塔河油田托甫台区复杂穿盐井快速钻井技术.pdf

2 0 1 4年第 4 2卷第 1 2期 石 油机械 CHI NA P ET R0L EUM MACHI NERY ． ． 钻 井技术与装备 塔河油 田托甫 台区复杂穿盐井快速钻 井技术 路小 帅 孙 琳 王 谱 张 晔 1 ．中石化 西北油田分公 司工程技 术研 究院2 ．中国石油西部钻探准 东钻井公 司 3 ．中国石油大港油田分公司第三采油厂4 ．中国石油渤海钻探第一固井公司 摘要 为加快塔河油 田的勘探开发步伐 ，提 高钻井速度 ，缩短钻井周 期，油田对托甫台区穿 盐井进行 了优化改进 ，并采用配套的专打专封穿盐井快速钻井技术。在介绍专打专封穿盐井快速 施工特点的基础上，分析 了其配套技术 ，主要包括合理选用钻具组合 ，充分发挥水力效率；深化 岩石力学及可钻性研究，优选 P D C钻头；优选机械参数，优化水力参数，深化小井眼快速钻井技 术 ；优化钻井液体 系，采用近平衡压力钻井技术。指 出专打专封井身结构解决 了因二叠系承压能 力不够 ，导致 巴楚组盐膏层高密度钻井过程 中的漏失问题，与长裸 眼穿盐井身结构相比，可使钻 井周期缩短 1 1 6 ． 8 2 d ，机械钻速提高 7 4 ． 8 7 ％ ，为油田的高效快速开发 、增储上产做 出了贡献。 关键词 塔河油田；穿盐井；专打专封 ；机械钻速 ；P D C钻头 中图分类号 T E 2 4 2 文献标识码 A 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 4 ． 1 2 ． 0 0 1 Dr i l l i ng Te c h ni q ue s f o r t he Co mp l i c a t e d Thr o ug h- s a l t La y e r W e l l i n Bl o c k Tuo f ut a i o f Ta he Oi l fie l d Lu Xi a o s h ua i S u n Li n W a n g Pu Z ha n g Ye 1 ． R e s e a r c h I n s t i t u t e o f E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y ，N o r t h w e s t O i lfi e l d C o m p a n y ，S I N O P E C ；2 ． Z h u n d o n g D r i l l i n g C o m p a n y ， C N P C X i b u D r i l l i n g E n g i n e e r i n g C o m p a n y L i m i t e d ；3 ． N o ． 3 P r o d u c t i o n P l a n t ，D a g a n g O i lfi e l d C o m p a n y ，C N P C ；4 ． No ． 1 C e me n t i n g C o m p a n y ，C N P C B o h a i D r i l l i n g E n g i n e e r i n g C o m p a n y L i m i t e d Abs t r a c t I n o r d e r t o a c c e l e r a t e t h e pa c e o f e x pl o r a t i o n a n d d e v e l o p me nt o f T a h e o i l fie l d， i nc r e a s e p e n e t r a t i o n r a t e， t he t h r o ug h s a l t l a y e r we l l s i n b l o c k Tu o f u t a i a r e o p t i mi z e d， a n d t h e s p e c i a l i z e d d r i l l i ng a n d i s o l a t i o n t e c h n i q ue s a r e a d o p t e d． Th e s p e c i a l i z e d d r i l l i n g a n d i s o l a t i o n t e c h n i q u e s a r e i n t r o d u c e d a n d i t s s u p p o r t i n g t e c h n o l o - g i e s a r e a n a l y z e d， i n c l u di ng BHA s e l e c t i o n t o i mpr o v e h y d r a u l i c e