顺南井区优快钻井技术.pdf

第 4 3卷第 3期 2 0 1 5年 5月 石 油 钻 探 技 术 P ETROLEUM DRI LLI NG TECHNI QUES Vo 1 ． 4 3 No ． 3 M a y ． 2 0 1 5 钻井完井 d o i 1 0 ． 1 1 9 1 1 ／ s y z t j s ． 2 0 1 5 0 3 0 1 0 顺南井 区优快钻 井技术 王 沫 ， 杜 欢 ，伊尔齐木 ，白彬珍 ， 邹书强 ，马宏原 1 ． 中国石化西北油 田分公司钻井完井工程 管理处 ， 新疆乌鲁木齐 8 3 0 0 1 1 ； 2 ． 中国石化石油工程技术研究院 ， 北京 1 O 0 1 O 1 摘要 顺南区决具有储层埋藏深、 地层温度异常高等特点， 钻井中易出现钻井液抗温性能不足、 井壁失稳、 发 生井斜等问题 ， 导致钻 井周期长 、 钻 井成 本高 ， 严重影 响 了该 区块的勘探 开发 进程 。为 此， 进行 了优快 钻 井技 术研 究。首先， 根据顺南区块的地质条件和三压力剖面， 对井身结构进行了优化。其次， 在分析井壁失稳原 因的基础 上， 通过大量试验， 优选了抗高温防塌钻井液配方。然后， 针对却 尔却克组地层钻进过程 中易发生井斜的问题， 采 用成本低、 控斜效果较好的“ MWD单弯螺杆” 防斜打快技术。最后 ， 为解决气层安全密度窗口窄、 易发生井涌和 井漏的问题， 采用控压钻井技术钻进气层。现场应用表明， 应用优快钻井技术后， 提高了井身质量， 缩短了钻并周 期， 实现了安全钻井。这表明， 该优快钻井技术适用于顺南区块， 可以解决该 区块钻井中存在的问题， 可为加快该 区块的勘探 开发进程提供技 术支持 。 关键词 优快钻井 井身结构 钻井液 控压钻井 顺南区块 中图分类号 TE 2 4 2 文献标识码 A 文章编 号 1 0 0 1 0 8 9 0 2 0 1 5 0 3 0 0 5 0 0 5 Opt i m a l a nd Fa s t Dr i l l i ng Te c h no l o g y f o r S hu nna n Bl o c k W a n g M o ， Du Hu a n ， Ee r q m ， Ba i Bi nz h e n ， Zo u S hu q i a ng ， M a Ho ng y ua n 1 ． Dr i l l i n g a n d C o mp l e t i o n De p a r t me n t 0 f S i n o p e c N0 r t h we s t B r a n c h， U r u r n q i ， xi n j i a n g ， 8 3 0 0 1 l ， Ch i n a； 2 ． S i n o p e cRe s e a r c h I n s t i t u t e 0 f Pe t r o l e u m En g i n e e r i n g， Be i n g， 1 0 0 1 0 1， Ch i n a Ab s t r a c t S i n c e t h e r e s e r v o i r s a r e d e e p a n d g e o t h e r ma l t e mp e r a t u r e i S a b n o r ma l l y h i g h i n S h u n n a n Bl o c k， s o me d r i l l i n g p r o b l e ms a r e r e l a t e d t o t h e d e f i c i e n c i e s o f d r i l l i n g f l u i d p e r f o r ma n c e ； p r o b l e ms ， s u c h a s t h e we l l b o r e l o s t s t a b i l i t y a n d t h e we l l wa s e a s i l y d e v i a t e d a n d S O o n ， c a u s e d 1 o n g d r i l l i n g t i me a n d h i g h d r i l l i n g c o s t ， h a v e s e r i o u s l y s l o we d d o wn t h e p r o g r e s s o f e x p l o r a t i o n a n d d e v e l o p me n t o f t h e b l o c k ． S o me s t u d i e s o n o p t i ma l a n d f a s t d r i l l i n g t e c h n i q u e s h a d b e e n ma d e t o s o l v e t h e p r o b l e ms me n t i o n e d a b o v e ． B a s e d o n t h e g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s i n S h u n n a n Bl o c k a n d c u r v e s o f t h r e e f o r ma t i o n p r e s s u r e s f o r e s e e n， t h e c a s i n g p r o g r a m d e s i g n h a d b e e n f u r t h e r o p t i mi z e d ． On t h e b a s i s o f a n a l y s i s o f we l l b o r e i n s t a b i l i t y ， t h r o u g h a l O t o f t e s t s ， n e w r e c i p e o f d r i l l i n g f l u i d wa s s e l e c t e d t O S O l V e h i g h t e mp e r a t u r e a n d we l l b o r e s l o u g h i n g p r o b l e m． To c o p e wi t h t h e p r o b l e m o f h o l e d e v i a t i o n i n Qu e e r q u e k Fo r ma t i o n 。 