尼日利亚边际油田钻井实践及思考.pdf

第 3 8卷 第 5期 2 O 1 0年 9月 石 油 钻 探 技 术 P E I 、 R I EUM DRI I 1 I N TE【 ’ HN1 QUES Vo1 ． 3 8 NO ． 5 Se p．， 2 01 0 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 0 8 9 0 ． 2 0 1 0 ． 0 5 ． 0 1 9 尼 日利亚边 际油 田钻 井实践及 思考 冯江鹏 郭和 明 肖 超 田 璐 邢树宾 1 ．中国石化 石油工程技术研究院 ， 北京 1 0 0 1 0 1 ； 2 ．中国石化 国际石油勘探开发有 限公司 ， 北京1 0 0 0 8 3 摘 要 尼 日利亚 S t u b b C r e e k边 际油田的 S 5井在钻井过程 中 ， 井下复杂情况频繁 出现 ， 导致 二开侧钻 3次 ， 三开 又因键槽 卡钻无 法解卡再次侧钻 。分析认 为其原 因为 地层软 泥岩水敏性极 强 ； 硬 脆性 泥岩坍 塌压 力高， 掉 块严 重 ； 钻 井液性能不能 满足 安全钻 井的要 求 ； 定向井段 井眼轨 迹控 制得 不好 ， 井身质量 差 ； 钻 井主承 包商人 员 经验 不足 。该油 田在后 续井的钻井 中有针 对性地采取 了以下措施 用合 成基 钻 井液替代 水基 钻 井液 ； 提 高钻 井 液 密度 ； 控制 井眼轨迹 ， 提 高井 身质 量 ； 优 选钻 头； 更换 服 务 商和 现 场服 务 人 员。后 续 的 4口井 由于 采取 了以 上 技 术 措 施 ， 保 证 了 井 下安 全 ， 有 效 提 高 了钻 井 速 度 ， 缩 短 了钻 井 周 期 ， 加 快 了 S t u b b Cr e e k边 际 油 田 的 勘 探 开发 速 度 。 关键词 钻井；事故处理 ； 合成基钻 井液 ；井眼轨迹 ； 尼 日利亚；S t u b b C r e e k边 际油田； S 5井 中图 分 类 号 TE 2 8 文 献 标 识 码 B 文 章 编 号 1 0 0 1 0 8 9 0 2 0 1 0 0 5 0 0 8 6 0 4 Ni g e r i a’ S S t u b b Cr e e k M a r g i na l Oi l f i e l d Dr i l l i ng Pr a c t i c e a n d Th i nk i ng F e n g J i a ng pe n g Gu o He mi ng Xi a o Ch a o Ti a n Lu Xi n g S h u bi n 1 I S i n o pe c Re s e a r c h I n s t i t u t e o f Pe t r o l e u m En g i n e e r i n g， Be i j i n g， 1 0 0 1 0 1 ， Ch i n a； 2 ．S i n o pe c I n t e r n a t i o n a l Pe t r o l e u m Exp l o r a t i o n a n d Pr o d u c t i o n C o r p o r a t i o n， Be i j i n g， 1 0 0 0 8 3 ， Ch i n a Ab s t r a c t Dur i n g t he d r i l l i ng of W e l l S 5 i n Na g e r i a’ S S t ub b Cr e e k m a r g i n a l oi l f i e l d， do wn ho l e c o m p l i c a t e d c o nd i t i o ns o c c u r r e d f r e q ue nt l y a n d r e s ul t e d i n 3 s i d e t r a c k s i n s e c o nd s p ud， a nd s i de t r a c k i n t hi r d s p ud d ue t o pi p e s t u c k．Th e a n a l ys i s s h ows t h a t t he ma i n r e a s o ns a r e t he e x t r e me l y wa t e r s e n s i t i v e s o f t mud s t o n e f o r m a t i o n， br i t t l e m u ds t o ne wi t h hi gh c o l l a p s e pr e s s u r e， s e r i o us c o l l a ps e d ur i n g d r i l l i ng， d r i l l i n g f l u i d wh i c h c a n n o t me e t t h e s a f e t y r e q u i r e me n t s ， p o o r we l l t r a j e c t o r y c o n t r o l d u r i n g d i r e c t i o n a l d r i l l i n g ， p o o r we l l bo r e qu a l i t y， a nd l ow t e c hn i c a l l e ve l o f p r i me c o nt r a c t or p e r s on ne 1 ．