罗布泊盐湖深部钾盐科学钻探2号井钻完井工艺

罗布泊盐湖深部钾盐科学钻探2号井(LDK02孔)完井深度为1200 m,是罗布泊盐湖区第一口深部钾盐参数井。通过对松散层取心、高矿化度卤水钻井液、闭合定深取样技术的成功应用,解决了卵砾石层及砂层取心、粘土层井段易缩径卡钻,钻井液盐浸井壁掉块不稳定、坍塌等恶性孔内事故。同径止水工艺简化了钻孔结构;定深取样技术保持水样原组分相对稳定,对研究本区不同深度富钾卤水分布及时空演变奠定了基础。

库车前陆冲断带深层盐下大气田的勘探和发现

克拉2气田发现之后,库车前陆冲断带油气勘探一度陷入低谷,油气勘探陷入两难:中浅层除克拉2气藏外,没有新的可钻探圈闭发现,失去方向;构想进攻深层,又面临勘探遭遇复杂、地质认识不清、圈闭落实困难、技术储备不足等困境。针对上述难题,一是重新认识库车含盐前陆冲断带,坚定勘探信心,锁定克拉苏构造带盐下深层勘探主攻领域;二是开展宽线大组合、三维采集处理、盐相关构造建模、相控速度建场等地震、地质一体化技术攻关,发现克深—大北区带,新发现、落实一大批可钻探圈闭;三是强化钻井技术攻关,成功实现盐下超深高压高温气藏高效快速钻进。十年来,克拉苏构造带勘探深度从4000m拓深至8000m,发现了克深2、博孜1等多个大型气田,克深区带万亿立方米天然气资源逐渐明朗。克拉苏深层盐下大气田勘探突破得益于地质认识的创新、勘探技术的进步和锲而不舍的勘探实践。

复合岩盐层井眼蠕变缩径的数值模拟

盐岩在深部高温高压环境下具有很强的蠕变特性,在岩盐层钻井经常出现井眼缩径、卡钻等复杂事故。目前关于岩盐层井段安全钻进泥浆密度的计算方法主要适用于均匀地应力的情况,难以在非均匀地应力条件下应用。为此研究建立了三向地应力作用下盐岩和砂泥岩相互交错的复合岩盐层井眼蠕变缩径的三维有限元模型,并以塔里木油田羊塔克地区深井为例,研究了非均匀地应力条件下,复合岩盐层井眼随时间变化的蠕变缩径规律,得出了一定泥浆密度下岩盐层井眼在不同时刻的井径值。计算结果表明,安全泥浆密度有限元模拟值与羊塔克地区岩盐层井段实际采用的安全泥浆密度非常接近,验证了所建数值模型的合理性和计算结果的可靠性,研究成果为岩盐层井段的安全钻进提供了技术支撑。

开展二氧化碳地质储存,实现深度减排

二氧化碳地质储存是实现二氧化碳深度减排的安全、经济、有效的措施之一。适合地质储存的地质体有深部咸水层、油气藏和不可采煤层。目前,二氧化碳地质储存研究在世界上方兴未艾,我国地质储存相关项目也已启动,为二氧化碳地质储存技术的发展创造了条件。开展二氧化碳的地质储存,将为我国以煤炭为主的能源消费结构的维持和调整提供保障。

克拉苏构造带盐下超深层储层的构造改造作用与油气勘探新发现

塔里木盆地克拉苏构造带油气群下白垩统巴什基奇克组埋深超过6000 m,储层基质渗透率低,裂缝普遍发育,构造对储层的改造作用明显,但博孜9井的勘探突破反映出不同区带间构造改造作用差异较大、非均质性极强,重新认识构造对储层的改造作用对于预测超深层储层、指导油气勘探生产具有重要的意义。为此,基于钻井取心、构造平衡恢复、裂缝充填物同位素测年、区块应力数值模拟等资料,结合流体包裹体、声发射古应力、铸体薄片等实验分析方法,从定性分析到定量计算、研究了克拉苏构造带油气群超深层储层的构造改造作用及其差异性。研究结果表明:①北部天山造山带及南部古隆起控制了该构造带储层的沉积格局及差异构造变形,形成巴什基奇克组储层“西薄东厚”的分布特征;②博孜区段古应力最小,构造变形主要为正向挤压、逆冲传播,局部井区为斜向压扭;③大北区段主要为斜向压扭,古应力较小,构造变形为逆冲叠置;克深区段古应力最大,构造变形主要为正向挤压、后缘逆冲抬升、前缘滑脱收缩;④差异构造变形使同一构造带不同构造变形样式的构造减孔量呈现出较大的差别,且控制了不同区段造缝期与成岩胶结的叠加影响、中晚期裂缝网络与油气成藏期的配置关系,加剧了储层的非均质性,是区段间产能差异的基础改造因素;⑤现今构造应力的大小及方向影响裂缝有效性,南部为强挤压应力区,背斜相对高部位裂缝走向与现今应力交角较小,裂缝有效性最好;⑥构造成岩环境决定了构造裂缝充填物的类型,北部区块以淡水—半碱水介质成岩环境为主,裂缝充填物类型为方解石,有利于对储层进行酸化压裂改造。