BHA o f M W D s i n g l e b e n t P DM mo t o r wa s u s e d f o r d r i l l i n g f a s t ， wh i c h i s c h e a p a n d h a s g o o d f u n c t i o n o f a n t i d e v i a t i o n ． To o v e r c o me t h e p r o b l e m t h a t s a f e wi n d o w f o r mu d d e n s i t y a d j u s t me n t i s n a r r o w i n g a s r e s e r v o i r a n d g a s k i c k o r l o s s e s e a s i l y t o h a p p e n， M P D t e c h n i q u e wa s a p p l i e d t o d r i l l g a s r e s e r v o i r z o n e s ． Fi e l d a p p l i c a t i o n s s h o we d t h a t f a s t d r i l l i n g t e c h n i q u e c o u l d i mp r o v e t h e we l l b o r e q u a l i t y。 s h o r t e n t h e d r i l l i n g t i me a n d a c h i e v e a s a f e d r i l l i n g ． Th i s i n d i c a t e d t h a t f a s t d r i l l i n g t e c h n i q u e wa s a p p l i c a b l e t o S h u n n a n B l o c k ， c o u l d s o l v e t h e e x i s t i n g p r o b l e ms o f d r i l l i n g a n d c o u l d p r o v i d e t e c h n i c a 1 s u p p o r t t o t h e a c c e l e r a t i o n o f e x p l o r a t i o n a n d d e v e l o p me n t o f t h e b l o c k ． Ke y wo r d s o p t i ma l a n d f a s t d r i l l i n g ； c a s i n g p r o g r a m； d r i l l i n g f l u i d； ma n a g e d p r e s s u r e d r i l l i n g； S h u n n a n B l o c k 顺南区块是 中国石化西北油田分公司的天然气 勘探开发重点区域 ， 具有横 向分布区域广 、 纵向上钻 遇地层地质年代跨度大 、 储层埋藏深等特点 。该 区 块前期 已经完钻的 5口井 ， 因存在地温梯度高、 钻井 液抗温性能不足、 却尔却克组地层垮塌、 对奥陶系缝 洞型气层的气侵规律认识不清等问题 ， 造成钻井周 期长、 钻井成本高， 影 响了该 区块的勘探开发进程。 为此 ， 开展 了适用于顺南区块的优快钻井技术研究 ， 研究成果在现场取得 了很好的应用效果 。 收稿 日期 2 0 1 4 1 2 0 6 ； 改 回日期 2 0 1 5 - 0 2 2 6 。 作者简 介 王沫 1 9 8 4 一 ， 男， 四川达 州人 ， 2 0 0 6年毕业 于西南 石油 大学油气储运专业， 2 0 0 9 年 获西南石 油大学油气井 工程 专业硕 士学位 ， 工程师 ， 主要从事钻井工程生产和 管理 工作 。 联 系方式 0 9 9 6 4 6 8 9 8 2 7 ， s wp u wa n g mo s i n a ． c o r n 。 第 4 3卷 第 3 期 王沫等． 顺 南井区优快钻 井技 术 2 ． 3 控压钻井技术 天然气气侵有溶解 、 置换和负压 3 种方式 。钻遇 裂缝性气藏后 ， 天然气主要通过置换和溶解的方式进 入井筒 。顺南区块一间房组和鹰山组地层钻进过程 中， 提高钻井液密度和长时间循环排气都不能有效降 低气测全烃值， 其主要原因可能是甲烷在水中的溶解 度随着温度和压力的升高而升高 3 ] 。 顺南 7井在鹰 山组地层钻遇活跃气层 ， 循环全 烃值维持在 3 0 以上 ， 钻井液进 出口密度差 0 ． 0 5 ～ 0 ． 1 0 k g ／ L 。逐步将钻井液密度从 1 ． 4 7 k g ／ L提高 至 1 ． 9 7 k g ／ L， 钻井液进出 口密度差仍保持 o ． 0 5 ～ 0 ． 