超深井钻井技术研究及工业化应用

陆上油气勘探开发正向着超深层领域发展,中国石化钻遇的超深井普遍存在着压力系统复杂、地层岩性复杂、储层流体复杂、工程力学复杂等工程地质特征。钻井工程面临着设计优化难、施工风险大、钻井速度慢、工程质量控制难度大等技术问题。在钻井施工中表现为钻井周期长、复杂情况和故障多、工程投资大,甚至有些井难以钻达目的层。2005年以来,中国石化石油工程技术研究院联合石油高校、油田企业组成“产—学—研”攻关团队,以川东北、塔里木盆地超深层油气勘探开发为依托,紧密围绕“优质、安全、高效”攻关目标,强化室内模拟和理论分析,加强以新型工具和新材料为载体的技术攻关,强化技术集成应用,研究形成了多信息综合反演钻井地质环境因素精细描述技术、基于钻井工程风险评价的井身结构优化设计方法、大尺寸井眼气体钻井及流体安全转换技术、高效破岩工具及配套技术、基于常规导向的超深水平井井眼轨迹控制技术、超高温及超高密度钻井液技术、高酸性气田胶乳防气窜水泥浆固井技术等7项技术创新成果,并开展了现场试验及工业化应用,形成了超深井钻井配套技术,使我国超深井钻井技术跨入了世界先进行列。     

超深井钻井技术研究及工业化应用

陆上油气勘探开发正向着超深层领域发展,中国石化钻遇的超深井普遍存在着压力系统复杂、地层岩性复杂、储层流体复杂、工程力学复杂等工程地质特征。钻井工程面临着设计优化难、施工风险大、钻井速度慢、工程质量控制难度大等技术问题。在钻井施工中表现为钻井周期长、复杂情况和故障多、工程投资大,甚至有些井难以钻达目的层。2005年以来,中国石化石油工程技术研究院联合石油高校、油田企业组成"产—学—研"攻关团队,以川东北、塔里木盆地超深层油气勘探开发为依托,紧密围绕"优质、安全、高效"攻关目标,强化室内模拟和理论分析,加强以新型工具和新材料为载体的技术攻关,强化技术集成应用,研究形成了多信息综合反演钻井地质环境因素精细描述技术、基于钻井工程风险评价的井身结构优化设计方法、大尺寸井眼气体钻井及流体安全转换技术、高效破岩工具及配套技术、基于常规导向的超深水平井井眼轨迹控制技术、超高温及超高密度钻井液技术、高酸性气田胶乳防气窜水泥浆固井技术等7项技术创新成果,并开展了现场试验及工业化应用,形成了超深井钻井配套技术,使我国超深井钻井技术跨入了世界先进行列。     

大港油田优快钻井配套技术研究

大港油田深井、超深井提速困难主要是由于馆陶组厚层底砾岩和沙河街组致密泥岩的岩石可钻性差、深部油气藏存在异常高温、高压现象,且钻井液具有高密度和高粘度的特点。为探索适合大港油田的深井、超深井优快钻井配套技术,结合滨深24-5-27井的钻井实例展开了研究。通过优选钻井液体系、应用精细控压钻井技术,以及高效PDC钻头+螺杆马达复合钻井技术,实现该井完钻井深4510 m,钻井周期36天,全井平均机械钻速为11.56m/h的快速钻井效果。研究结果表明,该井钻井周期的缩短主要得益于全井机械钻速的提高,以及生产组织的有序衔接和保证。相对所在区块的历史指标井,该井机械钻速提高15.27%,二开和三开的生产组织时间缩短31.68%,钻井周期缩短18.78%。该优快配套钻井技术可为大港油田高效开发深部油气藏提供工程技术保障。     

