LG地区X井快速钻井配套工艺技术.pdf

第 2 9 卷第 1 O 期 天然气工业 L G地 区 X井快速钻 井配套 工艺技术 * 晏 凌 胡卫东 陈怀高 刘德平 陈云 坤 中国石油 天然 气集团公司川庆钻 探工程公 司 晏凌等． L G地 区X 井快速钻 井配套工 艺技 术． 天然气工 业， 2 0 0 9 ， 2 9 1 O 5 7 5 8 ． 摘 耍 L G地 区 x井是 中国石 油天然气 集 团公 司布置在 该构造 上 的一 口风 险探 井 ， 存 在井 深、 岩 石可钻 性 差 ， 参考资料较少 ， 钻遇异常高压可 能性大， 井底 温度 高 ， 纵 向上地层压力 系统 多， 硫 化氢含量 普遍较 高等钻 井工程 风 险。针对 深井安全钻井 的难 点， 开展 了气体钻 井、 螺杆 带 P DC钻 头、 防斜钻井 等综合 配套技 术试 验研 究， 并 提 出 如 下建 议 ①在 井下出现油、 气、 水显示 ， 已危及钻井安全 ， 或供气量不 够、 井底沉砂超 过 2 0 m， 接单根 困难 以及有 阻 卡现象， 应及 时转换 为钻 井液钻井 ； ②采 用空气锤不仅 能够保 证 良好 的井身 质量 ， 而且 能保持 较高 的机械 钻速 ， 应 继续在 3 1 1 ． 2 mm 井段 中推广应用钟摆 、 满眼钻具 防斜技术 ； ③加 强总结 ， 不 断完善 L G构造 上的深 井、 超深 井安 全 快速 钻井配套技术 。 关键词 深井 探井 勘探碳 酸盐岩 气体钻 井 螺杆钻具P D C钻头 D0I 1 0 ． 3 7 8 7 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 0 0 9 7 6 ． 2 0 0 9 ． 1 0 ． 0 1 7 1 钻 井难度分析 X 井 是 L G 构 造 上 的一 口风 险探 井 ， 设 计 井 深 为 6 3 1 6 13 3 ． ， 钻 井工 程 风险难 度 较大 。 1 井 深 、 岩 石 可钻性 差 ， 钻井 速 度低 。 2 参考资料较少 ， 钻遇异常高压可能性大 ， 风险大 。 3 井底 温度 高 ， 预测 井底 温 度 为 1 7 3℃ ， 给 钻 井 液的高温稳定性、 固井水泥及钻井液体系提出了非 常高 的要 求 。 4 纵 向上 地 层 压 力 系 统 多 ， 存 在 多个 不 同 的 压 力 系统 的产层 段 ， 钻井 中容 易 发 生浅 层 油 气 、 地 层 水 以及 井 漏 、 井 塌等 难题 。 5 该区域飞仙关组 、 长兴组等 地层硫化氢含量 普遍 较 高 。 2 碳 酸盐岩 地层钻 井技术指标 取得 重 大 突破 在 x井大力推广气体钻井、 螺杆 转盘 带 P D C 钻头 等钻 井新 工艺 、 新 技术 ， 技 术 指标 得 到 了飞 跃性 突破 。该 井完 钻井 深 为 6 5 3 0 m， 实 现 了碳 酸盐 岩 地 层 1 0 0 d上 5 0 0 0 m、 1 4 5 d完 钻 ， 全 井 零 事 故 、 零 污 染 ， 顺利 实 现 中靶 ， 平 均 钻 机 月 速 为 1 3 5 2 m／ 台 月 、 机械 钻 速 为 6 ． 4 0 m／ h ， 创 中 国石油 天然 气 集 团公 司 川 庆钻 探工 程 公 司 在 川 渝 地 区 的 多 项 钻 井 新 纪 录 。 