玉北1-1井欠平衡钻井技术应用与分析.pdf

2 0 1 3年第4 1 卷第 3期 石 油机械 CHI NA P ET ROL EUM MACHI NE RY ． 一 钻 井技术与装备 玉北 11井欠 平衡钻 井技术应用与分析 王 果 范红康 白彬珍 张建龙 刘建华 中国石化石 油工程技术研 究院 摘要 玉北 11井是在新疆玉北地 区部署 的第 2口欠平衡 井，钻探 目的是评价奥陶系中一 下 统鹰 山组含油气特性，为研究该 区油气成藏条件提供依据。介 绍 了该井的钻井液密度、欠压值及 水力参数等关键参数设计 ，并结合实钻过程论述 了井底欠压值、井 口压力控制技术。该井钻探过 程中，选择合理 的欠压值和井控技术进行 欠平衡钻进，有效 防止 了该 区奥 陶系 中一 下统鹰 山组裂 缝 、溶洞型储层的漏失问题，保护 了储层，提高 了深井钻井速度。最后针对新疆 巴麦地 区低压储 层段的欠平衡钻 井技术应用提 出了建议。 关键词 玉北 1 1井；欠平衡钻井；井底 E C D；欠压值 ；压力控制技术；钻井参数 中图分类号 T E 2 4 9 文献标识码 B d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 4 5 7 8 ． 2 0 1 3 ． 0 3 ． 0 0 7 Ap pl i c a t i o n o f Und e r ba l a nc e d Dr i l l i ng Te c h no l o g y i n W e l l 11 o f Yub e i Wa n g Gu o F a n Ho n g k a n g Ba i B i n z h e n Z h a n g J i a n l o n g L i u J i a n h u a S I N O P E C R e s e a r c h I n s t i t u t e o f P e t r o l e u m E n g i n e e r i n g A b s t r a c t We l l 1 1 o f Y u b e i i s t h e s e c o n d u n d e r b a l a n c e d w e l l d e p l o y e d i n Y u b e i r e g i o n o f X i n j i a n g ． T h e d ri l l i n g p u r po s e i s t o a s s e s s t h e o i l a n d g a s p r o p e y o f t h e l o we r mi d d l e Or d o v i c i a n Yi n g s h a n f o r ma t i o n i n o r d e r t o p r o - v i d e t h e b a s i s f o r i n v e s t i g a t i n g t h e c o n d i t i o n o f o i l a n d g a s a c c u mu l a t i o n i n t h e r e g i o n． Th e ke y d e s i g n p a r a me t e r s s uc h a s d r i l l i n g fl ui d d e ns i t y，u n de r ba l a n c e p r e s s u r e v a l u e a n d h y d r a u l i c p a r a me t e r we r e i n t r o d u c e d ． The b o t t o m ho l e un d e r b a l a n c e p r e s s u r e v a l u e a n d we l l h e a d p r e s s ur e c o n t r o l t e c hn o l o g y we r e d i s c u s s e d r e f e r r i n g t o t h e p r a c t i c a l d r i l l i ng p r o c e s s ． Th e r e a s o n a bl e u nd e r b a l a n c e p r e s s u r e v a l u e a n d we l l c o n t r o l t e c hn o l o g y we r e c h o