吉木萨尔凹陷二叠系致密油藏优快钻井技术.pdf

3 4 5 剜 2 0 l 3 ‘ { 1 0 J I 新疆 f Il I 地质 XI N J I ANG P E TR 0I EU M GE OI 0 Y Vt J 1 ． 34． 、 ， 5 t ， I ． 20i 3 吉木萨尔凹陷二叠系致密油藏优快钻井技术 蒋 建伟 ， 邓 毅 ， 屈 目 4 ， 辛 飞 1 ． 中国石油集团 西部钻探工程有限公司 克拉玛依钻井公司， 新疆 克拉玛依 8 3 4 0 0 9 ； 2 ． 中国石油集团 西部钻探工程有限公司 科技信息处， 乌鲁木齐 8 3 0 0 2 6 摘要 吉木萨尔凹陷二叠系致密油藏钻井面临地层可钻性差、 机械钻速慢、 井眼稳定性差、 阻卡多等诸多难题。针 对不同的地质情况， 2 0 1 2 年通过应用高效P D C钻头、 自激振荡旋冲钻井工具、 扭力冲击器等先进的提速工具， 使二叠 系机械钻速稳步提高， 事故复杂时率下降， 取得了良好的效果。 关键词 准噶尔盆地； 吉木萨尔凹陷； 二叠系； 致密油藏； 钻井提速 文章编号 1 0 0 1 3 8 7 3 2 0 1 3 0 5 0 5 8 8 0 3 中图分类号 T E [ 2 3 】 文献标识码 A 吉木萨尔凹陷位于准噶尔盆地东部隆起 ， 二叠系 芦草沟组致密油层在全凹陷均有分布 ， 面积 1 2 7 8 k m ， 厚度2 0 0 ～ 3 5 0 1T I ， 存在上、 下2 个甜点体， 资源量合计 1 0 ． 1 8 x 1 0 t ， 资源潜力大， 是新疆油田重要的资源接替 领域和“ 新疆大庆” 建设 的主战场” 。 - 。2 0 1 1 年 9 月 ， 吉 2 5 井芦草沟组进行压裂后获得 E t 产 2 O - 3 11 3 的高产油 流 ， 揭开了新疆油 田致密油勘探的序幕 。由于该 区地 层胶结致 密 ， 可钻性差 ， 钻井难度较大 ， 因此 ， 根据不 同岩性和可钻性 ， 优选钻头[4 ,5 1 ， 提高钻速和钻井效益 ， 是高效开发该区致密油藏的一个重要方面。 1 钻 井概况 2 0 1 2 年 以前 ， 吉木萨尔地 区完钻主探二叠系梧 桐 沟组 的探 井 8口， 平 均 井 深 3 0 9 8 m， 机 械 钻 速 4 31 m ／ h ， 钻机月速度 1 2 0 5 ． 5 m ／ 台 表 1 。 表 1 2 0 0 1 2 0 l 1 年吉木萨尔地区梧桐沟组探井钻井指标 拌号 完钻井 深 钻井周期 钻机月速 机械钻速 各沣 外 m 台月 m／ 台 m ／ h 台 该地区三叠系及以上地层可钻性较好 ， 推广应用 P DC 螺杆复合钻井技术提高钻速效果显著 ， 进入二 叠系后钻速明显变慢 ， 2 0 1 2 年前完钻井二叠 系的平 均钻 速 1 ． 7 0 m ／ t ] ， 其 中梧桐 沟组抗压强 度高 ， 可钻性 差 ， P D C钻头选 型困难 ； 芦草沟组岩性致密 ， 研磨性 强 ， 牙轮钻头钻速低 ， 仅 1 ． 3 5 m ／ h ． 此外 ， 吉木萨尔地 区三叠系烧房沟组 、 韭菜 园组 ， 二叠系梧桐沟组泥岩 地层井眼稳定性差 ， 易垮塌 ， 钻井过程 中阻卡频繁 ， 2 0 1 2 年前事故时率为0 ． 4 ％， 复杂时率 1 ． 3 9 ％． 2 0 1 2 年吉木萨尔致密油藏分布区域新部署井 的 平均中完井深 、 完钻井深均大幅增加 ， 难钻的二叠 系 厚度显著增加 ， 因地质研究需要在第一轮探井的芦草 沟组致密储集层长段连续取心， 另外为提高致密储集 层产量 ， 开展长水平段水平井钻井 ， 进一步增加了该 区域的钻井难度。 2 0 1 2年完钻 8口直 井平 均 中完井深 2 7 1 2 ． 9 ff l 、 完钻井深 3 7 4 6 ． 9 1 T I 、 钻揭二叠 系厚度 7 0 4 ． 1 1 T I ， 与之 前相 比 ， 分别增加 了 6 5 0 ． 4 m、 6 4 8 ． 8 m、 1 9 8 ． 7 I l l ， 累计 取 t 2 , 5 3 4 ． 2 2 m， 完 成水 平井 3口 ， 水平 段 平均 长度 1 1 2 5 ． 5 m． 吉 1 7 2 H井 完钻 井深 4 3 6 6 1 1 1 ， 水平 段 长 1 2 3 3 m， 创新疆油 田 1 5 2 mm井眼水平井水平位移最 长钻井记录。通过技术攻关 ， 吉木萨尔地区钻井速度 稳步提高 ， 在二叠系钻速达到 1 ． 8 6 m／ h ， 提高 9 ． 4 1 ％， 尤其是突破了芦草沟组致密地层 的提速瓶颈 ， 钻速达 到2 ． 0 8 m ／ h ， 提高5 4 ． 1 ％， 全年事故时率为 0 ， 复杂时率 0． 9 5％ ． 2 二叠系致密油藏优快钻井技术 2 ． 1高效 P D C钻头提速 2 ． 