其 中气 体钻 井 、 P DC钻 头钻 井进 尺达 5 5 3 4 ． 8 3 m， 占 全 井 总 进 尺 的 8 4 ． 7 6 ， 平 均 机 械 钻 速 8 ． 8 4 m／ h 。 该井 新 工艺 新 技术 进尺 是 黄金 1井 的 1 ． 8 5倍 、 东 升 1井 的 1 ． 4 1 倍 ， 新 工 艺 新 技 术 平 均 机 械 钻 速较 黄金 1井 提高 8 7 ． 2 9 、 东升 1 井 提 高 4 0 ． 7 6 见表 1 。 3 钻井配套工艺技术 3 ． 1 气体 钻 井技 术 该井 用 2 3 d安 全 钻 进 3 3 0 3 ． 6 2 m， 占钻井 总 进 尺 的 5 0 ． 5 9 ， 加 上 转 换 钻井 液 等 辅 助 作 业 时 间 共 3 2 d ， 气体钻井平 均机械 钻速为 1 9 ． 5 9 m／ h 、 钻机月 速为 3 0 8 7 m／ 台月 。 1 纯 空 气 钻井 。该 井 在井 段 7 9 1 ～3 4 4 0 ． 6 0 m 推广 了纯 空 气 钻 井 技 术 _ 1 ] ， 钻 井 进 尺 为 2 6 4 9 ． 6 0 1 T I ， 平 均 机 械 钻 速 为 2 4 ． 1 7 m／ h ， 其 中 1只 空 气 锤 锤 头 钻井 进 尺为 1 7 1 2 ． 8 2 m， 平 均 机 械 钻 速 为 2 6 ． 9 5 m／ h 。气体钻井层位 遂宁组一珍珠 冲组 ， 最大井斜 为 5 ． 6 。 。 该井 在气体钻井 中有不 同程度 的垮塌 ， 钻 *本文 为中国石油天然气集 团公 司重 点科 学试验项 目 编号 O 7 G2 O 3 o 2 o 6 的研究成果 。 作者简 介 晏凌 ， 1 9 6 4年生 ， 高级工程师 ； 1 9 8 4年毕业于原西南石 油学 院钻井工 程专业 ； 现任 川庆钻探 工程公 司工程技术 部副部长 ， 长期从事钻井技术 管理 工作 ， 在 天然气工业 等杂志上发 表论 文多篇 ， 获局级 以上科技成果 奖 1 O余项 ， 其 中集团公 司一等奖 1 项 。地址 6 1 0 0 5 1 四川省成都市府 青路 1段 3号 。电话 0 2 8 8 6 0 1 2 2 8 0 。E - ma i l s c y a n l i n g 1 2 6 ． c o m 57 天然气工业 2 0 0 9 年 1 0 月 表 1 新 工艺新技术钻 井技术指标表 至 井深 3 4 4 0 ． 6 0 m 结束 空气 钻井 。 2 氮 气钻井 。该井在 井 段 3 5 8 9 ． 0 0 ～4 2 4 3 ． 0 2 m 推 广 、 试验 了氮 气 、 氮 混 氧 气体 钻 井 技 术 ， 钻 井 进 尺为 6 5 4 ． O 2 m， 平均 机械 钻速 为 1 0 ． 5 3 m／ h 。 3 气体 钻井 防斜 技 术研 究 。在该 井 气体 钻井 中 采用 空气 锤 、 钟 摆 钻具 结 构钻 井 ， 井斜 得 到 了有 效 控 制 。空气 锤钻 井 过程 中钻 压低 ， 防斜 效 果 好 ， 空气 锤 具 有 比牙轮钻头更好 的防斜 打快优 势 ， 全井 段井 斜 低 于 2 ． 5 7 。 。在 3 6 0 1 ． 3 2 ～4 0 4 9 ． 1 6 m 井 段 采用 空 气 钻头 双稳定 器钻具 组合 ， 防斜 效 果 良好 ， 井 斜最 大 为 3 ． 