The f o l l owi ng me a s ur e s we r e u s e d i n f ol l o w up we l l s， i n c l ud i n g us i n g s y nt h e t i c dr i l l i ng f l u i d s i ns t e a d o f wa t e r ba s e d d r i l l i n g f l u i ds ， i n c r e a s i ng mu d d e n s i t y， i mp r o v i n g we l l b o r e t r a j e c t o r y a n d we l l b o r e q u a l i t y， u s i n g d r i l l b i t s u i t a b l e f o r t h i s f o r ma t i o n ， a nd r e pl a c i n g s e r vi c e pr o v i d e r a n d f i e l d s e r v i c e p e r s o n ne 1 ． The a p pl i c a t i ons o f a l l t he s e i n t he f o l l o w u p 4 we 1 1 s e ns u r e d t h e we l l s a f e t y， i mpr o v e d t he ROP， s h or t e ne d t he d r i l l i n g c y c l e a nd a c c e l e r a t e d t he e x pl or a t i o n a n d d e v e l o p me n t p a c e o f S t u b b Cr e e k ma r g i n a l o i l f i e l d s ． Ke y wo r d s d r i l l i n g； a c c i d e n t t r e a t me n t ； s y n t h e t i c b a s e d r i l l i n g f l u i d； h o l e t r a j e c t o r y ； Ni g e r i a ； S t u b b Cr e e k 0i l f i e l d； W e l l S5 S t u b b C r e e k边际 油 田位 于 尼 日利亚 尼 日尔 三 角洲 OML 一 1 4区块 与 O MI 一 1 3区块 的接 合部 ， 面积 4 2 k m。 。该 油 田是 中国 石 化 在 尼 日利 亚 投 人 钻 井 施工 的首 个 区块 ， 由 于对 地 下情 况 不 是 非 常 熟 悉 ， s 5井在钻 井过程 中频繁 出现 井下 故障 或 事故 ， 导致 多次卡钻 、 爆 炸 松 扣 和 填 井 侧 钻 ， 历 时 1 2 8 d才 完 钻 。之后 转入 试油 和完 井作业 ， 获得 良好 油气显示 。 针对 s 5井钻井过程中出现的井下故障或事故 ， 认真 总结分 析 了 S 5井 的钻井 实践 以及地 层特 点 ， 提 出 了 收 稿 日期 2 0 1 j 一 2 5 ； 改 回 日期 2 O 1 O - 0 8 1 0 作 者 简 介 冯 江 鹏 1 9 7 0 ． 男， 河 南郑 州人 ． 1 9 9 3年 毕 业 于 江 汉石油学院钻井工程专业 ． 高级工程 师． 主要从事国际石油勘探项 目 管 理 及 支持 工作 联 系方 式 f 0 ㈤剐 9 8 8 ,3 1 ． f c l g j i ． s g k y a s i n o t C O Il l 大井 径 4 7 9 ． 8 mm， 最大井径 扩大 率达 1 2 2 ． 3 。 3 ． 3 钻 井液 性能 不能满足 要 求 S 5井在 设 计 之 初 ， 借 鉴 了该 油 田 以 往 钻 井 资 料 ， 采用了较低密度的钻井液 ， 井下故障发生后， 提 高了钻井液密度 ， 井眼失稳情况得到缓解。该井三 开时出于保护油气层的考虑 ， 钻井液初始密度也 比 较低 ， 只有 1 ． 2 0 k g ／ L， 而三开上部泥页岩与二开底 部泥页岩是同套地层 ， 因此出现了一样 的井下故障。 由此可 知 ， 水 基钻 井 液 滤失 引 起 的泥 岩水 化 及 偏 低 的钻井 液密度 ， 无 法 平 衡 硬脆 性 泥 页岩 地 层 的 坍塌压力， 从而引起井壁坍塌 ， 是 s 5井发生井下故 障的 主要 原 因 。 