元坝区块超深长水平段水平井钻井关键技术

元坝区块新部署实施一口钻多个生物礁气藏的超深水平井,面临陆相珍珠冲段、须家河组等难钻地层,钻速慢、长兴组易漏失、钻井周期长等难点,还面临小井眼长水平段轨迹控制困难、打孔衬管下入到位难度大等难题。通过井身结构优化设计,定向钻井工具选型与优化轨迹控制方法,研选与地层特性匹配和满足复合钻井的钻头,配套高性能钻井液,完善超深井管柱下入技术,形成元坝超深长水平段水平井钻井关键技术,顺利完成了元坝第一超深水平井元坝102-5H小井眼水平段长1464 m和井深8425 m施工。钻井周期237.38 d,与元坝前期钻井周期最短井元坝102-3H相比,井深增加697 m,钻井周期缩短15.87%,平均机械钻速提高23.88%。

川东北陆相储层裂缝特征差异性及对产能的影响

川东北地区陆相储层均为致密性储层,但不同区块、层位裂缝发育的特征及对产能的影响具有差异性。选取元坝东、元坝西、马路背3个区块,综合岩心、薄片、测井、试气及试采等资料,对各区块储层裂缝发育特征、裂缝对产能的影响进行对比研究。结果表明:元坝东、元坝西部主要发育剪切缝,均以低角度裂缝为主,宏观及微观裂缝密度均较低,其中元坝东部裂缝有效性较高,元坝西区块裂缝有效性较低。马路背地区发育剪切缝、张性缝2种力学成因的裂缝,以高角度缝为主,宏观及微观裂缝密度均较高,裂缝有效性较高。宏观裂缝的倾角、有效性、密度综合影响着气井的初期产能,集中发育的网状微观裂缝或微观裂缝溶蚀作用可改善储层基质,是气井稳产的关键。

碳酸盐岩地层抗钻特性预测方法研究及应用

碳酸盐岩地层是目前我国富含油气资源的主要地层,其地层抗钻特性参数的准确合理预测是油气资源高效合理开发的重要保证。通过室内岩芯试验,结合现场测井资料,运用数理统计方法研究分析碳酸盐岩地层岩石可钻性、抗压强度与声波时差,塑性系数与泊松比以及地面声波时差与测井声波时差、纵波时差与横波时差的相关关系,建立利用测井资料预测碳酸盐岩地层抗钻特性参数的预测模型。通过室内实测资料对预测模型进行验证,预测精度达90%,能够满足工程需要。利用已建立的地层抗钻特性参数测模型对川东北元坝区块海相碳酸盐岩地层的抗钻特性进行研究和分析,为该地区海相地层钻头类型和钻进参数的优选提供合理依据。

元坝大安寨灰岩-砂岩-页岩储集模式及开发对策

为探究川东北地区元坝区块大安寨段致密介屑灰岩-砂岩-页岩混合沉积储集体的分布特征与组合模式,利用岩心分析、测井解释、地质综合研究与编图等手段,分析目标区混合沉积体系下发育的各类储集体类型与测井响应特征,建立表征储集体分布特征的纵横向组合模式与平面叠合模式,探讨研究区天然气的开发潜力与开发策略。研究结果表明:元坝区块大安寨段为一套包括介壳滩、浅湖泥、坝砂和滩砂的混合沉积体系,同时发育测井响应特征明显、数量不等、强非均质分布的致密灰岩、砂岩和页岩储集体;在纵横向与平面上分别识别出5类灰岩-砂岩-页岩储集体组合模式与叠合模式,不同类别的储集体组合具备不同的天然气资源潜力;优化水平井钻井和水平井分段压裂技术组合与工艺流程是川东北地区元坝区块大安寨段灰岩-砂岩-页岩储集模式得以成功开发的关键。该研究结果对同类地区的开发具有一定的借鉴意义。

元坝区块提高钻井速度技术方案探析

在总结分析前期钻井经验的基础上,从地质因素、钻井复杂情况、岩石可钻性、地层温度、钻井液密度、井身结构等方面分析了目前影响元坝区块深井钻井速度提高的因素。指出井身结构层次有限,不能完全有效封隔不同压力体系的地层以及须家河组地层可钻性差、埋深较深、段长,不能利用空气钻进行钻进是影响机械钻速的2个最重要原因。提出了气体钻井方案、钻头选型方案、进口动力钻具配合高效钻头钻须家河地层方案,以及采用特种井眼尺寸井身结构方案,为元坝区块深井钻井提供技术支持。

