高密度低油水比油基钻井液体系研究

油基钻井液具有抑制性强、润滑性好、性能稳定等优点,随着复杂井钻井深度增加,需要建立高密度低油水比油基钻井液体系。室内研究了不同的油基钻井液关键处理剂,并构建了高密度油基钻井液体系,对油基钻井液性能进行评价。实验结果表明,研究的主乳化剂MR1、辅乳化剂FR1、碱度调节剂JNS、有机土MNL、降滤失剂HFW在高密度低油水比油基钻井液中有较好的应用效果,能有效调节油基钻井液体系的稳定性、失水量、流变性等性能。高密度油基钻井液体系抗温性能好,抑制性强,稳定性好,具有优异的性能。

低密度微泡沫液放喷技术在大斜度及大位移井中的应用

随着海上老油田挖潜的深入,以及受军事、环保等因素的影响,大斜度及大位移井逐渐成为增储上产的重要井型。大斜度及大位移井具有井斜大,稳斜段长的特点,一趟管柱难以同时实施射孔与放喷作业,严重制约着大斜度及大位移井完井时效。低密度微泡沫液放喷技术,可有效解决这个难题。下入平衡射孔管柱,校深方式可采用泵送电缆校深或随钻校深,射孔后将射孔枪起出射孔段,再根据负压值向钻杆内替入设计量的低密度泡沫液制造负压,坐封机械可回收式封隔器后导通流程进行放喷作业。该技术能够在大斜度及大位移井完井中一趟管柱同时实施射孔与放喷作业,无需在射孔后单独下一趟管柱进行放喷,节省完工工期,降低完井作业成本,提高射孔放喷效果。

大位移、大斜度井压裂充填工艺设计及应用

大位移、大斜度井压裂充填存在着防砂管柱下入困难、现场作业风险高,难度大等特点。文章以渤海某油田为例,针对大位移大斜度井压裂充填工艺设计、管柱下入模拟分析、摩阻计算三方面进行设计。并将井斜为84.12°,水垂比为3.13的A1井进行应用案例分析,选用3.88大通径一次多层充填防砂管柱,大大提高了作业效率;采用Landmark软件对防砂筛管下入摩阻进行计算,分析下入的可行性,优化钻杆方案,使充填效率较设计提升30%;针对层温度低的特点,提出了使用低温酶破胶剂来提高反排效率;最后对相关压裂充填施工工艺参数进行设计,采用低砂比,大排量充填,从而形成短宽缝,达到很好的充填效果。

超深大位移井井壁稳定及储层保护技术与应用

随着中国海上油气田大位移井钻井作业越来越多,超深大位移井钻井作业面临井壁稳定和储层保护双重挑战。东海油气田超深大位移井垂深更深,存在大段泥岩、储层低孔渗、多压力系统并存、工况复杂等情况,因此井壁稳定和储层保护的难度大。以该区域超深大位移井T6-1井为例开展油基钻井液用封堵固壁剂研选,开展了钻井作业参数分析及储层保护效果评价,通过研究形成了井壁稳定、当量钻井液循环密度(ECD)控制及低渗储层保护为一体的超深大位移井钻井技术。东海6口大位移井作业实践表明,平均钻井周期仅34.5天,钻井周期短、作业顺利,降低了现场作业风险,提升了该区块的油气田开发综合经济效益。上述研究成果对东海其他超深大位移井的作业实施具有良好参考借鉴及指导意义。

基于井壁稳定的大位移井水基钻井液体系研究

针对南海东部区块大位移井低承压地层易井壁失稳、安全密度窗口窄易漏失等问题,设计开发了一种提高井壁稳定性的大位移井水基钻井液体系。该体系通过高效抑制剂HIB-3实现对地层泥页岩水化分散的有效抑制;利用化学固壁剂HXGB-1与岩石反应,在井壁表面形成具有较强内聚力和黏附性的凝胶,提高低承压地层的抗压强度;使用复合封堵剂FHSEAL-4进行有效物理封堵裂缝,降低漏失风险和漏失影响程度,提高井壁稳定性。实验评价表明,该体系的流变性能、润滑性能、封堵滤失性能和造壁性能等满足钻井要求,抑制性能和封堵防塌能力强,泥页岩岩屑在该钻井液中的热滚回收率达92.6%,砂岩岩心在该钻井液中浸泡2天后,单轴抗压强度提高20.2%。