1 ． 1试用进 口高效P D C钻头实现芦草沟组提速 在调研总结以往所使用 的钻井工具及其使用效 果之后 ， 吉 2 5 1 井三开 3 6 3 3 3 7 2 4 m井段试用史密 斯 MD I 6 1 6 L B P X钻头 ， 进 尺9 1 m， 机械钻速 2 ． 0 5 m ／ h ， 比邻井吉2 5 井相同层位提高5 3 ％， 在吉木萨尔地区 收 ⋯ j 2 0 1 3 - 0 2 2 1 修 订k t 2 0 1 3 - 0 4 0 7 f 1 新介 精缱 1 9 7 5 一 ， ， 浙汀 暨人 ， l 级1 一 师， 钻4 t r 程管删 ， I e 1 1 3 7 0 9 9 0 6 9 0 2 E - l n a i l x i w t n l ” 第 3 4 巷 5 期 将建伟， 等 吉木萨尔凹陷二卺系致密油藏优快钻井技术 二 叠 系芦 草沟组 首次使 用 P DC钻 头提速 见到 明显 效果 。 吉 1 7 2 H井 四 开 在 二 叠 系 芦 草 沟 组 使 用 MD 6 1 6 L N B P X和 MD S i 5 1 6 U Q P X钻 头 ， 2只 P D C钻头 完成水平段全 部进 尺 ， 平均机械钻速 2 ． 4 4 m／ h ， 较牙 轮钻头提高7 9 ．4 ％， 在吉2 5 1 H井、 吉3 2 H井水平段推 广应用 ， 钻速持续稳步提高 ， 彻底解决了在芦草沟组 钻井提速 的难题 表 2 。 表2 P D C钻头在吉木萨尔芦草沟组地层钻井指标统计 2 ． 1 ． 2 应 用 国产 P DC 钻 头提 速 降本 增效 吉 3 3 井 区芦草沟组岩性 以泥岩 、 白云质泥岩 、 砂 质泥岩 、 灰质砂岩薄互层为主 ， 致密坚硬 ， 可钻性差 。 据此 ， 借鉴史密斯 P D C钻头 的成功经验 ， 与 国内钻头 厂商联合研发 ， 吉 3 3 井芦草沟地层试验个性化设计 的 D F 1 6 0 4 U钻头 获 得成 功 ， D F 1 6 0 4 U自3 5 2 8 m人 井 ， 钻 至 3 8 5 0 I T I 完钻 ， 累计 进 尺 2 2 2 i n ， 平 均钻 速 3 ． 3 6 m／ h ， 相 比该井 区层位牙轮钻头钻速 1 ． 1 8 m ／ h ， 提 高 1 8 4 ． 7 ％ 图 1 ， 与进口P D C 钻头相比， 成本较大幅 度下降。 3 5 0 0 g 隧3 5 5 0 嫩 钻时 m i n ／ m 0 2 0 4 0 6 0 8 0 图 l吉3 3 井 国产 P D C 钻 头与牙轮钻 头钻时对 比 随后 ， 吉 3 2 井 、 吉 1 7 5 井 、 吉 3 4 井推广应用国产 D F 1 6 0 4 U钻头均获成功 ， 为研究 区芦草沟组致密地层 钻井降本增效提速找到新的有效手段 表 3 。 表3 国产P D C D F 1 6 0 4 U 在芦革沟组钻井指标统计 2 ． 2 优选井下工具提速 2 ． 2 ． 1 自激振 荡旋冲钻 井工具 吉 3 0 井三开 3 2 3 2 3 4 0 5 m为三叠系韭菜园组 ， 岩性 以褐色泥岩 、 砂质泥岩为主， 较致密坚硬 ， 可钻性 中等 ， 采用 自激振荡旋冲钻井工具 牙轮钻头钻进 ， 进 尺 1 7 3 i n ， 平均机械钻速2 ．0 7 m ／ h ， 比邻井吉2 8 井相同 层段钻速提高5 4 ％． 吉3 3 井二开 1 7 4 0 2 6 0 0 Il l 为侏罗系， 岩性以灰 绿色砂质泥岩 、 深灰色泥岩为主 ， 较疏松 ， 可钻性好 ， 因此采用 自激振荡旋冲钻井工具 P D C 钻头钻进 ， 进 尺8 6 0 i n ， 平均机械钻速7 ．7 5 m ／ h ， 比邻井吉3 2 井相同 层段钻速提高 1 7 5 ． 8 ％． 2 ． 2 ． 2 扭 力 冲击 器 吉 3 4 井岩性胶结程度 中等 ， 可钻性 中等 ， 首次在 该井开展了阿特拉公司的扭力冲击器 U 4 1 6 M钻头提 速试验 ， 单只钻头进尺 、 钻速均大幅提高 ， 相 比牙轮钻 头 ， 进尺 和钻速分别提高 了2 4 7 ． 3 ％和 9 8 ％ 表 4 ， 减 少两次提下钻时间 ， 同比节约钻井工期约 8 d ， 为该区 钻井提速增添了新的手段 。 表 4 吉 3 4井扭 力冲击器 与常规钻 井速 度对 比 钻头型号 井段 m 进尺 I l1 纯钻时间 h 机械钻速 m ／ h 2 ． 2 ． 3 谐振 多级脉冲射流接 头 吉 2 5 1 井 3 0 l 0 3 3 4 6 1T I 为三叠 系韭菜 园组 、 二 叠系梧桐沟组 ， 岩性 以褐色泥岩 、 褐色泥质粉砂岩及 灰色泥岩为主 ， 坚硬 ， 可钻性差 。