元坝超深水平井轨迹控制技术

川东北元坝区块是中国石化南方海相重点勘探开发区域,元坝地区海相储层埋深超深,具有高温、高压和高含H2S等特点,水平井钻井存在测量仪器和定向工具选择难、轨迹控制难度大等技术难点。通过应用高温高压旋转导向和高温螺杆+MWD对比,优选了定向钻井的工具组合;结合理论和实钻经验,形成了适合元坝地区的超深水平井轨迹控制技术,为元坝地区海相储层的高效开发提供了技术支撑。

川东北元坝区块井身结构优化设计

元坝区块是中国石化在川东北地区的重点勘探区块,由于气藏埋藏深,地质条件复杂,其钻井难度与风险极高。根据元坝区块的地质特点,针对目前井身结构存在的表层套管不能将低承压地层封固以及技术套管不能将高压层位完全封固的问题,对套管下深和套管尺寸进行优化,提出了非常规井身结构和水平井井身结构设计的优化方案,并对不同井身结构的特点进行了分析总结,认为非常规井身结构的大尺寸钻头进尺相对较小,有利于提高机械钻速,而水平井井身结构能提高元坝区块的单井产能。

元坝工区须家河组储层测井评价研究

元坝工区上三叠统须家河组二段主要发育岩屑砂岩和与推覆事件有关的低角度裂缝,须家河组三段既发育低角度裂缝又发育与隆升事件有关的钙屑砂岩,前者地层含气孔隙度高、测试低产,后者反之,该矛盾难以用传统流体识别方法解释,需开展地质事件的测井研究。为此,分别采用测井曲线地质解析技术中的刻度法和归因法解释上述矛盾的成因。其中,基于岩心、裂缝及溶蚀刻度测井曲线,确定了岩石类型、裂缝及溶蚀的测井识别依据,先后厘清了推覆事件与低角度裂缝的测井识别特征、隆升事件与钙屑溶蚀的测井识别特征;应用低角度裂缝与产能的归因,研制出推覆事件与须二段产能的测井识别图版,应用事件的相互作用归因,发现隆升事件产物钙屑砂岩沿着推覆事件产物低角度裂缝对称溶蚀,这种沿低角度裂缝发育的局部溶蚀高渗带,是须三段低孔却高产的本因,并研制出须三段产能识别图版。新认识合理解释了须家河组两段地层的矛盾,也被新钻井测试所证实。

元坝超深水平井纤维暂堵酸化技术

元坝海相碳酸盐岩气藏埋藏超深,温度极高,衬管完井的水平井多段改造难度大。针对该气藏储层特点,研制新型有机可降解纤维暂堵剂;采用多级纤维暂堵酸化工艺,优化暂堵级数和各阶段排量,通过高黏压裂液携带纤维暂堵剂暂堵已改造的储层,实现水平井的多段分流酸化。该工艺对地层伤害小,施工风险小,现场实施8口井,暂堵有效率为75%,增产有效率达到100%。该技术对于海相水平井改造有较好的针对性。

元坝区块陆相井钻井关键技术探析

以元陆10井为例对元坝区块陆相井钻井的关键技术进行了探析。该井在钻进中先后使用了空气锤钻井技术、PDC钻头+螺杆钻具复合钻井技术、进口PDC钻头+扭力冲击器钻井技术及孕镶金刚石钻头+高速涡轮复合钻井技术,有效克服了陆相地层岩性复杂、机械钻速低及易斜易漏等难题。其中进口PDC钻头+扭力冲击器钻井技术应用效果较好,平均机械钻速是常规钻井牙轮钻头的4.68倍,平均单只钻头进尺是常规钻井牙轮钻头的9.7倍。建议使用无固相钻井液体系,并在珍珠冲段之前结束使用扭力冲击器。

空气锤钻井技术在元坝区块陆相井的应用

针对元坝区块陆相井地层岩性复杂、机械钻速低、易斜易漏和压力窗口窄等难题,在元坝区块10口已完钻陆相专探井中应用空气锤钻井技术。应用结果表明,空气锤钻井技术在蓬莱镇组、遂宁组和上沙溪庙组地层应用效果良好,平均机械钻速可达普通空气钻牙轮钻头的2.1倍,平均单只钻头进尺是空气钻牙轮钻头的1.4倍,最大井斜角可控制在4°以内,井下复杂情况的发生概率减小75%。该技术具有显著的提速提效和防斜打直效果,可在元坝区块陆相井中推广应用。