东海X井下7″尾管作业实践与研究

随着东海油气资源勘探开发力度的持续增大,钻井作业难度不断增加,深井、超深井、大位移井数量持续增多。复杂井型与较大的井斜、井深,套管与环空间的内外压差等因素都导致套管与裸眼段的摩阻不断增大,使得下套管作业经常出现“下不到位”的情况。下7″尾管作业作为深部井段固井的重要一环,对把控井下作业安全,构建油气流通通道至关重要。东海X井下7″尾管作业从定向井轨迹、泥浆性能着手,优化下套管作业指令,使得7″尾管顺利到位,对深井、大位移井下套管作业具有重要的借鉴意义。

冀东油田大斜度大位移井井眼清洁技术

随着冀东油田勘探开发的持续深入,大斜度大位移井比例逐年增加,钻井过程中井眼清洁问题凸现。针对大斜度大位移井的特点,通过室内模拟实验及岩屑颗粒的受力特征探讨了岩屑床成因及岩屑运移规律。并基于水力学计算模型优化设计水力参数,应用CFD仿真模拟岩屑床清除钻杆周围流体的流动特性,评价优选钻井液材料维护钻井液性能,同时采取井眼清洁实时监测、高效携岩剂等工艺,从设计到施工全面提高井眼净化水平,形成了一套改善大斜度大位移井井眼流动条件的配套技术措施,为大位移井的安全施工提供了技术支持。现场应用结果表明,后续施工的大斜度大位移井极少发生井眼清洁不好导致的憋钻卡钻等复杂情况。

高效降摩减扭工具的研制及现场试验

针对冀东油田大斜度井、大位移井在钻井过程中存在的摩阻扭矩大和套管易磨损等问题,在分析国内外降摩减扭工具优缺点的基础上,设计了一种由分体式结构的橡胶外套、低阻耐磨陶瓷涂层轴套和主轴组成的高效降摩减扭工具。基于三维井眼中钻柱受力分析计算模型,结合常用钻杆抗拉强度、抗扭强度和顶驱钻机最大连续工作扭矩,确定了工具主轴的抗拉、抗扭技术参数;并根据井眼轨迹、钻机设备的施工能力和现场施工情况,确定高效降摩减扭工具的安装位置及数量。室内测试结果表明,工具主轴抗拉强度、抗扭强度满足现场钻井安全要求。高效降摩减扭工具在冀东油田5口水平位移均超过2 000.00m的大斜度井进行了现场试验,结果表明,钻进时的扭矩平均降低15%以上,并减少了钻具对套管的磨损,取得了良好的应用效果。高效降摩减扭工具为降低大斜度井、大位移井钻井中的扭矩及保护套管提供了一种新的技术手段。

CB251E-P1井钻井液技术

CB2 5 1E P1井是胜利油田在渤海海域埕北断裂带北部埕北断层下降盘CB2 5 1E断块上的一口大位移水平井 ,也是胜利油田在海上开发馆陶组上段 1+2 3 油层的第一口水平井 ,完钻井深为 2 0 5 6m ,在井深 15 9.5 2m开始造斜 ,钻至井深 6 2 4 .84m后井斜达到 4 5°,最大井斜角为 96 .3° ,水平位移为 132 6 .2 0m ,水平段长 35 6m ,连续钻遇油层 2 0 4m ,创造埕岛油田连续钻遇油层最长记录。根据地质特点 ,全井要求钻井液密度控制在 1.10g/cm3 以内。为了满足CB2 5 1E P1井安全钻井、油层保护和海洋环境保护的需要 ,采用了改性天然高分子钻井液体系及其维护处理技术。该钻井液本身无毒、无害、无荧光 ,且加入了屏蔽暂堵剂 ,有利于发现和保护油气层。结果表明 ,该体系具有良好的抑制性、润滑性和降滤失能力 ,井眼清洁 ,无岩屑床形成 ,满足了水平井施工的要求。该井钻井施工时间仅用 9.4 8d ,建井周期 15 .86d ,是海上水平井难度最大但完成时间最短的一口井。

非均匀地应力条件下磨损位置对套管应力的影响研究

深井、超深井、大斜度井、大位移井等高难度井逐渐普及,其钻柱工作时间的延长以及井眼轨迹的变化使得套管磨损问题日益突出,而磨损位置的不同会对套管强度降低的程度产生重要影响。为此,文章在充分考虑地应力非均匀性的基础上,建立了磨损后套管应力计算的有限元模型。计算结果表明,当磨损位置处于最小地应力方位时,磨损带来的套管应力增加和地应力非均匀性导致的套管应力非均匀分布得到了叠加,是最危险的情况。由于套管磨损位置带有一定的随机性,因此在设计套管强度时,应以磨损位置处于最小地应力方位为基准才是安全的。

