可钻性差,出水量多,井眼清洁难度高。如果使用常规钻井,钻井周期长,成本高。空气钻井虽然可以解决以上部分问题,但是由于井眼尺寸过大,携砂净化井眼能力不足。更为致命的问题是川东北地区地层水较丰富,导管、第一次开钻都会钻遇水层,导致空气钻井难以实施。提出用雾化泡沫钻井方式应对川东北元坝地区的上述难题,介绍了泡沫钻井的工艺特点并进行现场实验、应用,这将进一步提高川东北元坝地区复杂地层的钻井效率。     

普光气田空气钻侧钻技术应用

空气钻井技术已成为川东北地区上部地层提高机械钻速、控制井漏及井斜等复杂问题的常规技术。在实施空气钻井过程中,发生井下事故或复杂情况时,必要时采用填井侧钻处理。按常规的填井侧钻必须由空气钻井转换为钻井液进行侧钻,侧钻后,不能再进行空气钻井。为了解决这一问题进行了空气侧钻这一课题的研究应用。探索空气钻侧钻技术应用到处理井下事故和复杂情况,充分发挥空气钻进技术的速度优势,是非常必要的尝试 。通过技术研究,先后对普光303-1井在空气钻井过程中发生燃爆事故后的填井侧钻、普光301-2井的空气螺杆井眼绕障侧钻、新黑池1井的空气螺杆填井侧钻,三口井侧钻成功率100％。     

气体钻井转换钻井液井壁稳定技术

气体钻井可以提高机械钻速、预防井漏,川东北地区上部陆相地层采用该技术钻进,加快了施工速度,大大缩短了钻井周期.但在气体钻井结束,转换为钻井液钻进后经常出现井壁失稳问题.分析了川东北地区气液转换过程中井壁失稳的原因,主要是该地区复杂的地质特点、干燥井壁吸水和钻井液冲刷.针对干燥井壁吸水,提出以润湿反转剂作为前置液的技术措施;针对该地区的地质特点和钻井液冲刷制定了符合川东北地质特点的气液转换施工工艺.在P204-2井和其他井的应用结果表明,以润湿反转剂作为前置液的技术措施和制定的气液转换施工工艺能减少由气液转换井壁失稳造成的井下复杂情况,避免恶性钻井事故的发生.     

川东北泡沫钻井获得成功

2007年4月11日，氮气可循环泡沫钻井液技术在川东北分1井首次应用获得成功。滇黔桂钻井公司施工的分1井一开使用空气钻井，钻至井深110．34m后地层出水，导致无法继续实施空气钻井。通常情况下要改为常规钻井液钻进，而常规钻井液在该区上部地层钻速较慢。针对这一难题，     

空气钻井技术在老君1井的应用

为提高川东北地区的钻井速度．加快川东北地区的勘探进程．在该地区老君山构造的老君1井的钻井过程中．选择上部陆相地层进行了空气钻井技术试验并取得了成功，用时21d安全钻进2491，70m，机械钻速达到11．27m/h．较常规钻井提高了10倍．为以后该地区钻井提供了新的技术选择。从井壁稳定性、地层压力和地层产出物三个方面分析了老君1井在上部地层进行空气钻井的可行性，介绍了该井空气钻井的流程、设备和详细的实施过程．分析了空气钻井过程中存在的问题及该地区今后空气钻井急需解决的问题。     

分1井大井眼空气可循环泡沫钻井液技术

针对川东北地区上部地层砂泥岩互层频繁、硬度大、研磨性强、可钻性差,用常规钻井液机械钻速较幔,而园地层出水也无法顺利实施空气钻井的问题,研究了适合该地区上部地层钻进的空气可循环泡沫钻井液配方,并在分1井进行了应用.空气可循环泡沫钻井液钻进井段为103～938.5 m,平均机械钻速为4.48 m/h,其中429～840 m泥岩(夹砂岩)段平均钻速达5.83 m/h,比同条件下使用常规钻井痕的机械钻速提高4倍多;钻进中控制空气排量为80～120 m3/min,液体流量为3～7 L/s,满足了测斜、起下钻等作业的顺利进行,同时也保证了泡沫钻井顺利地转化为常规钻井.应用结果表明,该技术较好地解决了上部大井眼地层钻速慢及地层出水问题.     

微泡沫钻井液在川东北SX-1井的应用

川东北地区上部地层砂泥岩互层频繁,硬度大,研磨性强,可钻性差,采用常规钻井液方式的机械钻速较慢。由于上部地层含水量大,采用空气钻井时井壁易垮塌从而使该钻井方法的应用受到限制。针对该地区上部大井眼施工钻速慢、地层出水、井漏等问题,研制出一种微泡沫钻井液体系,该钻井液体系具有滤失量低、携岩能力强、利于井壁稳定的特点,已在SiX-1井的上部地层进行了现场应用,解决了大井眼地层钻速慢及易漏等问题。     

空气钻井侧钻技术在元陆1井的应用

空气钻井技术目前已经在中国石化普光、元坝等地区上百口井推广应用,成为工区上部陆相地层提速的主要技术手段,但在空气钻井过程中断钻具、井壁掉块的情况比较多,有时处理困难需要进行填井侧钻。前期通常是转换为钻井液体系按常规作业方式侧钻,与空气钻井相比,机械钻速慢、作业效率低。如果不转换钻井液在空气钻井条件下侧钻,将提高处理事故效率,延长空气钻井应用井段,显著提高钻井速度。元陆1井断钻具后成功实施了空气钻侧钻技术,取得了非常好的提速效果与经济效益,为该类事故的处理积累了经验。     