采用谐振多级脉冲 射流接头 MC X T 5 1 6 7 脉冲钻头钻进 ， 进尺 3 3 6 IT I ， 平 均机械钻速2 ． 1 3 rr d h ， 与邻井吉2 5 井相同层位相比， 单只钻头进尺提高9 3 ％， 机械钻速提高2 8 ％， 提速效 果较好 。 2 ． 2 ， 4 水力加 压 器 吉 3 3 井 三开 3 l 7 4 3 5 2 8 Il l 使用 水力加压器 HJ T 5 1 7 G K钻头 ， 进尺 3 5 4 m， 纯钻 2 2 3 ． 3 3 h ， 机械钻速 1 ．5 9 m ／ h ， 与相同层位常规钻井速度比提高1 3 ．2 ％． 2 ． 3 长简取心技术 为获取勘探研究地质资料， 建成准东致密储集层 地层 “ 铁柱 子” ， 2 0 1 2 年吉木萨尔致密油藏第一轮井 5 9 0 新辐 油地质 在芦草沟组进行连续取心 ， 该 区芦草沟组地层稳定 ， 先单筒试取 ， 优选取心钻头 ， 然后进行双筒取心 ， 双筒 共 取 1 9 简 ， 进尺 2 8 4 ． 9 9 I n ， 节 约取心周 期 3 0 ％以上 表 5 。吉 1 7 4 井 、 石树 1 井先后创造新疆致密油藏 钻井取心进尺最长记录。吉 1 7 4 井应用个性化设计尖 圆混合布齿取心钻头 C 4 7 5 ， 取心2 3 筒 ， 平均机械钻速 达到 0 ． 3 8 m／ h ， 较常规取心钻头钻速提高了8 O ． 9 5 ％． 表 5 2 0 1 2 年准东二叠 系致密油长段取心统计 3 结论 1 根据不 同地层 的致密程度和可钻性 ， 优选不 同的钻头是吉木萨尔致密油藏钻井提速 的关键 ， 目前 形 成的钻头选 型方 案 二开采用强攻击 型的 4 刀翼 P D C钻头 D F 1 9 0 4 U或 F S 2 4 6 3 配合 螺杆提速 ， 力争 二 开 “ 一 趟钻 ” ； 三开 采 用 U 4 1 6 M 扭 力 冲击 器 或 F S 3 3 6 5 Z钻 至 梧 桐 沟 组 底 部 ， 在 芦 草 沟 组 使 用 DF1 6 0 4U． 2 使用 白激震荡旋冲钻井工具 、 水力脉冲接头、 扭力冲击器等工具可进一步提高三叠系、 二叠系致密 地层 的机械钻速 。 参考文献 [ 1 ] 林隆栋， 单江， 罗建玲． 准噶尔盆地东部油气勘探新启示 [ J ] ． 新疆石油地质， 2 0 1 2 ， 3 3 6 6 4 0 6 4 2 ． [ 2 ] 张义杰， 齐雪峰， 程显胜， 等． 准噶尔盆地晚石炭世和二叠 纪沉积环境[ J j ． 新疆石油地质， 2 0 0 7 ， 2 8 6 6 7 3 6 7 5 ． [ 3 ] 熊婷， 刘震， 黄志龙， 等． 准噶尔盆地东部梧桐沟组岩 性圈闭预测和油藏分布规律[ J ] ． 新疆石油地质 ， 2 0 1 2 ， 3 3 1 2 8 3 0 ． [ 4 ] 吴惠梅， 楼一珊， 张勇， 等． 马朗凹陷玄武岩层特性与钻 头选型[ J ] ． 新疆石油地质， 2 0 1 1 ， 3 2 4 4 2 9 4 3 1 。 [ 5 ] 刘斌 ， 楼一珊， 吴惠梅， 等． 吐哈盆地柯柯亚区块侏罗系 钻探 中的钻头选型 [ J ] ． 新疆石油地质 ， 2 0 1 2 ， 3 3 1 1 0 6-】 0 7 ． Opt i mi z e d a nd Fa s t Dr i l l i n g Te c hno l o g y f o r Ti g ht Oi l Re s e r v o i r o f Pe r mi a n i n J i ms a r S a g i n J u n g g a r Ba s i n BA N G J i a n w e i ， D E N G Y i Q U G a n g ， X I N F e i 1 ， K a r a m a y D r i l l i n g C o m p a n y ， X i b u D ri l l i n g E n g i n e e r i n g C o ． ， L t d ， C N P C ， K a r a ma y ， X i n j i a n g 8 3 4 0 0 9 ， C h i n a ； 2 ． S c i T e c h I n f o r m a t i o n D e p a r t m e n t ， X i b u D ri l l i n g E n g i n e e r i n g C o ． ， L T D ， C N P C ， U r u m q i ， Xi n j i a n g 8 3 0 0 2 6 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e t i g h t o i l r e s e r v o i r d r