川中蓬莱气区复杂超深井钻井技术研究与实践

川中蓬莱气区地层压力系统复杂,目的层灯影组埋藏超深,须家河组、沧浪铺组等地层可钻性差,嘉陵江组至灯影组固井井段长、安全密度窗口窄,钻井过程中机械钻速低,漏喷垮卡等故障复杂多,油层悬挂尾管固井后出现水泥环和顶封失效,喇叭口气窜等问题,安全钻井风险高。针对该区的上述问题,通过深入开展地质特征研究、井身结构优化设计、溢漏早期监测与预警技术、精细控压技术、高性能钻井液体系等研究及应用,有效降低了该区的钻井复杂和井控风险,保障了安全钻进;优选了难钻地层高效钻头、提速工具,集成应用钻井参数强化等提速工艺,有效提高了大尺寸井眼和沧浪铺组等难钻地层的钻井速度;创新应用自愈合水泥浆体系、全自动控压固井工艺优化等固井技术,有效保障了尾管的固井质量。通过56井次的现场应用发现,故障复杂和井控风险有效降低,须家河组和沧浪铺组的机械钻速同比提高了20%以上,尾管平均固井质量合格率92.31%,并创造了PS6井亚洲第一深井等钻井纪录。该区块的研究成果有效提高了区块油气勘探开发速度,并为类似区块的快速勘探开发提供了参考。

动态负压计算模型建立及其相关因素分析

斯伦贝谢公司提出动态负压射孔技术以来,对动态负压幅度大小及其变化特征的认识还存在较大争议,对动态负压作用机理的认识还不够完善,无法使其量化成为相应的数学模型,应进行动态负压变化规律的研究。通过考虑储层流体特征、井筒初始压力、射孔器参数、泄压器参数等因素,运用相关数学推演方法建立了动态负压计算模型,利用相关数据对该动态负压计算模型的正确性和实用性进行了理论验证,得到了与实际十分贴切的结果。利用所建立的动态负压计算模型对动态负压相关影响因素作了详细的对比分析,划分出了影响动态负压的主要因素以及次要因素,为动态负压射孔施工提供了理论支撑。

动态负压射孔方案优化设计软件开发与应用

我国对动态负压射孔技术基本作用机理的认识处在入门阶段,无法使动态负压作用原理量化成较为合适的动态负压计算模型,并编制成相应的射孔方案设计软件指导生产实践。为此,通过大量理论研究和试验研究,利用VS.NET软件及SQL Server 2005软件开发了动态负压射孔方案优化设计软件。对该软件的各个功能模块进行了介绍,同时结合吉林油田某口井的实际数据对软件进行了应用。应用结果表明,软件优化的射孔方案可以有效降低射孔表皮以及施工成本,可输出完整的射孔方案设计报告。

页岩气水平井卡钻主要原因及预防对策

四川盆地长宁—威远国家级页岩气示范区目前已经实现了埋深3500m以浅海相页岩气的规模化、效益化开发,但随着该区页岩气水平井段长度的延伸,管柱下入过程中摩擦阻力、扭矩增大,易造成频繁遇阻、卡钻等现象。为此,在分析卡钻原因的基础上,从预防钻井过程中井眼力学变形的角度出发,以提高页岩长水平井井段的钻井液封堵性能为重点,协同优化影响井眼轨迹和井眼环空岩屑浓度的钻具组合与钻井参数,通过优化井身结构、井眼轨迹、钻井液性能等技术措施,配套降摩减阻及提速配套工具,制订了页岩气水平井防卡钻技术措施,并进行了现场应用。研究及应用结果表明:(1)对于水基钻井液采用加入适量复合盐抑制剂的方式并配合固控设备的应用,可有效控制钻井液中的有害固相含量,而对于油基钻井液则采用提高油水比、增加乳化剂等方式以增强其稳定性;(2)井眼轨道设计优化为三维轨道二维化后,钻柱最大摩阻较之于优化前降低了20%;(3)高效随钻震击器的钻具组合,配合以合理的钻井参数控制机械钻速,可以达到满足井眼环空携岩要求的岩屑浓度,减少岩屑床的厚度;(4)现场12井次的应用效果表明,水平井段阻、卡等复杂事故时率由2.3%降低至0.92%。结论认为,该研究成果为解决页岩气长水平段卡钻难题提供了有效的技术途径。