4 2 。 ， 平 均 井 斜 为 1 ． 8 0 。 ， 在 4 0 4 9 ． 1 6 ～4 2 4 3 ． 0 2 m 井段采 用空 气钻头 塔式 钻具 组合 ， 井 斜 迅 速增 加 ， 最 大井斜 为 8 ． 9 3 。 ， 全 段 平 均 井斜 为 7 ． 1 3 。 ， 空 气 锤 、 双 稳定 器钟摆 钻具组 合具 有较 好 的防斜效 果 。 3 ． 2 P D C钻 头钻 井技术 P D C钻 头 钻井 技 术 在 川 I 渝 地 区 广 为 应用 。 针 对 I G构造 的特 点 ， 在 雷 口坡 组至 龙 潭组 地 层 开展 了六 刀翼 、 七刀翼 P D C钻 头 的对 比试 验 ， P D C钻 头进 尺 达 2 2 4 7 ． 9 8 m， 占钻井 总进尺 的 3 4 ． 4 3 ， 平均 机械 钻速 为 3 ． 9 5 m ／ h ， 较八刀翼 P D C钻头钻 井速度提 高 3 0 。 1 在 该井共试 验 了六 刀 翼 P DC钻 头 2只 、 七 刀 翼 P D C钻头 2只 ， P DC钻 头 钻 井 进 尺 为 1 6 l 7 ． 9 8 m， 平 均机 械钻速 为 3 ． 8 3 m／ h 见 表 2 。 2 六 刀翼 1 5 0 mmP D C钻 头现 场 试 验 。该 井 在 深井段 飞仙关组 一 龙潭组 碳酸盐 岩地 层 ， 试 验 了 1 只 六 刀 翼 l 5 0 mmP D C 钻 头 ，平 均 钻 速 为 4 ． 2 9 m／ h ， 成 功 穿越 长 兴 组 2 8 8 m 进入 龙潭 组地 层 完钻 ， 试验 井段 为 5 9 0 0 6 5 3 0 m， 进尺 为 6 3 0 I T I ， 钻 井液 密 度为 1 ． 3 8 g ／ c m。 ， 平 均 机械 钻 速是 同井 使用 牙轮 钻头 的 2 ． 6 3倍 。 3 ． 3深 井 、 高 温钻 井液 技术应 用 该井用氮气钻至井深 4 2 4 3 ． 0 2 m 转换为抗高 温钻井液体系 ， 该体系满足了深井 、 高温小井眼安全 快速 钻井 。 1 性 能稳 定 ， 维护 处 理 周 期 长 。该井 钻 至 井 深 4 2 4 3 ． 0 2 m替人 抗 高 温 钻 井 液 后 ， 一 直 钻 至 完 钻 井 深 6 5 3 0 m， 其 中小 井 眼 井 段 6 6 9 t T I ， 在 使 用抗 高 温 钻井 液期 间 ， 钻井 液性 能稳定 ， 维 护时 问少 。 2 弱 凝胶 特 性 强 ， 机 械 钻 速 高 。严格 控制 钻 井 液 中 的膨 润土 含量 ， 控制 黏 土颗 粒 的分 散状 态 ， 钻 井 液 的初 、 终切 力 保 持 较 低 ， 满 足 了携 带 钻 屑 、 悬 浮 重 晶石 的 要 求 ， 减 少 了 循 环 压 耗 ， 实 现 了 快 速 钻 井 目标 。 3 润滑性强， 防卡效果好 。通过在井 内钻井液 中混柴 油 ， 加 乳 化 剂 ， 并 增 大 润 滑 剂 用 量 ， 强 化 固控 设 备 的使用 ， 使钻 井液 的润 滑性 大 大提 高 ， 该 井深 井 段 滤饼 控制 在 0 ． 5 m r n以 内 ， 滤 饼 黏 滞 系数 始 终 控 制 在 0 ． 1 4以下 ， 多数点 在 0 ． 1 2以下 。 4 抗 污染 能力 强 。