塔里木盆地超深天然气井全过程塞流防漏注水泥技术

塔里木盆地库车坳陷山前构造带是典型的超深超高压高温复杂天然气藏,盐膏层段和储层钻井均为多压力层段,如何保障尾管固井既要压稳产层又要防止水泥浆漏失,成为该区块确保气井水泥环完整性的关键。为此,提出了全过程塞流注替水泥浆解决方案,以控制注水泥当量循环密度(ECD)和水泥浆雷诺数为核心,建立了裸眼地层承压能力获取、塞流注替排量和下套管速度计算方法 ;结合盐膏层和储层井段小间隙、偏心、高温以及塞流注替时间长的特点,完成了固井工作液外加剂、外掺料优选以及工作液用量设计。该区4井次现场应用试验结果表明,以控制ECD、水泥浆雷诺数为核心的塞流注替方法能有效防止漏失,隔离液、水泥浆体系能满足全过程塞流注替要求。结论认为,该项固井技术能降低漏失风险,提高顶替效率,提高尾管固井质量,为解决库车山前构造带"三超"气井固井难题提供了新的技术途径。

柴达木盆地深层钾盐察ZK02孔施工工艺

柴达木盆地察汗斯拉图矿区蕴藏着极为丰富的钾盐类矿产资源。钾盐察ZK02孔设计1500m,钻遇地层为新近系盐湖相沉积地层。在钻进过程中易产生缩径、造浆、掉块、坍塌等现象,钻遇盐岩层或含钙、镁离子盐水入侵时,钻井液性能易发生变化,给钻探施工带了困难。根据盐矿钻孔地质条件和技术要求,设计3级口径的钻孔结构。在施工中,针对巨厚层砂砾碎屑岩的特点,选择加重卤水钻井液护壁,起到了安全护壁效果,并采用研制的卤水钻井液混合搅拌器,提高了配浆速度,保证了钻井液性能和质量。卤水钻井液和卤水钻井液混合搅拌器的使用,为柴达木盆地深层卤水钾盐矿区的钻探施工探索出了快速配制钻井液提供了借鉴。

一种深层页岩储层耐温耐盐滑溜水体系研究

深层页岩储层具有埋藏深度大,地层温度高,敏感性强等特点,在大规模、大排量为典型特点的体积压裂过程中,存在液体施工摩阻高、施工压力高,携砂性能弱、加砂难度大,液体性能差、储层伤害严重等问题,成为制约深层页岩气有效开发的重要障碍。笔者针对以上问题,开发了一种HYR11乳液型耐温耐盐滑溜水体系,具有快速溶解、配伍性好、储层伤害程度低、降阻率高等优点,现场实践取得了良好效果。

川东南深层页岩气耐温耐盐滑溜水研制及应用

针对川东南深层页岩气储层特点及现场施工工艺要求,室内通过反向乳液聚合法合成出四元耐温耐盐乳液聚合物产品FR-1(AA-AM-AMPS-DAC),并经耐温耐盐评价进行验证,同时对6种表面活性剂、3种页岩抑制剂进行筛选及配伍性研究,最终形成耐温耐盐滑溜水配方:0.07%减阻剂+0.1%表面活性剂+0.3%页岩抑制剂,并对其进行性能评价,减阻率达73.1%。经现场应用表明,滑溜水体系具有高效、低摩阻优势,适合深层页岩气压裂改造要求。

塔里木盆地玉科区块超深井膏盐层段套管损坏机理与防治措施

塔里木盆地塔北隆起轮南低凸起哈得逊鼻状隆起东翼的玉科区块超深井在钻井过程中出现了严重的膏盐层段套管损坏问题,导致卡钻频发甚至被迫回填侧钻,极大地影响了该区块新井的顺利钻进和后续油气开发进程,造成了较大的损失。为此,在分析该地区几口套管损坏井现状的基础上,利用GMI和WELLCAT等软件对造成套管损坏的地质因素和工程因素进行了分析,初步地揭示了该地区膏盐层段套管损坏的机理,认为膏盐层蠕变引发的非均匀载荷因素和膏盐层段套管不居中、水泥浆顶替效率差等固井质量因素是导致套管损坏的主要原因。进而提出了在盐层厚度大于40 m的地区一系列预防套管损坏措施:(1)井身结构优化调整为四开井身结构;(2)调整钻井液性能,推荐使用饱和盐水钻井液或油基钻井液,并将盐层段钻井液密度上限提高至1.70 g/cm^3;(3)提高固井质量,形成规则井眼,增大套管与地层的环空间隙,适当增加泵排量,提高顶替效率。