3 ． 4定 向井 井眼轨 迹控制 差 频繁 出现 的井 下故 障 ， 除 了 钻井 液 问题 引起 的 垮塌缩 径之 外 ， 井 眼轨 迹差 、 全角变 化率 大也是 一个 主要 原 因 。从测 斜 数据 看 ， 有 的地 方全 角 变 化率 比 设计 大 了一倍 多 ， 多处 井 眼 的 狗腿 严 重度 过 大 。最 大 井 斜 角 也 超 出 设 计 8 ． 7 1 。 ， 说 明 井 眼 轨 迹 控 制 较差 。 s 5 井 定 向 工 程 师 钻 井 经 验 不 足 ， 在 钻 井 过 程 中 ， 长时 间采 用 滑 动 方 式 钻 进 ， 机 械 地 复 合 设 计 曲 线 ， 不停地 调整井 斜 方 位 ， 造 成 了大量 的 狗腿 ， 不 但 影 响 了井 眼轨迹 的平 滑 ， 而且 易 造 成 阻卡 或 键槽 卡 钻 。表 1为该井 定 向井段 井眼轨迹 数据 。 井深／ m 进尺／ m 滑动钻进进尺／ m 井斜角／ 。 方位角／ 。 全角变化率／ 。 3 0 mI 1 9 8 5 ． 7 2 1 01 4 ． 6 8 1 1 5 7 ． 9 4 1 2 4 4 ． 8 O 1 41 5 ． 8 O 1 61 6 ． 3 5 1 73 1 ． 5 7 4 ． 6 7 4 ． 3 6 5 ． 0 4 5 ． 5 1 5 ． 2 4 4．33 3 。 9 5 3 ． 5 钻 井主 承包 商人 员的经 验不 足 承担该井施工的井 队是新组建的， 部分重要 岗 位人员 经验 不 足 。同 时 因为 尼 日利 亚 政 策 的 限制 ， 大部分操作工人都是附近的农民， 之前没有一点钻 井常 识和操 作经 验 ， 尽 管在 开钻前 进行 了一些 培训 ， 但显 然无法 在短 时 间内成 为熟练 钻井工 人 。一 开过 程 中发生 的井下 落 物 ， 以及 三开 键 槽 卡钻 都 是 因 为 操作 失误造 成 的 。 4 防止 出现井 下故 障的措施 4 ． 1 应 用合 成基钻 井液体 系 针对 DML 一 1 3区块 地 质条 件 复杂 、 泥 岩水 敏 性 强 、 钻 井 中 造 浆 严 重 、 水 化 膨 胀 明显 、 容 易 导 致 泥 岩 吸水 缩径 ， 同时 硬 脆 性 泥 岩 坍 塌 压 力 高 、 垮 塌 严 重 的地 层 特 点 ， 在 后 续 钻 井 二 开 后 的复 杂 地 层 钻 进 中使 用 了合 成基 钻 井液 。合 成基 钻 井液 配 方 为 基础 油 0 ． 1 5 主乳 化 剂S y n v e r t l 0 ． 1 5 ％辅 乳化剂 S y n v e r t l l 3 ． 0 0 增 黏 剂 0 ． 2 0 降滤 失 剂 S y n v e r t FLG4 - 0 ． 0 5 润 湿 剂 S y n v e r t TWA 0 ． 0 5 流型调 节剂 S y n v e r t L E M0 ． 2 0 生石灰 1 ． 5 O 氯化 钙水 。 合成基钻井 液具有 良好 的流变性 能和润滑 性能 ， 一 般 AP I 滤失 为 0 ， 高 温 高压 滤失 量为 2 ～3 mL ， 且 滤 出物 为纯 油 。由 于整 个 钻 井 过 程 中 与地 层 接 触 的流 体 是油 ， 因此 ， 合 成 基 钻 井 液 可有 效 避 免 软 泥 岩水 化 膨胀 、 硬脆 性 泥 岩 吸水 产 生 坍 塌 掉 块 ， 且 合 成基 钻 井 液 具 有 良好 的 润 滑 性 ， 可 有 效 防 止 起 下 钻 阻卡 [ 2 1 0 ] 。 现场使用 的合成基钻井液的主要性能为 密度 1 ． 3 k g ／ L ， 漏 斗黏 度 7 0 s ， 塑性黏 度 2 3 mP a S ， 动切 力 1 3 P a ， 静切力 4 ． 5 ／ 5 ． 5 P a ， HT HP滤失量 3 mL， 泥 饼 厚度 1 mm， 含 砂微 量 ， 含 油 6 0 ． 5 ， 含 水 2 4 ． 5 ， 固相含量 1 5 ％， 氯 化钙 质量 分 数 2 8 ， 油 水 比 7 1 2 9 ， 氯离 子 质量 浓 度 6 4 0 0 0 g ／ L， 碱 度 1 ． 0 ， 过 量石 灰 1 ． 3 ， 破乳 电压 4 4 5 V。 4 ． 2 提高钻井液密度 s 6井 3 1 1 ． 1 mm井眼段使用合成基钻井液钻 进 ， 钻 至井深 9 2 9 ． 3 4 1T I 时开 始定 向钻进 ， 为 检 验更 换为合成基钻井液后 的井下情况改善程度 ， 确认合 他嬲 m 誊弟 期 冯江鹏等 尼 日利亚边 际油 田钻 井实践及 思考 成基钻 井 液的 防塌性能 ， 钻井 液 密度 没有 提高 很快 ， 钻至井深 1 5 5 6 m 时 出现 了起钻 困难 ， 后来 在下 钻过 程中也 出现遇 阻现 象 ， 随 即进 行 了划 眼 处理 ， 处 理井 下故障用时 4 d 。逐 步将钻井液 密度 从 1 ． 0 8 k g ／ L提 高至 1 ． 