张店油田南79断块张42井钻井液技术

张42井是在南阳凹陷张店区块南79断块上部署的一口大斜度3靶心定向井,该油田地质情况复杂,钻井事故较多。通过分析该区块的地质特点及井下发生复杂情况的原因,针对大斜度定向井对钻井液的特殊要求,提出该井斜井段使用聚合物混油防塌钻井液体系,用3种高分子量聚合物复配有效地抑制了地层分散造浆和井壁坍塌,通过复配使用降滤失剂SHN-1和OSAM-K将滤失量降至3 mL,ZRH-2和白油复配满足了大斜度井段井眼净化和润滑防卡等要求,保证了井下安全。实钻表明,该钻井液技术满足了大斜度多目标定向井的施工要求,解决了张店油田南79断块地层造浆严重、垮塌、起下钻阻卡频繁的问题。

南堡1号构造东一段大斜度长位移井钻井技术

针对南堡1号构造东一段中深储层采用大斜度长位移井开发,摩阻扭矩大、馆陶组玄武岩地层可钻性差、井壁易失稳的特点,通过对井眼轨迹和井身结构的优化设计、摩阻扭矩的精确预测与控制、强封堵、强抑制钻井液体系的优选,实现了水平位移在3500m范围内大斜度长位移井的安全快速钻进。对摩阻扭矩的精确预测方法和关键参数的选取进行了详细分析,对摩阻扭矩控制措施进行了简要介绍。通过各项技术的综合应用,达到了利用常规钻井技术实施中深层大斜度长位移井的目的,为滩海油田实现低成本高效开发提供了技术支撑。

水平井钻柱动态摩阻扭矩计算与分析

国内近年的页岩气开采水平井井型主要有常规水平井、大斜度井和勺型水平井,为便于施工决策,有必要对上述3种井型的摩阻扭矩特性、钻压传递效率、重点关注井段或环节、极限延伸钻进长度等进行研究。为此,以上述3种水平井井型为分析对象,基于全井钻柱动力学模型和全井钻柱系统动态特性仿真计算,探究了其摩阻扭矩、载荷传递和延伸钻进情况,并在四川盆地长宁地区的3口对应井型页岩气井进行了现场应用实验。研究结果表明:(1)勺型水平井造斜段后半段的接触摩擦强度很高,造斜段后段接触强度是稳斜段接触强度的1.67倍,造斜段的总接触力是大斜度水平井的1.62倍;(2)大斜度水平井稳斜段的接触摩擦强度不仅高于造斜段,而且也高于相同井深的3种井型中的任一特征段;(3)3种井型延伸钻进中钻柱的工作应力都不大,但对于勺型水平井的弯曲段,延伸钻进时还需要重点关注稳斜段钻柱的扭断问题;(4)勺型水平井的钻压传递效率低于常规水平井和大斜度井。结论认为,该研究成果初步揭示了3种页岩气水平井井型的摩阻扭矩特性和主动载荷传递机理,指出了安全评估重点关注井段,对页岩气水平井的高效安全施工具有参考价值。

莱斜84井钻井液技术

针对莱斜84井斜井段长、水平位移大,沙河街组地层坍塌掉块严重、钻井过程中易发生井壁坍塌的问题,采用了铝胺高性能钻井液。该钻井液在提供强抑制能力的基础上,兼有化学固壁及物理封堵等多重防塌作用。现场应用结果表明,该钻井液性能稳定,抑制能力强,在钻井施工过程中全井井径规则,平均扩大率只有4.5%,低于该地区16%的平均水平,完井电测顺利;通过合理调整钻井液流变参数、采取短程起下钻及机械修复井壁等措施,满足了正常携砂的需要,保证了大位移井井眼清洁,将摩阻扭矩控制在了正常范围内,保证了井下安全。