s e n t o c o nd u c t a n d e r b a l a n c e d d ril l i n g，e f f e c t i v e l y p r e v e n t i n g t h e l e a ka g e i n t h e f r a c t u r e d v u g g y r e s e r v o i r o f t h e l o we r mi d d l e Or do v i - c i a n Yi n g s ha n f o r ma t i o n i n t h e r e g i o n． Th e r e s e r v o i r wa s p r o t e c t e d a n d t he d e e p we l l d r i l l i n g s p e e d wa s i mp r o v e d ．F i n a l l y，t h e s ug g e s t i o n wa s g i v e n a bo u t t h e a p pl i c a t i o n o f u nd e r b a l a n c e d d ril l i n g t e c h n o l o g y i n l o we r p r e s s u r e r e s e r v o i r i n t e rva l s i n t h e B a ma i r e g i o n o f X i n j i a n g ． Ke y wor ds W e l l 1 1 o f Yu b e i ； u n de r ba l a n c e d d r i l l i n g； b o t t o mh o l e ECD ； u n de r ba l a nc e p r e s s u r e v a l ue； p r e s s u r e c o n t r o l t e c h n o l o g y； d ril l i n g pa r a me t e r 0 引 言 西北油 田玉北 区块位 于新疆 和 田市墨玉县 以 北 ，是中国石化集团西北油 田分公司在塔里木盆地 西南部的勘探新区。2 0 1 0年 7月该区块部署 的第 1 口风险预探井玉北 1 井的重大油气突破 ，证实了巴 楚麦盖提地区奥陶系具有较好 的油气勘探潜力。奥 陶系中一 下统鹰山组灰岩地层裂缝 、溶洞发育 ，钻 井期间易发生井漏 、井 涌甚 至涌漏 同存 的复杂 情 况 ，给钻井带来了较大 的难度 ，既影响油气勘探和 开发的正常进行 ，又污染了油气层。应用欠平衡钻 井技术可以有控制地使井底压力低于地层压力 ，避 免 目的层段的漏失问题 ，节约钻井成本 ，实现安全 基金项 目中国石油化工股份有限公司油 田勘探 开发事 业部重 点推广应 用项 目 “ 玉北 地区奥 陶系地层 欠平衡 钻井技 术应用研 究 ” G1 2 3 0 02 0 1 1一Y T B一 0 0 7 的部分研究 内容。 一 3 2一 石 油机械 2 0 1 3年第 4 1卷第 3期 快速钻进 ；同时还可以保护储层 ，准确评价该区奥 陶系中一 下统鹰 山组油气情况 ，提高该 区勘探成功 率和勘探精度 。 l 玉北 11井概况 玉北 11 井隶属新疆和 田市墨玉县 ，位 于玉 北 1 井 S W2 4 5 。 5 8 1 0 方位 ，平距 1 2 ． 9 9 k m；位于 胜和 2井 N E 8 4 。 2 5 5 方位 ，平距 2 1 ． 3 8 k m，属塔 里木盆地麦盖提 1区块玛南Ⅵ号构造带。根据地质 预测结果可知，玉北 1 1井奥陶系有溶洞型储层 的发育 ，根据邻井资料分析 ，该井奥陶系地层为压 力单一地层 、井壁较稳定 ，为了解放油气层 ，本井 四开 5 9 5 7～ 6 3 1 1 m井段设计采用欠平衡钻井 工艺 一 。 1 ． 1 地 层压 力预测 由该 区块已钻井 目的层位 中途测试数据可知 ， 玉北 1井地层压力 系数 为 1 ． 1 7 ，胜和 2井地层压 力系数为 1 ． 0 6 。根据邻井实钻资料预测玉北 11 井 目的层地层压力系数为 1 ． 1 0～1 ． 1 5 ，地层破裂 压力系数为 1 ． 6 5～ 2 ． 2 5 。 1 ． 2 井身 结构 玉北地 区奥陶系以上地层无 异常压力体 系存 在 ，属于正常压力体系，而 目的层奥陶系属于异常 压力体系 ，借鉴塔河油田的钻井实践经验 ，对井身 结构进行优化 一 。优化后的玉北 11井井身结 构如图 1所示。