2 8 k g ／ I ， 没 有 再 出 现 坍 塌 掉 块 和 井 眼 不 稳 定现象 ， 直 至完钻 井下 一直 正常 。 4 ． 3控 制 井眼轨 迹 ， 提 高 井身质 量 井 眼 轨 迹 控 制 在 边 际油 田钻 井 中 始 终是 个 难 点 。鉴 于尼 日利亚 不 允 许 选 用 国 际大 公 司 服 务 ， 而 本 土服务 公 司的技术 水平 有 限 ， s 5井 井 眼 轨迹 控制 得 不好 ， 井身质 量较 差 。S 5 井 之 后更 换 了定 向井 承 包商 ， 在后 续钻 井 中井 眼 轨迹控 制得 较好 ， 井身 质量 得 到了提 高 。 4 ． 4选择 合适 的钻头 高 质量 、 适应 地层 特点 的钻头 是提 高机 械钻 速 、 降低钻井成本的重要手段。借鉴在该区块开发多年 的壳牌公 司 的钻头 选 型 经 验 ， 选 择适 合 边 际油 田地 层 岩性 的 P D C钻 头 。在 后续 井 的钻 井 中选 用 了 贝 克 休 斯 公 司 的 j 5 3 1 1 ． 1 mm HC M6 0 7 M3 2 3 和 2 1 5 ． 9 mm HC M6 O 7 M3 2 3 P DC钻 头 ， 效 果 明显 ， 钻完 相应 井段 时钻 头 的磨 损 极 小 ， 每 只 钻 头 都 可 以 使用 2井 次以 上 。 4 ． 5更换钻 井服 务商 和现 场服 务人 员 尽 管有 尼 日利 亚政 策 的限制 及 当地 合作 伙伴 的 干扰 ， 项 目部 还是逐 渐 更 换 了部 分不 合 格 的现 场 服 务工程 师和承 包 商 。 同时 ， 要 求 钻井 主承 包 商 提 高 作业 人员技 术水 平 ， 要 求 钻机服 务商 更换 合格 、 经验 丰 富的现 场操 作和管 理人 员 。 5 结论 与建议 1 在 一个新 区块 钻第 一 口井 时 ， 在技 术 和工 艺 方 面必 须要 足够 的重 视 ， 并 且 要 能 得 到及 时 有 效 的 技 术支持 。 2 钻 井 现 场必 须 配 备 技 术水 平 高 、 业 务 熟 练 、 协调 组织能 力强 的 监 督 ， 以利 于钻 井 施 工 安 全顺 利 进行 。 3 加 强对 技 术 能 力有 限 的 当地 技 术 服 务 商 的 管理是保 障 钻井 安全 顺 利 进 行 、 保 证井 身 质 量 的很 重 要 的一 个方 面 ， 同 时还 要 重 视 和 强化 钻 井 技 术讨 论 会 的作 用 。 4 现场 管理 人 员 和 技 术 人 员 之 间 需 要有 充 分 的交流 、 沟 通和 协调 。 [ 1 ] E 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 参 考 文 献 屈沅治 ， 孙金声 ， 苏义脑． 新型纳米复合材料 的膜效率研究[ J ] ． 石 油 钻 探 技 术 ， 2 0 0 8 ， 3 6 2 3 2 3 5 ． Qu Yu a nz h i ， Su n J i n s h e n g， S u Yi n a o ．S t u d y o n me mbr a n e e f f i c i e n c y o f a n e w n a n o c o mp o s i t e [ J ] ． P e t r o l e u m Dr i l l i n g Te c h n i q u e s ， 2 0 0 8， 3 6 2 32 3 5 ． 耿娇娇 ， 鄢捷年， 李 怀科 ， 等． 具 有恒流变 特性的深水 合成基钻 井液[ J ] ． 石油钻探技术 ， 2 0 1 0 ， 3 8 2 9 1 9 4 ． Ge n g J i a o j i a o， Ya n J i e n i a n，Li Hu a i ke ，e t a 1 ．S y n t h e t i c b a s e d d r i l l i n g f l u i d wi t h c o ns t a n t r h e o l o g y u s e d i n d e e p wa t e r d r i l l i n g [ J ] ． P e t r o l e u m D r i l l i n g T e c h n i q u e s ， 2 0 1 0 ， 3 8 2 9 卜9 4 ． 王松 ， 宋 明全 ， 刘二平． 国外深水钻井液技术进 展_ J ] ． 石油钻探 技 术 ， 2 0 0 9， 3 7 3 8 - 1 2 ． W a n g S o n g， S o n g M i n g q u a n， Li u Er p i n g ．I e v e l o pme n t o f f o r e i g n d e e p wa t e r d r i l l i n g f l u i d[ J ] ．P e t r o l e u m D r il l i n g Te c h n i q u e s ， 2 0 0 9， 3 7 3 8 - 1 2 ． 