在 进 入 污 染层 前 ， 对该 井 的 钻 井液 进行 了彻底 的预 处理 ， 采 用 复配 抗 盐 、 抗 钙处 理 剂 进 行 护胶 ， 选 用高 效 抗 温 稀 释剂 控 制 钻 井液 的 流变性 ， 使在 整个 污染 层钻 井期 间 ， 钻 井液 的滤失 性 能 、 流变 性能 波动 不大 ， 很好 地满 足 了钻 井 工 程 对钻 井 液性 能 的要 求 。 表 2 』 2 『 2 1 5 ． 9 mmP D C钻头钻井技术指标表 注 P D C钻 头进尺 为 l 6 1 7 ． 9 8 m， 平均机械钻速为 3 ． 8 3 m／ h ， 较 G4 4 7 X L提高 3 O 。 5 8 下转 第 6 4页 天然气工业 2 0 0 9 年 1 O 月 1 4 9 ． 2 r f l m两种井 眼 ， 其 钻井 深度 为 7 0 0 0 m 左右 ， 而 1 4 9 ． 2 mm 小 井 眼井 段 为 5 0 0 ～ 8 0 0 m， 井 底 温 度 为 1 5 0 ～1 8 0℃ 。岩性 稳定 ， 石 灰岩 、 白云岩 、 泥 灰 岩 为主 ， 以及岩 盐和石 膏层 ， 岩 石 可 钻性 强 。该 井段 主要 以 P DC 螺 杆 为 主 钻 进 ， 机 械 钻 速 为 6 m／ h 。 钻 井液 面临 的难题 首先是 抗 高温 稳 定性 。二是 井 眼 小 、 裸 眼长 、 压 差 大 ， 防 卡压 力 大 。三 是 存 在 膏 盐 层 和硫化 氢污染 。该段 钻井 液技 术 ， 以抗 高温 入 手 ， 强 化钻 井 液 的 固相 控 制 ， 严格 控 制 钻 井 液 的 膨润 土 含 量 ， 优 选 抗 高 温 处 理 剂 ， 补 充 选 择 低 浓 度 处 理 剂 胶 液 ， 使 之成为 触 变 强 度低 、 抗 污染 能力 强 、 固相 含 量 低 、 流变性好 、 高 温稳 定 性 强 的弱 凝 胶 钻 井 液 体 系 。 同时通 过 增加 钻 井 液含 油 量 、 加 入 乳 化 剂 和 防卡 润 滑剂 ， 使体系的润滑性大大的提高。强化钻井液 的 弱凝 胶和低 黏切特 性 ， 强化 对井 壁 的 冲刷 ， 减 少 了虚 厚滤 饼 ， 保证 了井 眼 的通畅 。 6结 论 与建 议 L G 地 区气 体 钻 井 技 术 、 欠 平 衡 钻 井 技 术 的应 用 ， 大 幅度地 提 高 了钻 井速 度 ， 减 少 了钻 井 过 程 中 的 复杂 情况 ， 钻 井 周 期 明显 缩 短 。“ 三 强 ” 聚合 物 钻 井 上接 第 5 8页 4 认识与建议 1 通过 该 井 综 合 配 套 技 术 的研 究 试 验 ， 初 步形 成 了 I G地 区 安 全快 速 钻 井 技术 体 系 ， 该 地 区部 分 井技术指标也实现了新 的突破 ， 其 中一 口井实现 了 1 4 3 d完钻 。 2 空气钻 井 完应及 时转 换 为钻 井 液 。井 下 出现 油 、 气 、 水显示 ， 已危 及 钻 井 安 全 ， 或供 气 量 不 够 、 井 底 沉砂超 过 2 0 m， 接 单 根 困难 以及 有 阻 卡 现 象 ， 应 及时转 换 为钻 井 液 钻 井 。防 斜 技术 ， 空 气 锤 钻 井 具 有较好 的防斜 效果 ， 应 在 气体 钻井 中加 以推 广 应用 ， 应继续在 3 1 1 ． 2 mm 井段 中推 广应 用钟 摆 、 满 眼钻 具防斜 技术 。