1 0 k g ／ L ， 循环气测全烃值仍保持在 3 o 以上， 油 气上窜速度没有明显改善 见图 3 ， 而且钻井液密 度提高至 1 ． 9 7 k g ／ L发生 了井漏 ， 表现 出地层压力 当量密度窗口窄的特性。 图 3 顺南 7井的钻井液密度与油气上窜速度 F i g ． 3 M u d d e n s i t y a n d g a s k i c k v e l o c i t y o f W e l l S h an n a n 7 控压钻井技术通过控制井底压力保证井底压力 等于或略大于地层压力 ， 不需中断钻井即可控制涌、 漏 ， 达到安全高效钻过油气层的 目的[ ] ， 是安全快 速钻进窄钻井液密度窗 口地层 的有效手段 。因此 ， 顺南区块在钻遇活跃气层时应用了控压钻井技术。 2 ． 4 三开井段井斜控制技术 目前 ， 常用的井斜控制技术有垂直钻井 、 导 向钻 井、 偏心钻具组合、 钟摆钻具组合和“ MwD单弯螺 杆” 。垂直钻井 和导向钻井是控制井斜的最佳手段 ， 但是成本高； 偏心钻具组合在高转速条件下易导致钻 具失效 ， 且控制井斜的能力有 限； 利用钟摆钻具组合 控制井斜 时要求采用小 钻压 ， 从而 降低 机械钻 速； “ MwD单弯螺杆” 配合转盘可在小钻压低转盘转速 下控制井斜， 其成本低、 控斜效率高。转盘和单弯螺 杆配合可提高钻头转速 ， 增加钻头切削下井壁 的次 数， 既能提高被动防斜的效果， 也不会对破岩效率造 成大的影响， 且 MWD能实时监测井斜角 ， 便 于通过 定向主动纠斜。因此 ， 采用“ MWD单弯螺杆” 技术 钻进却尔却克组地层 。 3 现场应用 上述优快钻井技术在 2 0 1 4年新部署的井进行 了应用 。应用结果表明 ， 钻井效率大幅提高 ， 易斜井 段的井斜角得到控制 ， 机械钻速明显提高， 三开以上 井段钻井周期明显缩短。 3 ． 1 钻井液抗温性能明显提高 抗高温钻井液在顺南井 区新部署 的 6口井进行 了应用 ， 钻进却尔却克组地层过程 中未发现明显掉 块 ， 起下 钻通 畅， 井径规 则 ， 井径扩 大率平 均小 于 5 ， 最小仅为 1 ． 9 0 见表 3 ， 保障 了该井段的安 全快速钻进 。 表 3 顺南井区新钻井却尔却克组地层井径扩大率 T a b l e 3 T h e h o l e e n l a r g e me n t r a t e i n Q u e e r q u e k F o r ma t i o n o f t h e n e w l y d r i l l e d w e l l s i n S h u n n an B l o c k 3 ． 2 却尔却克组防斜打．陕效果显著 ’ 顺南 5 0 1 井、 顺南5 1 井、 顺南4 1 井和顺南5 2 5 井提高 7 9 ． 3 5 9 ／6 ， 钻井周期缩短 3 2 ． 6 3 ％ 见表 4 ， 石 油 钻 探 技 术 防斜打快效果显著。 表4却 尔 却 克 组 地 层 防 斜 打 快 效 果 4 结论与建议 T a b l e 4 E f f e c t o f a n t i - d e v i a t i o n i n Q u e e r q u e k F o r ma t i o n 3 ． 3 气测异常段实现安全钻进 顺南 5 0 1 井鹰山组地层钻进时气测异常活跃 ， 试验应用精细控压钻井技术钻进 ， 通过 回压泵 自动 控制井底压力恒定， 用质量流量计监’贝 4 出口流量， 保 持钻进期间气测全烃值稳定 ， 让天然气稳定 可控地 进入井筒 ， 并通过液气分离器分离出天然气 ， 实现了 气测异常段快速安全钻进 。起钻、 中完测井 和下套 管前采用重浆帽测试安全时间， 满足安全时间要求 后再进行起钻作业 ， 顺利完成了四开井段测井和下 套管作业。 3 ． 4 三开以上井段机械钻速大幅提高 与未应用优快钻井技术的顺南 4井和顺南 5 井 相比， 应用优快钻井技术 的顺 南 4 0 1井 和顺南 5 0 1 井等 6口井 三 开 以上井 段 的 机械 钻 速平 均 提高 6 7 ． 1 ， 钻井周期平均缩短 1 4 ． 5 见表 5 。 表 5 三开以上井段的钻井速度和钻井周期 Ta b l e 5 T h e d r i l l i n g s p e e d s a n d dr i l l i ng c y c l e s b e f o r e t h e 3 r d s pu d di ng 井号 井段／ m 钻井周期／ d机械钻速／ m h 1 提高技术套管 的强度和分开次揭示不同压 力体 系 的地 层 ， 可 提 高井 控控 制 能力 、 降低 钻井 风险 。 2 根据岩屑 X衍射 、 电镜扫描分析和理化性能 测试结果 ， 分析井壁失稳的主要影响因素 ， 并据此优 选钻井液配方 ， 可解决井壁失稳问题 。 3 采用“ MWD单弯螺杆” 技术 ， 可解决顺南 井区却尔却克地层易发生井斜的问题。 4 采用精细控压钻井技术 ， 用重浆帽控制安全 时间， 可保障气测异常活跃段钻进和 中完的安全。 5 建议开展深层高温高压裂缝和溶洞堵漏技 术研究 ， 以扩大安全密度窗口， 实现加深钻进 。 参考文献 Re f e r e nc e s [ 1 ] 葛鹏飞， 马庆涛， 张栋． 元坝地区超深井井身结构优化及应用 i- j ] ． 石油钻探技术 ， 2 0 1 3 ， 4 1 4 8 3 8 6 ． Ge P e n g f e i ， Ma Qi n g t a o ， Z h a n g Do n g ． Op t i mi z a t i o n a n d a p p l i c a t i o n o f u l t r a - 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