气体钻井技术在九龙山地区的应用

四川盆地九龙山地区钻进时机械钻速低,部分深井平均机械钻速仅1.53m/h,严重影响了勘探开发效益。气体钻井技术是当前提高机械钻速的最为有效的方法之一,曾在川渝地区其他构造上取得较好的提速效果,但它的应用要受到地质条件约束。利用测井资料对井壁稳定性、地层流体侵入等问题分析,评价九龙山气体钻井的可行性,结合气体钻井先导试验,确定了适合气体钻进的井段。在后续的实践过程中形成了气体钻井提速配套技术方案,广泛地应用于九龙山地区。目前,在该地区利用气体钻井技术以6.6%的时间就可完成48.28%的进尺,并在提高单只钻头进尺、节省钻头用量方面起到了显著的效果。     

超深井钻井技术进展研究

超深井钻井技术是油气资源勘探开发的关键技术之一。同时，也是开发深部地热能和地质资源、开展大陆科学钻探计划的重要途径。主要回顾和讨论超深井钻井技术取得的进展，重点介绍了超深井钻井的历史发展情况、垂直钻井系统、有线钻杆技术和钻头技术的研究和应用情况。最后对深井钻井技术进行了简要总结和展望。     

元坝地区超深井优快钻井关键技术及应用

元坝地区地质年代古老、研磨性强、可钻性差,同时深部地层压力系统复杂、密度窗口窄,钻进过程中容易出现漏、塌、斜、卡等复杂情况,机械钻速低、施工周期长,严重影响了元坝气田的勘探开发进程。首先深入分析了元坝地区不同地层岩性特点及复杂压力分布情况,通过开展气体钻井、液相控压钻井等钻井新技术的应用研究、TorkBuster扭力冲击器、孕镶金刚石钻头等新型破岩工具的现场试验,以及超深井固井技术的研发与应用,形成了适合元坝气田复杂地质条件的超深井优快钻井综合配套技术,对于今后元坝地区复杂超深井的钻井施工具有重要指导意义。     

石油钻井的学科特点与技术展望

阐明了石油钻井工程的学科特点,指明了石油钻井的发展趋势与内在动力,并对21世纪石油钻井技术进行了展望,论述了高温高压钻井、深井超深井钻井、特殊工艺钻井及三维可控与可视化钻井等技术系列的重要意义.     

古深3井非目的层井段气体钻井设计与实践

古深3井是部署在松辽盆地西部断陷区古龙断陷敖南凹陷的一口风险预探井,目的层为营城组,在3180～4460 m非目的层井段实施气体钻井,层位为泉一段～登一段,总进尺1208.72 m。通过地层出水预测,结合气体钻井的特点,对井身结构设计、钻具组合设计、钻头及参数优选以及注气排量设计等进行了优化设计,同时优化钻井工艺,采用气液转换,机械钻速达6.36 m/h,比邻井古深1井同层位常规钻井平均机械钻速1.40 m/h提高了4.54倍,缩短了钻进周期43.56天,提速效果明显。同时创造了气体钻井单只钻头进尺674.87 m和单只钻头使用时间101.88 h的新纪录。     

近年来国外钻井技术的主要进步与发展特点

详细介绍了国外在深井、超深井钻井技术,导向钻井技术,随钻测量技术,新型钻井液护壁堵漏技术,钻孔采矿技术,声波钻进技术和天然气水合物钻井技术方面的主要进步与发展特点。     

普光105丛式井平台井身结构的设计与应用

分析了丛式井在解决普光气田地质不确定、地表环境复杂等问题方面的技术优势。在对普光气田井身结构必封点分析的基础上,确定了各层套管下深范围,以此为据,优化出适用于普光气田水平井的2套井身结构方案。以普光105丛式井平台为例,分别对普光105-1水平井和普光105-2井的井身结构进行了优化设计,并对其钻井施工效果进行了总结与分析。应用实践证明,丛式井有助于缩短该地区的钻井周期、降低复杂失效、提高钻井速度,具有较为广阔的应用前景。     

页岩气微地震浅井工程施工技术研究与应用

我国页岩气勘探开发还缺乏相关的管理经验和关键技术,特别在微地震监测技术方面还处于探索研究阶段。为了保证微地震监测成果的可靠性,在页岩气微地震浅井工程施工技术方面开展了一系列研究工作,包括优选施工设备,优化钻具级配、钻进工艺、水泥浆液参数设计和固井工艺方案,并在四川泸县、三台、内江、珙县等页岩气微地震浅井工程施工项目的应用中取得了满意的效果。     