径向振动对旋转钻柱摩阻扭矩的影响

大位移井已被广泛应用于非常规油气资源的勘探开发当中,但在大位移井大斜度稳斜段钻进过程中,如果扭矩过大易造成钻柱失效,而目前关于水平段径向振动对于旋转钻柱摩阻扭矩影响规律的研究则较少,并且多集中于产生径向振动工具研制和摩擦系数测量等方面。为此,在分析径向振动对于旋转钻柱摩阻扭矩影响原理的基础上,设计了不同型号截面外形为椭圆形的钻杆减磨接头模型;采用自行研制的减摩降扭工具性能试验装置,对不同钻速、转速条件下安装有不同钻杆接头模型的水平旋转钻柱进行扭矩测试;进而探究了径向振动对钻柱摩阻扭矩的影响规律。研究结果表明:①随钻杆接头椭圆截面长短轴半径比的增大,扭矩均值和扭矩波动最大幅值均先减小后增大,长短轴半径比为1.065时,扭矩的均值和最大幅值均明显降低,可以起到减摩降扭的作用;②减小钻速和转速,可以降低扭矩均值;③转速超过45 r/min后,扭矩最大幅值随转速的增加变化不大;④扭矩波动基频与转速呈近似线性关系,与钻速和长短轴半径比无关。结论认为,该研究成果可以为大位移井水平井钻柱接头设计与应用提供帮助。

提高氯化钾聚合物钻井液体系携岩性的对策

随着南海东部地区海上石油勘探开发的深入,大斜度大位移井在钻井作业中越来越多,这就要求钻井液具有较好的携岩能力。通过在南海东部地区原使用的氯化钾聚合物体系的基础上引入FLO TROL,利用FLO TROL和生物聚合物的协同作用,提高了该钻井液体系的流变性能,做到了低粘高切,大大改善了该体系在大斜度大位移井的携岩能力,保证了井眼清洁,很好的满足了现场的钻井作业。

桩139块大位移井油层异常构造深度校正方法

桩139块位于滩海地带,采用大位移斜井实施"海油陆采"。主力含油小层Ng71自投入开发以来,由于含水上升速度快,产量递减幅度大,2012年开始采用水平井进行整体调整。在新水平井钻井过程中发现,由于井斜数据存在问题,新钻井与邻近老斜井的油层顶面微构造存在很大差异,严重影响了后续水平井钻井计划的实施。通过对地质、测井、钻井、地震等资料进行综合分析,筛选出井斜存在问题的井,结合构造精细解释技术,提出了油水界面上推结合地震趋势外推的井斜深度校正方法。该方法在研究区大位移井Ng71油层顶面构造深度校正方面效果明显,重新认识了Ng71油层顶面的微构造形态,有效指导了新井设计,保障了钻井工作的顺利进行,为发现该块新的潜力区提供了地质基础。

张海502井钻井液技术

张海502井完钻斜深为4360 m,最大井斜为56°,井底水平位移为3019.06 m,位移垂深比为1.04∶1。井斜大、位移长、浅定向、大井眼段长是其主要特点,且50°~56°稳斜段长达3480 m,其中井深1100 m到3600 m为φ311 mm大井眼,这给携岩、砂床控制、防卡等提出了极高要求。二开采用聚合物钻井液,三开、四开采用硅基防塌钻井液。该井使用合理的流变性能和多种有效的工程技术措施解决了携岩及砂床控制问题,用固液结合润滑技术解决了防卡问题,用超低渗透油层保护技术解决了钻完井油层保护问题,用GWJ、GWX、SAS、硅腐钾等处理剂和合理的密度解决了井塌问题,为将来采用常规钻井液体系和现场技术低成本地完成类似高难度井提供了借鉴意义。

适于平湖高温高压大位移井固井的水泥浆体系构建

平湖油气田油气生产形势严峻,油藏剩余油分布越来越复杂;该地区固井存在气窜风险,封固段较长存在固井漏失风险、井壁稳定性差等问题。通过固井技术难点分析及平湖地区水泥浆性能技术分析,主要针对弹性乳液、增强防窜剂GS12L、增韧防漏纤维、非渗透剂及缓凝剂材料的筛选,构建了一套适合平湖气田的抗高温韧性防窜水泥浆体系。通过在水泥浆体系中添加非渗透剂BX82L优化了水泥浆配方。试验结果显示,BX82L能够显著改善水泥浆与油基界面的胶结强度,I、II界面胶结强度均得到了显著提高。该水泥浆体系具有较好的防窜性能,能够有效抑制油气上窜。

南海琼东南盆地高温低压大位移井钻井技术

高温低压复杂条件下,大位移井井眼轨迹控制困难、易井漏、钻井液性能不稳定、井底钻具易失效,为了解决上述问题,采用导向钻具控制井眼轨迹、使用耐高温底部钻具组合以及降温工艺、优选耐高温低密度钻井液体系等方法。现场应用表明,井眼轨迹实现精准打靶,所选钻井液体系具有良好的耐高温和防漏失特性,井壁稳定性及井眼清洁度良好,高温条件下井底钻具组合运行良好并且降温措施效果明显。该技术对同类油藏调整井的施工具有借鉴意义。