i l l i n g i n J i ms a r s a g o f P e r mi a n i n J u n g g a r b a s i n i s f a c e d wi t h s e v e r a l p r o b l e ms s u c h a s p o o r a n d s l o w r a t e o f p e n e t r a t i o n ， p o o r we l l b o r e s t a b i l i t y ， s e r i o u s b l o c k a g e d u r i n g t r i p p i n g ， e t c ． Ac c o r d i n g t o d i f f e r e n t g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s ，a s e r i e s o f n e w d r i l l i n g t e c h n o l o g i e s w e r e u s e d t o i mp r o v e d ri l l i n g s p e e d i n t h i s a r e a i n 2 01 2 ， i n c l u d i n g h i g h e f f i c i e n c y P DC b i t ， s e l f - o s c i l l a t i n g r o t a r y p e r c u s s i o n d r i l l i n g t o o l s ， To r k b u s t e r ， e t c w h i c h a l l o we d t h e d ril l i n g p e n e t r a t i o n r a t e t o b e i mp r o v e d a n d t h e c o mp l e x d a ma g e r a t e t o b e d e c r e a s e d s i g n i fi c a n t l y o r o b v i o u s l y ． Ke y W o r d s J u n g g a r b a s i n ； J i ms a r s a g ； Pe r mi a n ； t i g h t o i l r e s e rvo i r ； d r i l l i n g s p e e d i mp r o v i n g t h 0 h ● ‘ ． ． ’ ， ． ● ● ● t ● ● 啊 t t ● 一 ．． t ● h ● | h ● ， ． t | t h 々 t r h t t t t | ， ． t ● ， ● ● ， ． ● ● h ’ 0 ， ， ． ’ ， ． ● ， ． ． ． ， 上接第5 3 0 页 文章编号 1 0 0 1 3 8 7 3 2 0 1 3 0 5 0 5 2 8 一 E A Th e Ef f e c t o f St r i ke Sl i p Fa ul t i ng Th r o w o n Hy dr o c a r bo n s i n No r t he r n Sl o pe o f Ta z ho n Ar e a， Ta r i m Ba s i n Z HANG Xi n c h a o ， S UN Z a n d o n g ‘ ， Z HAO J u n s h e n g ， P AN Ya n g y o n g 2 1 ． L a b f o r I n t e g r a t i o n o f G e o l o g y a n d G e o p h y s i c s f L I G G ， C h i n a U n i v e r s i t y o f P e t r o l e u m， B e i j i n g 1 0 2 2 4 9 ， C h i n a ； 2 ． R e s e a r c h I n s t i t u t e o f E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p m e n t ， T a r i m O i l fi e l d C o mp a n y ， P e t r o C h i n a ， K o r l a ， X i n j i a n g 8 4 1 0 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t P e t r o l e u m d i s t r i b