完 善 L G 构 造 深 井 、 超 深 井 安 全 快 速 钻井配套 技术 。气体 钻井 、 P DC钻 头优选 、 优 化强 化 钻井 参 数 等钻 井 新 工艺 新 技 术 的推 广 应 用 ， 大 大 提 6 4 液、 “ 三低” 防塌钻井液和高温弱凝胶防卡钻井液在 L G 地 区的 应 用 ， 针 对 其 特 定 的地 层 情 况 和 工 程 措 施 ， 有 较好 的针 对性 和适用 性 ， 能够 有 效 地提 高 钻井 速度。优质的钻井液性 能， 必须与合适 的工程措施 的配 合 ， 才能实 现井 下安 全 、 井 眼通 畅和快 速钻井 。 参 考 文 献 E l i李皋 ， 盂英 峰 ， 唐洪明 ， 等． 砂岩气藏水基欠平衡钻井逆流 自吸效应实验研究E J ] ． 天然气工业 ， 2 0 0 7 ， 2 7 1 7 5 7 7 ． [ 2 ]李荣 ， 孟英峰 ， 曾琦军 ， 等． 空气钻井替换过程 中井壁稳定 性 问题初探 E J ] ． 天然气工业 ， 2 0 0 6 ， 2 6 增刊 A 8 1 8 3 ． [ 3 ]鄢捷年 ． 钻井 液工艺学 [ M] ． 东营 中国石油大学 出版社 ， 20 06 ． E 4 ]胡俊 ， 鲜 国勇 ， 魏 红燕． 低阻储层 岩石物 性研 究E J J ． 西南 石 油学 院学 报 ， 2 0 0 2 ， 2 4 4 1 7 - 1 9 ． E s ]何世 明， 何平 ， 尹成 ， 等． 井下循环温度模型及其敏感性分 析 E J ] ． 西南 石油学 院学报 ， 2 0 0 2 ， 2 4 1 5 7 6 0 ． E 6 J蒲晓林 ， 梁大川 ， 王平全 ， 等． 抑制钻 屑形成泥球 的钻井 液 研究 E J ； ． 西南石 油学 院学报 ， 2 0 0 2 ， 2 4 2 4 6 4 9 ． [ 7 ]李春霞 ， 黄进军 ， 徐英． 一种新 型高温稳 定的油基 钻井液 润湿反转剂E J ] ． 西南石油学院学报 ， 2 0 0 2 ， 2 4 5 2 2 2 4 ． 修改 回稿 日期 2 0 0 9 0 7 1 2 编辑钟水清 高了 X井的钻井速度 ， 需要多层次的总结、 完善和提 高 ， 逐 渐 形 成 深 井 、 超 深 井 安 全 快 速 的 钻 井 配 套 技术 。 参 考 文 献 [ 1 ]熊继有 ， 付建红． 井下增压研 究新 进展 E J J ． 天然气 工业 ， 20 03， 2 3 6 91 - 93 ． E 2 3程 常修 ， 曾时 田． 天然气钻井应重点考虑 的几个技术 问题 [ J ] ． 天然气工业 ， 2 0 0 2 ， 2 2 2 5 0 5 3 ． [ 3 ]熊友 明， 岳江河， 邓建 民， 等． A2 6水平井完井产能影响 因 素 分析 E J 3 ． 西南石油 学院学报 ， 2 0 0 2 。 2 4 6 3 6 3 9 ． [ 4 ]王希 勇， 熊继有 ， 孙文涛 ， 等． 新型水力增压实验研 究E J J ． 西南石油学 院学报 ， 2 0 0 2 4 3 7 1 7 3 ． [ 5 ]梁大川． 抗 高温高密度 水基钻井 液体 系研究 [ J ] ． 西南石 油 大学 学 报 ， 2 0 0 8， 3 0 1 1 3 3 - 1 3 6 ． 修改 回稿 日期 2 0 0 9 0 7 0 7 编辑钟水清