王越之 ， 罗春芝 ， 施建国， 等． 合成基钻井 液储层保 护技术研 究 [ J ] ． 石油钻探技术 ， 2 0 0 3 ， 3 1 1 3 卜3 2 ． Wa n g Yu e z hi ， L u o Ch u n z h i ， S h i J i a n g u o， e t a 1 ．S t u d y o n s y n t h e t i c d r i l l i n g f l u i d s f o r r e s e r v o i r p r o t e c t i o n[ J ] ．P e t r o l e u m Dr i l l i n g Te c h ni q u e s， 2 0 0 3， 3 1 1 31 3 2 ． 张琰． 合成 基钻井 液发展综 述 [ J ] ． 钻 井液 与完井 液， I 9 9 8 ， 1 5 3 28 - 31 ． Z h a n g Ya n ．Re v i e w o n t h e d e v e l o p me n t of s y n t h e t i c b a s e d d r il l i n g f l u i d s [ J ] ． Dr i l l i n g F l u i d C o mp l e t i o n F l u i d ， 1 9 9 8 ， 1 5 3 28 3 1 ． [ 6 ] 罗跃 ， 王志龙 ， 梅平 ， 等． 合成基钻 井液技术研 究进展 [ J ] ． 湖北 化 工 ， 1 9 9 9 ， 1 6 2 9 - 1 0 ． Lu o Yu e ， W a n g Zh i l o n g。 M e i P i n g， e t a 1 ．De v e l o p me n t i n r e s e a r c h o f s y n t h e t ic d r i l l i n g f l u i d s [ J ] ． Hu b e i C h e mi c a l I n d u s t r y ， 1 9 9 9 ， 1 6 2 9 - 1 0 ． [ 7 ] 肖稳发 ， 向兴金 ， 罗春 芝 ， 等． 合 成基 钻井 液体 系 的室 内研究 l J ] ． 钻采工艺 ， 2 o o o ， 2 3 3 7 8 8 1 ． Xi a o W e n f a， Xi a n g Xi n g j i n， Lu o Chu n z h i ，e t a 1 ．I a b o r a t o r y s t u d y o n s y n t h e t i c b a s e d mu d s [ J ] ．D r i l l i n g 8 - P r o d u c t i o n Te c h n o l o g y， 2 0 0 0， 2 3 3 7 8 81 ． [ 8 ] 向兴金 ， 肖稳发 。 罗春芝 ， 等． 醚基钻 井液 的室 内研究[ J ] ． 钻井 液 与 完 井 液 ， 1 9 9 8 ， l 5 6 3 - 6 ． Xi a n g Xi ng j i n，Xi a o W e nf a，I u o Ch u n z h i ，e t a 1 ．La h o r a t o r y s t u d y o n e t h e r b a s e d r i l l i n g f l u i d E J ] ． D r i l l i n g F l u i d＆ Co mp l e t io n FI u i d， 1 99 8。 1 5 6 3 - 6 ． [ 9 ] 许明标 ， 邢耀辉， 肖兴金 ， 等． 酯 基钻井 液性能研究 [ J ] ． 油 田化 学 ， 2 o o 1 ， 1 8 2 1 O 8 一 l 1 o ， 1 o o ． Xu Mi n g bia o， Xi n g Ya o h ui ， Xi a o Xi n g j i n， e t a 1 ． A St u d y o n p e r f o r ma n c e p r o p e r t i e s o f e s t e r b a s e d r i l l in g f l u i d[ J ] ． Oi l f i e l d Che mi s t r y， 2 0 01 ， 1 8 2 1 0 8 1 l 0， 1 0 0 ． [ 1 O ] 任丽荣 ， 张琰． 酯基钻井液页岩抑制性研究[ J ] ． 钻井液 与完井 液 ， 2 0 0 1 ， 1 8 3 1 2 - 1 4 ． Re n I i r o n g． Zh a n g Ya n． I nh i b i t i v e a b i l i t y of e s t e r b a s e d d r i l l i n g f l u i d [ J ] ． D r i l l i n g F l u i d C o mp l e t i o n F l u i d ， 2 0 0 1 ， 1 8 3 ] 2 -1 4