区域瓦斯超前治理大功率定向钻进装备与技术

针对当前超长走向工作面区域瓦斯超前防治需求,以及常规定向钻孔孔深浅、效率低、覆盖面积不足的问题,提出采用先进的国产大功率定向钻进装备及技术进行区域瓦斯治理定向长钻孔施工。形成基于ZDY12000LD定向钻机、BLY390/12泵车、随钻测量系统及复合定向钻进工艺的完整配套装备及技术。通过现场试验表明,完成6个定向长钻孔主孔及7个主分支孔,最大孔深达1 521 m,孔径达到φ120 mm,平均成孔周期8.85 d,平均进尺211.6 m/d,相较于常规定向装备钻进速度增加30%以上,显著提高顺层定向长钻孔钻进效率,对加强煤矿区域瓦斯超前治理具有重要意义。     

泡沫钻井在大牛地气田盒1气层的应用

为有效解放气层,且对应用欠平衡技术开发大牛地气田盒1气藏进行经济技术评价,在盒1气层开展了氮气泡沫欠平衡钻井试验,实现了全过程欠平衡,有效保护了储层,机械钻速较常规水平井大幅度提高,为大牛地低渗气田的开发提供了技术储备。     

气体钻井计算模型及应用软件的编制

气体钻井技术因其钻速快等优点得到广泛的应用，是水平井钻井技术之后另一个钻井技术发展热点。介绍了气体钻井计算模型的建立及其应用软件的编制，结合现场实践，对气体钻井理论模型进行了分析。     

松藻煤矿下保护层瓦斯综合治理技术研究

抽放是瓦斯治理之本,为了提高邻近层工作面瓦斯抽放量,降低风排瓦斯量,对抽放钻场加强管理:在+100四石门深钻场进行岩石截流钻孔施工10个孔,孔深50m以上,孔间距7m,施工不同倾角的钻孔。在各钻场施工期间加强钻场支护,当采面过钻场后进行水泥枕木支护及钻孔维护,改进钻场瓦斯抽放管道连接方式,防止死弯现象发生。     

九龙山某井气体钻井技术及事故处理实践

九龙山地区上部地层存在井漏、垮塌的可能,中部地层研磨性强、可钻性极差,下部地层存在多产层多压力系统并可能会钻遇异常高压。为了应对异常情况、缩短钻井周期、节约处理成本,龙某井设计从350～2000 m使用气体钻井。空气钻井钻至1170.28 m后地层出气,甲烷浓度超过6%,后改用氮气钻进,钻至1868 m时出现井壁垮塌和钻具阻卡,随后停止气体钻进。记录了钻进过程中返出主要气体的浓度变化情况和异常情况处理措施,实践表明,气体钻井在防止井漏、钻遇地层出气(不含H2S)、异常压力等复杂情况具有常规钻井无法比拟的优势。     

小直径特深孔绳索取心口径系列及钻柱方案

现行绳索取心口径系列主要适用于3000 m以内浅钻孔。在4000 m左右的特深孔绳索取心钻进中,存在一定的技术"瓶颈",如地层复杂,甚至无法安全钻达设计深度。论证3000~5000 m特深孔绳索取心合理口径系列和钻柱方案是为特深孔成套钻探装备研制、绳索取心钻具开发提供技术依据的重要前期工作,也是一项公益性和开放性的技术工作。简述了特深孔绳索取心口径系列及钻柱方案的初步设想,期望国内钻探专家、一线技术人员广泛参与,进一步论证。     

S/D-2井欠饱和盐水钻井液技术

S/D-2井在井深2480 m以后钻遇了大段复杂的盐膏层,由于盐的溶解而造成井径扩大及盐析而结晶造成卡钻。针对上述问题,应用了聚磺欠饱和盐水钻井液体系,解决了钻遇盐膏层后的井壁失稳、钻井液污染等技术问题。详细介绍了该井聚磺欠饱和盐水钻井液的应用技术。