新疆油田红浅1井钻井工程方案设计与研究.pdf

1 2 4 石油天然气学报 江 汉石 油学院学报 2 0 1 1 年 1 月第3 3 卷第 1 期 J o u r n a l o f Oi l a n d Ga s T e c h n o l o g y J ． J P I J a n ． 2 0 1 1 Vo 1 ． 3 3 N o ． 1 新疆 油 田红浅 1井钻 井工程方案设计 与研究 王 波 ，黄志强 ，文 涛 ／ 湖北省油气钻采工程重 点实 验室 长江大学 、 王海波 ，段飞飞 ＼ 长江大学石油工程 学院， 湖 北N,3 N 4 3 4 0 2 3 ／ [ 摘要]红浅 1井是新疆 油田在 2 0 0 9年部署 的一 口重 点风 险探井，该 区块钻 井较少 ，可参考的邻井资料不 多 ，且在 风 城 组地 层 可 能存 在 异 常 高 压 。从 井 身 结 构 设 计 、 下 部 钻 具 组 合 形 式 、钻 井 液 性 能 控 制 以 及 钻 井 提 速措 施 等 几个 方面 简 要 介 绍 了该 井 的 钻 井 工 程 设 计 ，为 新 疆 油 田该 区块 后 续 钻 井 的 设 计 和 施 工 提 供 了技 术 支持 。 [ 关键词]钻井设 计；异常高压 ；井身结构；钻井液 ；提速 [ 中图分 类号]T E 2 2 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 1 1 O 1 0 1 2 4 0 3 l 地质情况简介 1 ． 1 钻 探 目的 红浅 1井构 造上位 于准 噶尔盆地 两 部 隆起 克 百 断裂 带 百 口泉鼻 隆 ，钻探 的圈 闭 主要 包 括百 口泉 断 鼻 、百 5 6井风 三段扇体 、百乌 1 井风 三段 断层岩性 罔闭 、百 5 8井东 风一段 地层岩 性圈 闭 。风城组 内部 发育厚 度适 中的 泥质岩类 ，封盖 性好 ，可作 为油气层 的隔层 或盖层 ，这 些有利 的生储 盖组合 对油气 成藏 十分有 利 。 通 过该井 的钻探 ，主要 在于 落实风一 段云质 岩类 风城 1井风 一段 中途测试 获 高产油流 井段对 应岩 性 的勘探潜 力及展 布范 围 ，落 实风 段 扇三角 洲前缘 有利储 集相 带扇控 型油气 藏规模 ，整体 推进 西北 缘风城 组云质 岩类及 扇体两 大领域 的深度 探索 。 1 ． 2 预 计钻遇 地层 红 浅 1井设计 井深 4 6 4 0 m，预计该 井钻 遇地层从 上 到下依 次为 白垩系 、侏 罗 系 、三叠 系 、二 叠 系和 石 炭系 。主探 目的层 为二叠 系风城组 。 1 ． 3地层 压力 预计在 风二段 中部存 在异常 高压地 层 ，最 高地层 压力 系数达 到 1 ． 8 。其 上部地 层为 正常压 力系统 。 1 ． 4钻 井工程技 术难点 钻 井过程 中 的T程技 术难点 有 ① 相邻井 区风城 1井 钻进 至 井 深 3 6 2 4 ． 7 3 m，层位 为 下二 叠 统风 城 组 ，室 内 H s探头 检测 到样 品气 中 H s浓 度最 高 达到 1 O mg ／ I ；② 二叠 系 乌 尔禾 组 、夏子 街 组 裂 缝性地 层大段 地层井 漏严重 ，防漏 、堵漏 困难 ；③风城 组地层稳 定性 较差 ，裂缝 较发育 ，易漏 ，且存 在 高压 ，钻井风 险较大 ；④夏 了街组 以下地层 钻井 速度较 慢 ，周期 长 ；⑤ 低压长 封 固段 固井难 。 2 井身结构设计 表层采 用 4 4 4 ． 5 ram 钻 头钻至 井 深 5 0 0 m，下 人 3 3 9 ． 7 mm 表 层 套管 ，水 泥 浆 返 至地 面 。封 隔地 表松 散易塌 地层 ，并为井 口控制 和后续 安全钻 井创造 条件 。二开采 用 3 1 1 ． 2 ram 钻头 钻至 井深 3 0 7 0 m， 下入 2 4 4 ． 5 ram技术套管，水泥浆返至井深 1 5 0 0 m。