中美典型高压页岩气藏钻井提速技术对比与启示

美国Haynesville高压页岩气气藏与中国长宁—威远国家级页岩气示范区下志留统龙马溪组高压页岩气藏的地质、钻井条件最为类似,前者的钻井提速技术思路对于我国页岩气快速钻井也具有重要的参考借鉴意义。为了实现我国页岩气藏的钻井提速,通过对比中国和美国典型高压页岩气藏钻井提速技术,分析探讨了上述两个气藏在钻井提速技术方面的异同点。研究结果表明:①目前美国Haynesville等页岩气藏已将水平段井眼尺寸从215.9 mm缩小到171.5 mm或161.1 mm,单井钻井投资降低超过25%,节能减排优势明显;②美国同行采用的“高效钻头+配套井下提速工具+钻井参数优化软件/装备”的硬研磨性难钻地层系统化钻井提速技术,值得国内重视、借鉴、攻关、应用;③“控压钻井+降密度”钻井技术能够在高压页岩层段钻井提速中起到至关重要的提速应用效果。结论认为,应积极在国内国家级页岩气示范区开展缩小井身结构尺寸及其相关的钻井配套装备、工具、软件的应用探索试验;在目的层段值得持续探索、优化、应用控压钻井技术。

美国Haynesville页岩气区块优化钻井技术

美国Haynesville页岩气区块是目前美国埋藏最深、温度最高、钻井难度最大的页岩气区块,中间井段含厚层高研磨性石英砂岩,页岩储层埋藏深,温度高,地层孔隙压力大,储层上部裂缝发育。上述地质特点造成该区块石英砂岩井段钻井单只进尺少,机械钻速低,储层钻井工具易失效、钻井液密度高、机械钻速低、易井漏溢流。Haynesville区块与国内长宁等页岩气区块井下地质、钻井条件极为相似。2009年以前,Haynesville页岩气区块钻井周期在100 d以上,通过优化、集成应用难钻地层快速钻井技术、控压钻井技术、高效下套管技术等,2011年后,钻井周期已普遍降低至50 d以内,一些井达到30 d左右。文章通过介绍该区块主要钻井技术,希望能对国内相似页岩气区块有借鉴作用。

川南页岩气钻井井漏特征及堵漏技术研究与应用

川南页岩气井区地质地貌复杂,缝洞发育明显,各层段恶性漏失频发,堵漏工作难度大,复杂处理周期长,钻井提速受到严重制约。针对上述工程地质难题,开展了川南地区页岩气钻井井漏特征分析和井漏防治技术现状评价,系统阐述了桥塞堵漏、水泥堵漏、多相混输堵漏、遇水快速凝固堵漏、油基钻井液堵漏等技术工艺的封堵效果。川南页岩气井区以裂缝性漏失为主,纵向上呈明显的“三段式”特征。表层地层井漏治理难度大,尚未得到很好解决;中部地层采用随钻、桥堵、水泥堵漏和清水强钻工艺,井漏防治效果较好;下部地层存在承压堵漏无效、龙马溪组溢漏同存的难题。研究形成了复合桥塞堵漏、桥塞+高滤失堵漏、桥塞+水泥浆堵漏、凝胶+水泥浆堵漏等综合堵漏工艺技术,通过集成应用,整体堵漏成功率提高至56%,治漏成效显著。针对当前仍存在的表层漏失处理工艺受限、井漏治理时间长、缺乏精确的漏层诊断技术等问题,建议开展漏失层诊断等技术攻关,研发漏失通道适应能力强的堵漏新材料、新工具及配套工艺。