ffi c i e n c y； s t u d i e s o n r o c k me c h a ni c s a n d d r i l l a - b i l i t y t o o p t i mi z e d PDC d r i l l b i t s e l e c t i o n me c h a n i c a l a n d h y d r a u l i c p a r a me t e r s o p t i mi z a t i o n t o e n h a n c e t h e s l i mh o l e r a p i d d ri l l i n g t e c h n o l o g y ； d ri l l i n g fl u i d s y s t e m o p t i mi z a t i o n t o a d a p t t h e n e a r b a l a n c e d p r e s s u r e d ri l l i n g t e c h n o l o - g Y ． Th e s p e c i a l i z e d d ril l i n g a n d i s o l a t i o n t e c h n i q u e s h a v e a d d r e s s e d t h e l o s t c i r c u l a t i o n i n t h e s a l t l a y e r i n Ba c h u g r o u p c a u s e d b y t h e h i g h d e n s i t y d ril l i n g flui d a n d l o w p r e s s u r e b e a rin g c a p a c i t y o f Pe r mi a n f o r ma t i o n． Th e d ril l i ng c y c l e ha s b e e n r e d uc e d b y 1 1 6 ． 8 2 d a y s，a n d t h e ROP h a s b e e n i n c r e a s e d b y 7 4． 8 7％ ， wh i c h a r e gre a t c o n t r i b u t i o n s f o r i mp r o v i n g t h e p a c e a n d e ffic i e n c y o f o i l fi e l d d e v e l o p me n t a n d i n c r e a s i n g t h e r e s e r v e s a n d p r o d u c t i o n ． Ke y wo r d s Ta he o i l fie l d； t h r o u g h s a l t l a y e r ； s l i mh o l e r a p i d d ril l i n g； ROP； PDC d ril l b i t 0 引 言 为加快塔河油田的勘探开发步伐，提高钻井速 度 ，缩短钻井周期 ，降低钻井成本 ，实现油田开发 增储上产的 目标 ，2 0 1 3年塔 河油 田对托甫台 区穿 盐井进行 了一系列优化改进 ，并采用配套的专打专 封穿盐井快速钻井技术，取得了良好的经济效益。 基金项 目 “ 十二 五” 国家科 技重 大专 项 “ 大 型油 气 田及 煤层 气开 发 ”之 课题“ 碳酸 盐岩 缝 洞型 油 藏钻 井技 术 完善 与 推广 ” 2 0 1 1 Z X0 5 0 4 9 0 20 2 。 石 油机械 2 0 1 4年第4 2巷第 1 2期 目前专打专封穿盐井快速钻井技术 已在塔河油 田得 到全面推广。笔者在塔河油 田全面提速 、提高经济 效益的大背景下 ，通过详细介绍穿盐井快速钻井技 术 ，旨在加快塔河油田穿盐井 的快速勘探开发 ，达 到高效 、安全 、快速和经济成井的 目的。 1 专打专封穿盐井快速施工特点 1 ． 1 专打专封穿盐井井身结构特点 塔河油田穿盐井通常采用长裸眼穿盐井井身结 构 ，即一开采用 6 0 ． 4 mm钻头钻进 ，下 5 0 8 ． 0 m m套 管 ；二 开 采 用 4 4 ． 5 mm 钻 头 钻 进 ，下 3 3 9 ． 7 m m套管 ；三开采用 3 1 1 ． 2 m m钻头钻出盐 底 2 0 m，将盐层段扩孔至直径 3 5 5 ． 6 mm后下 入厚 壁 2 6 5 ． 1 m m 2 4 4 ． 5 mm套管 ；四开采用 0 2 1 5 ． 9 m m钻头钻 进 ，下 入 0 1 7 7 ． 8 m m 套管 ；五 开采用 0 1 4 9 ． 2 m m钻头钻进 ，先期裸眼完井。 为了缩短钻井周期 ，经过充分论证 ，一开采用 4 4 ． 