封隔主要 目的层 以上复杂层段 ，为下部油气发现 [ 收稿日期]2 0 1 00 9 1 3 [ 作者简介]王波 I 9 8 ,t 一 ，男 ，2 0 0 7 年长江大学毕业 ，硕士生，现主要从事钻完井工艺理论与技术方面的研究工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 3卷第 1期 王波等 新疆油田红浅 1 井钻 井工程方案设计与研 究 1 2 5 和安 全钻 井创 造条 件 。三开 采用 2 1 5 ． 9 ram 钻 头 钻至设 计 完 钻 井深 4 6 4 0 m，下 入 1 3 9 ． 7 mm 油层 套 管 3 0 0 0 4 6 4 0 m与 1 7 7 ． 8 mm 油 层套 管 O ～3 0 0 0 m 的 复合 油 层 套 管 ，固井 水 泥 浆 返 至井 深 2 9 0 0 m， 封 固最上 部油 气显示 段 。井 身 结构 数据 如表 1 。 表 1红 浅 1井 井 身 结构 数 据 表 3 下部钻 具组合 形式 钻具 组合 设计 主要 从 防斜 、提 高机 械钻 速 以及水 力 参数 优 化 3 个 方 面人 手 。表层 钻 进采 用塔 式钻 具 组 合 ，保 证 上部尽 量 打直 。二 开 、三开 井段 应用 井 下 动力 钻 具 与 P DC钻 头 的配 合 提 高机 械 钻 速 ，在 砾 岩地 层应 用水 力推 进器 ，减 少钻 具 和钻 头 的疲劳 损坏 。具体 钻具 组合 形 式如 下 1 一 开井段 4 4 4 ． 5 mm 钻 头 2 2 8 ． 6 ram 钻 铤 3根 2 0 3 ． 2 ram 钻铤 6根 1 7 7 ． 8 ram 钻铤 9根 1 2 7 ram 钻 杆 。 2 二开 井 段 ① 带 水 力 推 进 器 3 1 1 ． 2 ram 钻 头 脉 冲 接 头 2 2 8 ． 6 mm 水 力 推 进 器 2 2 8 ． 6 ram钻 铤 2 根 3 l O mm 稳 定 器 2 2 8 ． 6 mm 钻 铤 1根 2 0 3 ． 2 mm 钻 铤 6根 1 7 7 ． 8 ram 钻铤 1 2 根 1 7 7 ． 8 mm 随钻 震击 器 1 7 7 ． 8 mm 钻 铤 2根 1 5 8 ． 8 ram 钻铤 3根 1 2 7 mm 钻 杆 ； ②带 井下 动力钻 具 3 1 】 ． 2 ram 钻 头 5 L Z 2 1 0 7 Y 螺 杆 2 2 8 ． 6 mm 钻 铤 2根 3 l O mm 稳 定 器 j 2 『 2 2 8 ． 6 ram钻铤 1 根 3 l O mm 稳 定 器 2 2 8 ． 6 mm钻 铤 1根 2 0 3 ． 2 mm 钻 铤 5根 1 7 7 ． 8 mm 钻 铤 1 2根 1 7 7 ． 8 ram 随 钻震 击器 j 2 『 1 7 7 ． 8 ram 钻 铤 2根 1 5 8 ． 8 ram 钻 铤 3根 1 2 7 ram 钻 杆 。 3 三 开 井段 2 l 5 ． 9 ram 钻 头 脉 冲 接 头 1 6 5 mm 水 力 推 进 器 l 5 8 ． 8 ram 钻 铤 2 1根 1 5 8 ． 8 ram随钻震 击 器 1 5 8 ． 8 ram 钻 铤 3根 1 2 7 ram 钻杆 。 4 钻井液设计 4 ． 1 技 术 难点 钻井 液设 计 中存 在 的技 术 难点 是 ①侏 罗 系含 煤层 ，岩石 脆性 大 ，易剥 落 、井塌 。② 乌尔 禾组 、夏 子街 组 易水化 膨胀 缩径 ，地 层 渗透性 好 ，漏 失 问题 突 出 。③风城 组 地层 裂缝 较发 育 ，易漏 ，伊 利石含 量 高 ，易塌 。 4 ． 2 钻 井液性 能设 计 针 对 以上技 术难 点设 计 的钻 井液 方 案如表 2所示 。 表 2钻 井液 方 案 设 计 4 ． 3钻 井 液性 能维 护 要求 对 钻井 液性 能 维护 的要 求是 ① 采用 强抑 制 性 的钾钙 基 聚磺钻 井液 体 系 。② 提高 泥浆 的封 堵造壁 和 防渗 漏能 力 、包被 抑 制性 ，利 用 活度平 衡 等防 止泥 岩 的水化 膨胀 。③ 进入 乌 尔禾组 地层 前加 入 随钻堵 漏 材料 进行 随钻 堵漏 。