u t i o n i n c a r h o n a t e r e s e rvo i r s o f Or d o v i c i a n i n n o rth e r n s l o p e o f T a z h o n g a r e a a r e a ffe c t e d b y N E s t r i k e s l i D f a u l t ， a n d t h e h y d r o c a r b o n e n r i c h me n t i s c o n t r o l l e d b y t h e f a u l t t h r o w． Bu t t h e f a u l t t h r o w i s d i ffi c u l t t o c a l c u l a t e d u e t o d e e p b u r i e d r e s e r v o i r ， l o w r e s o l u t i o n a n d s i g n a l t o n o i s e r a t i o o f 3 D s e i s mi c p r o fi l e s d e s c r i b i n g t h e r e s e r v o i r s d i s t r i b u t i o n a s we l l a s t h e t o o s ma l l h o r i z o n t a l f a u l t t h r o w a n d t h e v a r i e d v e r t i c a l f a u l t t h r o w o f t h i s s t ri k e s l i p f a u l t ． T h e f u r t h e r a n a l y s i s o f t h e 3 D s e i s mi c d a t a s h o ws t h a t t h e s t r i k e s l i p f a u l t w a s o f t h e f e a t u r e o f N W e x t e n s i o n a n d f o r me d e x t e n s i o n a l a p a rt r e g i o n s w i t h d i f f e r e n t w i d t h s a l o n g t h e f a u l t s t rik e ． A me t h o d i s t h e n p r o p o s e d i n t h i s p a p e r f o r c a l c u l a t i n g t h e s t ri k e - - s l i p f a u l t wi d t h a n d h e i g h t o f e x t e n s i o n a l - a p a rt r e g i o n s t o i n d i r e c t l y r e c o g n i z e a n d d e t e r - mi n e t h e f a u l t t h r o ws ． T h e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t t h i s me t h o d c a n b e u s e d t o r e c o g n i z e t h e h y d r o c a r b o n d i s t r i b u t i o n i n t h i s a r e a ， b e c a u s e o f i t s h i g h a g r e e me n t t o t h e s t r i k e s l i p f a u l t d e v e l o p me n t r e g u l a r i t y a n d g o o d c o i n c i d e n c e t o t h e o i l g a s d i s t rib u t i o n i n t h i s a r e a ． Ke y W o r d s T a z h o n g a r e a ； n o rt h e r n s l o p e ； s t r i k e ． ．s l i p f a u l t ； f a u l t t h r o w； e x t e n s i o n a 1 ． ．a p a rt r e g i o n ； p e t r o l e u m d i s t ri b u t i o n