5 m m钻头钻进 ，下 0 3 3 9 ． 7 m m套管 ；二开采 用 0 3 1 1 ． 2 m m钻头钻至盐膏层 0 ． 5～1 ． 0 m结束 ， 下 0 2 4 4 ． 5 m m套 管；三开采用 0 2 1 5 ． 9 m m钻头钻 出盐膏层 2 0 m，将盐层扩孑 L 至直径 2 7 9 ． 4 mm，下 0 2 0 6 ． 4 m m套管 ；四开采用 0 1 6 5 ． 1 mm钻头钻进 ， 下 1 4 2 ． 9 m m无接箍套 管；五开采用 l l 4 ． 3 mm 钻头钻进 ，裸眼完井 。通过 以上技术改进 ，形成了 托甫台区专打专封穿盐井井身结构。 1 ． 2专打专封穿盐井快速钻井技术难点 经过近 3 a的实践 ，采用专打专封穿盐井井身 结构后 ，钻井速度和 固井质量得到明显提到，尽管 钻井周期缩短 1 1 0 d以上 ，但钻井过程 中也存在一 些 困难 ，具体表现在 1 专打专封穿盐井钻 遇地层较多 ，地层压 力变化 大。地层 压力 用 密度 表示 逐 渐增 大 ， 石炭系达到 1 ． 2 3～1 ． 2 4 g ／ c m 。 ，巴楚组盐层段最高 1 ． 6 0～1 ． 6 5 g ／ c m ，地层破裂压力从 1 ． 8 4 g ／ c m 变化到 2 ． 1 0 g ／ c m ，施工时虽然不会压漏地层 ，但 对 中上部地层而言容易形成压差卡钻。 2 该区盐膏层 以纯盐 为主，N a C 1 在盐膏层 中以结晶形式出现 ，埋深超过 5 5 0 0 r n ，容易导致 “ 溶 、缩、塌 、胀 、漏 、卡 、喷 、损” 等 难题 _ 1 J ， 盐层 平 均蠕 动 速 率 0 ． 5 2 m m ／ h ，最 大 蠕 动 速 率 1 ． 0 5 mm ／ h ，对井身结构设计 、钻井施工 、盐层扩 孑 L 及后期下套管造成极大困难。 3 地层岩性变化大 ，盐膏层上部地层疏松 ， 起 、下钻阻卡严重，盐膏层下部地层容易剥落 、坍 塌，因此井眼稳定是能否进行专打专封钻井的关键。 4 地层可钻性变化大 J ，且砂岩 、泥岩交 互变化 ，尤其三叠系、石炭系地层含砾石层 ，二叠 系发育火成岩 J ，对钻头性能要求较高。 5 奥陶系风化壳 与上部地层属不同压力系 统 ，岩性及其特征变化大 ，实钻过程 中容易发生长 距离放空 ，导致地层先漏后涌 ，甚至井喷 ，要求实 钻过程 中务必卡准风化壳。 6 尽管专打专封 穿盐井井身结构 比长裸眼 穿盐井井身结构减少了盐上承压堵漏施工要求 ，但 要求穿盐段控制好钻井液性能 ，使扩孑 L 后井段满足 安全下人要求。 7 盐膏层下部地层到 目的层之上井眼较长 ， 约 8 0 0 m，主要为泥岩和灰岩地层 ，泥岩易水化膨 胀 、坍塌掉块 ，若其裸露时间过长则严重威胁钻井 安全 ；同时，志留系和泥盆系发育水层，固井过程 中若封隔不好易出现水窜问题。 8 四开下入 0 1 4 2 ． 9 m m无接箍套管 ，内径 1 1 8 ． 6 mm，套管封固段长达 8 5 0 m，若采用 0 7 3 ． 0 mm常规钻杆 ，循环压耗大 ，排量低 ，且上部井眼 为 0 2 4 4 ． 5 mm套管 ，与 0 8 8 ． 9 m m钻杆环空大 ，环 空返速携岩难度大 ；同时为小井眼钻井 ，钻压和扭 矩传递困难。 2 专打专封穿盐井快速钻井配套技术 2 ． 1 合理选用钻具组合 。充分发挥水力效率 该区属超深井范畴 ，盐层之上井眼尺寸大 ，地 层欠压实 ，为充分发挥水马力的作用 ，需合理选用 钻具组合 M J ，增 强水力破 岩 效果 ，确保排量不 低于设计排量 ，以确保清、携岩效果 ；盐层之下井 段沿程阻耗大 ，水力破岩能力有限，在确保排量的 前提下主要以安全钻进为主。 一 开采用塔式 钻具组合 4 4 ． 5 N l m钻 头 0 2 7 9 ． 4 m m钻铤 2 7 m0 2 2 8 ． 6 m m钻铤 2 7 m 0 2 0 3 ． 2 m m钻铤 2 7 1T I 0 1 3 9 ． 7 m m小接头大水眼 钻杆 。 二开采用大钟摆或塔式钻具组合 0 3 1 1 ． 2 m m 钻头 0 2 2 8 ． 6 m m钻铤 2 7 m0 2 0 3 ． 2钻铤 2 7 m0 1 2 7 ． 0 m m加重钻杆 o 1 3 9 ． 7 m m小接头大水 眼钻杆 ；0 3 1 1 ． 2 m m P D C钻头 螺杆 0 2 2 8 ． 6 m m 钻铤 2根 0 3 1 1 ． 0 mm螺旋扶正器 0 2 2 8 ． 6 m i l l 钻 铤 1根 0 3 1 1 ． 0 m m螺旋扶正器 0 2 0 3 ． 2 H i m钻铤 1 2根 十0 2 0 3 ． 2 m m随钻震击器 0 2 0 3 ． 2 i n to钻铤 2 根 0 1 2 7 ． 0 m m加重钻杆 0 1 3 9 ． 7 m m小接头大水