加入 阳离 子 乳 化 沥 青 和 S MP 磺 甲基 酚醛 树 脂 改善 泥饼 质 量 ，提 高封 堵 能 力 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 1年 1 月 ④ 进入风城 组地层 用磺 化沥 青粉 天然沥 青粉 提高 封堵能 力 ，提高钻 井液 防漏 防渗能 力 。⑤钻 进过程 中应根据井 下实 际情况 和钻井 液性 能 ，将所 需加 入 的处理剂按 比例配成 胶液 以细水 长流 的办法补 充维 护 钻 井液 ，避免钻 井液性 能波 动过大 。根据 井上 实际需 要钻井 液粘 度可适 当上 下浮 动 。⑥保 证 固控 设备运 转 良好 ，钻 进 中要 求振 动筛 筛布使 用 6 0 ～8 O目以上 开动 率 1 0 0 ，除 砂器 、除泥器 运转 时率 8 O ， 离心 机有效 开动率 应满足 钻井 液相关 的性能 要求 ，以 “ 净 化” 保 “ 优 化 ” 。 5 钻井提速方案 1 使 用水 力加 压 器和螺杆 水力 加压装 置在使 用 时连 接在 靠 近钻 头 的下 部钻 具 中，利用 循环 钻 井 液 的钻头 水 眼节 流压 降 ，以及 在 活塞上下 端 面造成推 力 的差 值 给钻头加 压 ，解 决 了不能靠 下部钻 铤 的重 量 施加稳定 钻压 的技术难 题 。能有效 地改 变下部 钻具受 力状 态 ，起 到减震 防跳 、实现 自动送 钻 、改善钻 头 和钻具 的工作条 件 ，加快钻 井速度 ，减少 井下 事故 、保证 井身质量 。 2 优 选钻 头 针对 红浅 1井下部 地层 可钻性 较 差 ，地 层研 磨 性 强 的特性 ，须 选 用高 抗 研磨 性 ，使 用 寿命长 的牙轮钻 头 。除在上 二叠 统 乌 尔 禾组 泥 岩 地层 使 用 P D C钻 头外 ，其 他 地层 均 使 用 牙轮 钻 头 ， 由于风城组 地层岩 石研磨 性强 ，选用 抗研磨 性好 、钻 头寿命 长 的江钻 HF系 列钻 头 ，适合 在 坚硬 地层 、 强研磨 性地层 中钻进 ，能 够有效提 高机 械钻 速 。 3 实施 近平衡 控压钻 井 在 三开井 段控 制好钻 井 液密 度 ，保证 近 平衡 控压 钻 井 。实施 控压 钻井 具 有如下优 点 ① 可 以及 时发 现油气 层 ；② 能提 高机械 钻速 ；③可 以保护 油气层 。 4 优化钻 井施 工措 施 ①在 保证 钻头及钻 具安 全 的前 提下 ，采用 大钻压 钻进 ，提 高机 械破 岩 的能 力 ；②在 现有机 泵条件 下 ，上 部地层 侧重 于大排量 钻进 ，保证 井底 清洁 ，减少重 复破 岩 ，下部 地层侧 重 于高泵压 钻进 ；③采用 大水 眼钻具 j 2 『 】 3 9 ． 7 mm 钻 杆 ，减少循 环压耗 ，增加 水力破 岩能力 。 6 结论与建议 1 优 化的井 身结构 避免 了复杂事 故如井 漏 的发 生 ，该 井在 乌 尔禾 组 和夏 子 街组 基本 上 没有 出现 漏 失情况 。 2 三开井段 寅拖 i 钻井 ，有效 避免 了风 城组 地层 压 力 异常 及 地层 不稳 定 带来 的 风 险 ，并且 提 高 了机械 钻速 ，降低 』 J f 成本 。 3 钻头 型号 的优选对 该井 的快速 安全钻进 起到 了很好 的辅 助作用 。 4 钻井 工程设计 对钻井 施 工过 程必 须起 到指 导 性作 用 ，所 以在 进 行设 计 时 ，应 在 对邻 井 资料 进行 透 彻分析 的基础 上 ，采 取有效措 施对该 井钻井 中各 种可能 出现 的情况 进行 预防和处 理 。 [ 参 考文献 ] [ 1 ]唐志军 ．井身结构优化设计方法 E J 3．西部探矿工程 ，2 0 0 5 ，1 7 6 7 8 ～8 O ． [ 2 ]卫怀忠 ．西部地 区深井井身结构设计技术探讨 E J 3． 石 油钻探技术 ， 2 0 0 6 ，3 2 2 9 ～3 1 [ 编辑] 萧雨 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m