一开 ， 4 4 ． 5 mm钻头 1 5 0 0 I n ， 3 3 9 ． 7 m m套 管 x 1 4 9 8 m，o 3 3 9 ． 7 m m套管封 隔 第四系与新近 系上部欠压实地 层 ；二 开， 3 1 1 ． 2 m m钻头 4 0 6 0 IT I ， 4 4 ． 5 m m0 2 5 0 ． 8 I n m技术 套管 x 4 0 5 8 H I_ ， 2 5 0 ． 8 m m套管封隔古近系地层 ； 三开 ， 1 5 ． 9 m m 钻头 x 5 9 5 7 1 T I ， 1 7 7 ． 8 mm尾 管 x 5 9 5 6 n l ，0 1 7 7 ． 8 m m尾 管下至 石炭 系底 部 ； 四开 ，o 1 4 9 ． 2 m m钻头 X 6 3 1 1 IT I ，进行先期裸眼 完井。 1 ． 3 欠平衡钻进时钻具组合 正常钻进 时钻 具组合为 0 1 4 9 ． 2 mm钻 头 1 2 0 ． 6 mm单流阀 2只 1 2 0 ． 6 m I l fl 无磁钻铤 1根 1 2 0 m m MWD短节 或 测斜 短节 1 2 0 ． 6 mm无磁钻铤 1 根 1 2 0 ． 6 m m钻铤 2 2根 1 2 0 ． 6 m m旁通 阀 0 8 8 ． 9 m m 钻杆 1 2 7 ． 0 m n l 1 8 。 斜坡钻杆 下旋塞 1 3 3 ． 3 5 m I H六方方钻杆 上 旋塞。 取心钻 进钻具组合 1 4 9 ． 0 m m取 心钻头 1 2 0 ． 6 m m取心筒 1 2 0 ． 6 mm钻铤 1根 1 2 0 ． 6 m m投入式止 回阀 1 2 0 ． 6 m l T l 钻铤 1 7根 8 8 ． 9 m m钻杆 1 2 7 ． 0 mm 1 8 。 斜坡钻杆 下旋塞 1 3 3 ． 3 5 m m六方方钻杆 上旋塞。 当量 密度／ g‘c m l地层 7 5 1 ． 2 5 1 ． 7 5 2 ． 2 5 井身结构 弋 号 匡 l 1 j b 7 m m 1 4 9 8 Ⅲ l 4 4 5 m m 1 5 0 0 N 2 4 4 5m _ 2 5 0 8m m X4 0 5 8m 一 一 士 l 2 m mx4 0 6 0 H l P 8 m ∞ 7 9 9 ～ 5 9 5 6 m 1 2 世9 mmX 5 9 5 7 m C 0 1 4 9 2m m 6 3 1 1 m 图1 玉北 l一 1井井身结构图 F i g ． 1 Di a g r a m o f we ] ] b o r e s t r u c t u r e o f W e l l 11 o f Yu be i 2 欠平衡钻 井设计 2 ． 1 钻井液密度与欠压值设计 参照玉北 11井地质预测地层压力 ，要求控 制产液量小于 1 L ／ s ，防止地层流体过多侵人大幅 降低钻井液密度。针对不 同性能的钻井液体系 ，代 人井 下 实 际边 界 条 件 ，计 算 井 底 压 力 与 欠 压 值 j ，结果见表 1 。计算中参照地质设计该段地 层压力系数 1 ． 1 0 ，井 口回压取 0 M P a ，每 1 0 0 I n地 温梯度 2 ． 4 6℃，原油相对 密度 0 ． 9 2 g ／ e m ，泵排 量 1 5 L ／ s 。 由表 1 可以看出，为了确保实现欠平衡 ，动压 差取值应 为 一1 ． 7～一1 ． 0 M P a ，设计钻井 液密度 1 ． 0 2～1 ． 0 4 g ／ c m ，尽量以配浆密度下限作为第 1 循 环周。 2 ． 2钻井参数和水力参数设计 钻井水力参数优选的关键是确定合适的排量 、 泵压和喷嘴尺寸等参数。根据已知的井身结构 、钻 具组合等参数 ，进行了最优水力参数设计计算 ，通 过合理的钻头压降 和循环系统压力损失 的分配关 系，以达到满足低返速要求，并在充分利用泵的水 功率条件下 ，最大可能地增强井底清洗效果 ，达到 优快钻井的目的。 针对 5 9 5 7～ 6 3 1 1 m井段进行分析 ，推荐的钻 井参数为 钻压 4 O～ 6 0 k N、转速 4 0螺杆 、排量 1 3～ 2 0 L ／ s 、泵压 1 7～ 2 0 M P a 。依据推荐 的钻井参 数 ，选取钻井液密度 1 ． 0 4 g ／ e m 进行最优水功率 计算 ，计 算 出最 优排量 为 1 5 L ／ s ，泵压 为 1 8 ． 7 5 n 0 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 蹦 鲫 加 如 ∞ 舳 鲫 1 2 3 4 4 5 6 目 木