普光气田气体钻井钻井液转换技术

气体钻井能大大提高川东北地区普光气田的钻井速度,但由于陆相地层的不稳定性,在转换钻井液后地层极易发生垮塌,为此引入润湿反转技术和无渗透处理剂,并使用强抑制聚磺防塌钻井液体系。在空气钻后应用较多的钻井液体系主要为聚合物防塌钻井液、聚磺防塌钻井液体系或聚合醇封堵防塌钻井液体系,并在钻井液转化施工中采取了防漏、防塌技术措施,大大改善了井下状况,保证了井下安全。     

川东北地区泡沫钻井井壁稳定技术

在分析川东北地区上部陆相地层井壁失稳原因的基础上,提出了提高空气可循环泡沫钻井液井壁稳定能力的3种技术,即选用自行研制的两性离子表面活性剂AC-2作为发泡剂,当其浓度为0.5%以上即可满足气体泡沫钻井携液要求;增加析液能力,经过析液的泡沫可将60%～70%的多余液相分离;选用自主研发的井壁稳定剂YJB-1,提高泡沫基液的抑制性.通过7口井的现场应用,在提高井壁稳定方面取得了比较理想的效果,为空气泡沫钻井技术在川东北地区应用提供了广阔前景.解决了川东北陆相地层钻遇水层后的钻进问题和井壁稳定问题,缩短了钻井周期,降低了综合成本.     

气体钻井替换过程中保持井壁稳定的对策

针对气体钻井过程中地层出水、扭矩、摩阻过大或起下钻困难、影响钻井安全等复杂情况的发生而不得不转换成常规钻井液钻井的问题,通过对气液转换过程中工作液对井壁稳定的影响机理分析,由此而提出气液转换对钻井液性能要求,提出进行钻井液转换时可考虑先采用较低密度的钻井液,待钻井液在井壁形成滤饼后再提高钻井液密度平衡地层流体,所选用的水基钻井液可以考虑强抑制乳化防塌钻井液、非渗透钻井液、聚硅醇钻井液、设计者钻井液（designermud）、MEG钻井液和聚合物沥青钻井液。     

润湿反转剂的优选及在气体钻井中的应用

火北地区是新疆油田公司致密油勘探的重要战场之一,气体钻井技术是解决该区石炭系地层厚度大、可钻性差的有效方法。应用火北地区空气钻井井段获取的岩屑、相应钻井液及邻近对应地层获取的岩心,在室内从起泡性、表面张力、润湿反转能力、与钻井液配伍性和抑制性方面对润湿反转剂进行综合评价,最终给出了加量为1．5％的RSFZ-5配方适合于该地区地层。通过对几口探井的成功应用,表明优选的润湿反转剂完全满足该地区气体钻井气液转换工艺的要求。     

空气泡沫钻井技术在川东北QX-2的应用

川东北上部陆相地层为高陡构造,砂、泥、页岩互层频繁,硬度大,研磨性强,须家河组石英砂岩硬度达8级,可钻性差,漏层多,中下部地层破碎,井眼稳定性差,钻井中时常发生井漏,井漏后往往诱发井塌,并且漏失井段长,极易造成井下复杂,处理难度大。空气钻井作为陆相地层提速有效手段已得到认可。然而,空气钻井钻遇严重出水地层后,井底岩屑无法顺利返出,导致空气钻井无法实施。空气泡沫钻井技术为大幅度提高川东北上部地层机械钻速提供了有效的钻探手段,进一步拓宽了技术服务领域。空气泡沫钻井技术在川东北QX-2井的成功应用,不仅大大提高了机械钻速,缩短了陆相地层的钻井周期,有效解决了该工区“硬”、“斜”、“漏”三大技术难题,并且有效的避免了井下燃爆,为欠平衡钻井技术广泛应用拓展了新的空间。

     

元坝121H超深水平井钻井技术

元坝121H井是部署在四川盆地川东北巴中低缓构造带元坝Ⅰ块长兴—飞仙关组礁滩异常体南翼的一口超深水平井,完钻井深7 786.00 m,水平段长612m,是目前国内乃至世界上施工难度极大的水平井之一.钻井过程中,上部大尺寸井段成功应用了泡沫钻井、空气钻井、气液转换、液相欠平衡钻井等提速技术,针对深部高温高压地层,成功应用了旋转导向钻井、超深井侧钻、滑动导向钻井、抑制性聚磺封堵性防塌钻井液、金属离子聚磺混油防卡钻井液等技术,尝试应用了陆相地层PDC钻头+螺杆、水力脉冲空化射流发生器、涡轮+孕镶金刚石钻头等提速新工具,优选了高效PDC钻头+抗高温螺杆钻具、耐高温MWD,从而安全、优质、高效地完成了钻井施工,创造了世界陆上水平井钻井斜深和垂深最大2项世界纪录及多项国内新纪录,为国内外同类型超深水平井的钻探积累了经验.