盐浴氮碳共渗对65Mn弹簧钢耐磨性的影响

目的探究一种可以显著提高65Mn弹簧钢耐磨性能的工艺,以满足其在高磨损环境下的使用性能要求。方法通过正交试验对65Mn进行QPQ处理,利用金相组织观察、SEM扫描及能谱分析、磨粒磨损等手段,探究不同氮碳共渗温度、共渗时间、氧化温度和氧化时间对试样显微组织结构及耐磨性能的影响,优化出常规QPQ和深层QPQ处理方案。结果经过QPQ处理的试样,渗层组织由外向内为氧化物层、疏松层、化合物层和扩散层。经深层QPQ处理的试样,在化合物层和扩散层中间有一层含氮奥氏体层。氧化物层的主要物相是Fe_3O_4,化合物层的主要物相是Fe_3N。QPQ处理后的试样经面扫描后,C、N、O元素分布有一定规律,其中C元素集中分布在试样表面,N元素主要集中在致密化合物层,O元素主要集中在样品表层和疏松空洞之中。结论深层QPQ工艺为640℃共渗2 h、350℃氧化40 min时,试样氧化层厚度达到15μm,化合物层厚30μm,奥氏体层厚10μm。深层QPQ处理后的65Mn的耐磨性能优异,磨损率达到0.166 mg/m。

盐下复杂压力系统超深井的非常规井身结构设计——以四川盆地五探1井为例

五探1井是部署在四川盆地东部达州—开江古隆起上的一口风险探井,主探寒武系、震旦系,设计井深7 570 m。该井志留系以下地层的地质不确定性强、风险度高,寒武系可能钻遇大段膏盐层、纵向上压力系统复杂、预测井底温度达到175℃、井底液柱压力超过140 MPa并含有硫化氢等,给井身结构设计带来了很大的挑战。为此,借鉴国内外盐下超深井钻井的成功经验,在分析钻井工程面临的难点和风险的基础上,结合该井的压力系统特点、膏盐层蠕变特性,优化设计井身结构,并进行了现场应用。结果表明:(1)基于裸眼段防漏、防喷和防压差卡钻等约束条件,确定井身结构必封点5个、套管层次6层;(2)压力衰竭的石炭系岩性致密,压差卡钻和漏失的风险低,可以不做为必封点;(3)为寒武系膏盐层专门设计一层套管,以实现盐层专打,套管抗挤强度160 MPa预防挤毁;(4)五探1井安全钻达设计地层,完钻井深为8 060 m。结论认为,为实现川东地区盐下安全钻井而确定5个必封点、六开非常规井身结构是合理的,该井的成功完钻为上述古隆起后续深层天然气钻探提供了经验和借鉴。

楚探1井深部盐膏层钻井实践与分析

盐膏层钻井是目前国内外钻井重大技术难题之一,在盐膏层地层进行钻井作业,会面临诸多挑战:井壁失稳、起下钻遇阻、卡钻、套管挤压等复杂事故,因此在含盐膏层地层尤其是深部盐膏层地层进行钻井作业,无疑是更加严峻的考验。结合楚探1井深部盐膏层钻井实际情况介绍了盐膏层的性质和钻井风险,从钻井液技术和钻井工程技术两个方面介绍了应对此地层的技术措施。

高陡构造克深206井钻井提速配套技术

克深206井是库车坳陷克拉苏构造带克深区带克深1-2号构造的一口五开生产评价直井,该井面临着上部地层倾角大易井斜、吉迪克组含砾地层机械钻速低、古近系库姆格列木群盐膏层段易卡钻、白垩系巴什基奇克组机械钻速低、压力窗口窄、井壁不稳、易卡易漏等钻井技术难题。针对上述难点,应用了PDC优选技术、垂直钻井技术、穿盐膏层钻井液体系优选等钻井提速配套技术。通过应用钻井提速配套技术,克深206井钻井速度实现了大幅度的提高,钻井周期250 d11h,较区块平均周期相比缩短47.5%。克深206井钻井提速配套技术为今后克深1-2构造钻井施工作业提供了宝贵的经验。