元坝地区高密度钻井液CO_2污染处理技术

川东北元坝地区气藏埋深大,地层压力和温度高,且从陆相千佛崖组到海相长兴组均含有不同程度的CO2流体。在前期几口井的施工过程中,高密度钻井液受到CO2污染后出现严重增稠、流动性变差和泵压升高的现象,处理十分困难,严重影响了钻井施工效率。通过室内实验研究,形成了采取稀释降黏,防止钻井液继续稠化的处理技术,该技术可以解决常规石灰水难以处理的CO2污染引起的钻井液增稠问题,处理后的被CO2污染钻井液具有良好的高温稳定性,且具有更强的抗污染能力,其抗盐达10%、抗钙达1%、抗高含钙地层水达10%。在元坝29-1和元坝101-1井等应用后,取得了良好的降黏防稠化效果。

川东北元坝2井区飞仙关组鲕粒滩内部构成特征

台地边缘鲕粒滩为川东北元坝2井区主要的储集层,其主要发育在飞仙关组第一个三级层序高位体系域的Ps4～Ps7准层序中。基于测井、录井、岩心、薄片以及分析化验等资料,在准层序组及准层序级别对鲕粒滩内部构成进行精细解剖,发现研究区从Ps4～Ps7为相对海平面逐渐下降的过程,期间发生多期水体变化,鲕粒滩呈现出不同的沉积特征。从下往上,水体逐渐变浅,水动力条件增强,成鲕条件逐渐变好,鲕粒滩规模逐渐增大。一次完整的鲕粒滩发育沉积旋回由滩间海、稳定鲕粒沙坪和活动边缘带等构成单元组成。在鲕粒滩发育过程中,由于海平面频繁的升降,鲕粒滩内部构成单元不会依次完整发育,会出现构成单元不断变化、互层发育。通过地震属性研究发现,鲕粒滩主要分布在元坝2井区的北部和东北部,滩体规模较小,呈孤立分布,连片性不强。进一步总结了研究区鲕粒滩沉积演化模式:Ps1～Ps3早期,研究区整体处于水体较深的环境,主要发育滩间海沉积;在Ps3晚期,水体开始变浅,水动力条件增强,在地势高部位开始发育薄层、零星分布的鲕粒滩,以稳定鲕粒沙坪为主。Ps4～Ps6,鲕粒滩在研究区大规模发育,稳定鲕粒沙坪和活动边缘带均有发育; Ps7时期,鲕粒滩规模最大,以鲕粒滩活动边缘带沉积为主。对比物性特征发现,在鲕粒滩内部构成中活动边缘带物性条件最好,是潜在的优质储层发育部位。

四川盆地元坝深层致密砂岩气藏超高压压裂测试工艺技术探索

四川盆地元坝区块上三叠统须家河砂岩气藏具有埋藏深,温度高,异常高压,岩性致密,非均质严重,破裂压力及延伸压力高等特点。通过探索,采用140 MPa采气井口和140 MPa超高压压裂设备,优选了4口井5层次进行了超高压压裂测试施工,施工最高压力达到118.5 MPa,最高排量5.5 m3/min,施工成功率100%,对同类深层致密气藏勘探开发超高压压裂测试具有借鉴意义。

元坝地区油基前置液气液转换技术

气体钻井是目前元坝地区陆相地层提高钻速的重要手段之一。但在气体钻井结束转换为钻井液钻进后常出现井壁失稳、井漏问题。采用水基润湿反转剂解决了部分井井壁失稳问题,但由于工程和地质原因影响,仍有部分复杂井出现垮塌、划眼时间长以及井漏等复杂情况。在分析元坝地区气液转换过程中井壁失稳原因的基础上,研制出一套以油基润湿反转剂、油溶性乳化沥青以及柴油作为油基前置液,配合堵漏钻井液挤堵的气液转换施工工艺技术,并根据井壁稳定情况提出了2种不同的气液转换方式。在YB204-1H井和其他井的应用结果表明,油基前置液气液转换技术能预防井壁失稳和漏失发生,减少转换钻井液钻进后划眼时间,缩短非生产时间。