高密度半饱和盐膏层固井水泥浆体系构建及其综合性能研究

深水巨厚含盐储层的固井作业中所存在的盐蠕动问题多年来一直是一项技术难题,此外,除了需要解决抗盐性问题的同时还需要针对性进行加重以平衡深水下的地层压力。本文通过以半饱和盐水为基浆,采用多元加重剂组合形式对水泥浆进行密度区间1.9~2.4 g·cm-3的浆体设计,同时对水泥浆一系列基础性能及力学性能进行系统性评测及分析,构建出一套能有效满足变密度深水巨厚盐层的固井水泥浆配方体系,该套配方体系在120℃下具有良好的流动性,且稠化时间大于3 h,失水量低,24 h抗压强度稳定在20 MPa以上,具有较好的应用效果和价值。

大古2井超深复杂井钻井液技术

大古2井为大涝坝构造山前构造的一口重点探井,完钻井深为6 702 m。该井二开(φ311.2 mm)裸眼井段长(2 500～5 300 m),钻遇多套高压盐水层和石膏层;三开(φ215.9 mm,5 300～6 552.53 m)存在多套压力体系,地层渗透性强,高密度条件下压差卡钻的风险大。现场采用阳离子乳液聚合物钻井液,并根据不同井下复杂情况加强钻井液性能维护处理,解决了遇阻卡钻和地层出盐水等复杂问题;通过添加超低渗透处理剂和屏蔽暂堵剂,强化对地层的封堵,解决了三开施工中出现的压差卡钻风险,保证了现场安全施工。

超深井深部盐层抗高温高密度钻井液体系研究

在深部地层钻进的过程中,在持续高温作用下,常规钻井液增稠现象严重,流变性与滤失造壁性矛盾突出,易受到盐、膏的污染,导致钻井液性能恶化,维护处理复杂,甚至引发扩径、缩径、坍塌、卡钻等井下复杂情况。本文利用甲酸盐具备的优良性能,提出一套抗高温和抗盐、钙污染的甲酸钾高密度聚磺钻井液体系,以满足深井超深井深部盐层钻井的需要。

塔里木盆地中部深层-超深层地震波组特征及其地质意义

塔里木盆地中部深层、超深层是目前油气勘探的重要领域。随着油气勘探向超深层推进,早期建立的对波组特征及其地质意义的认识已经不能满足需要,迫切需要进行系统性的重新认识。基于最新的超深井实钻资料和高精度三维地震资料,通过合成地震记录井-震标定及连井地震大剖面追踪解释,对深层、超深层地震反射波组进行了准确标定,明确其地层含义并厘定了关键标志层。同时重点对中寒武统含膏岩系盖层、中、下寒武统生-储-盖组合及顺托果勒地区“串珠”反射等关乎超深层油气勘探的重点问题展开了进一步探讨,表明:①盆地中部以下古生界为主的深层、超深层整体上具有“六强、七弱、三中等、一杂乱”的地震反射波组特征,与地层岩性、地层速度的纵向分层特征一致。②中寒武统膏盐岩增强了地层波速的垂向非均一性,膏盐岩含量越高,地震反射波组振幅越强。中寒武统膏盐岩含量存在区域分布差异:塔中膏盐岩含量最高;轮南低凸起轮探1井区不发育纯膏盐岩;顺托果勒及顺南地区,中寒武统膏岩盐主要发在育沙依里克组,以强振幅反射波组和“云雾状”反射波组的局部增厚、褶皱变形或断层错断处显著减薄等现象为识别标志。③中、下寒武统生-储-盖组合广泛分布于塔北南斜坡、顺托果勒低隆及顺南地区,塔中局部地区烃源岩和储层条件较差。④在顺托果勒地区存在3种类型的“串珠”反射。

柴达木盆地复杂深井安全钻井技术

柴达木盆地钻探对象近年来逐渐向深层探索。超深井普遍存在压力系统复杂、地层岩性复杂、储层流体复杂、工程力学复杂等工程地质特征,钻井工程面临着设计优化难、施工风险大、钻井速度慢、工程质量控制难度大等技术问题。通过开展钻井工程方案优化、PDC钻头优选、超高温钻井液及高温水泥浆、高压盐水层安全钻井等研究,初步形成了柴达木盆地复杂深井安全钻井配套技术。现场应用6口井,均顺利完钻,平均井深为6286.6m,钻井周期达236.3d,平均机械钻速为3.15m/h,复杂时效为10.8%,较前期缩短45.6%。昆1-1井7310m井深完钻,创柴达木盆地最深钻井记录。

中深盐井套管挤毁事故的预防和处理

分析了中深盐井套管挤毁事故的成因,结合实际案例,提出了预防及处理此类事故的方法。