青海油田风西区块长水平段水平井钻井液技术

青海油田为实现稀井高产开发技术方案,在柴达木盆地大风山地区风西构造部署五口长裸眼水平井,并同时应用水基、油基钻井液进行施工对比,总结完善风西长裸眼长水平段水平井钻完井工艺技术模板。以优质复合盐水基钻井液在风西ⅠH1-5井的现场应用实例进行总结,并对相关钻井工艺技术应用、工程参数控制、流变性与携带等进行分析。风西ⅠH1-5井完钻井深为5478 m,水平段长2541 m,创青海油田水平段最长、油层钻遇率最高(100%)、水平井单趟进尺最多(1566 m)、水平段短程起下钻井段最长(达1000 m)、首次采用漂浮下套管技术等多项施工新纪录,该井的成功钻探对于超长水平段水平井的钻完井工艺在青海油田应用具有里程碑意义。与应用油基钻井液施工的邻井就钻井周期进行了对标分析,该优质复合盐水基钻井液施工井均优于油基钻井液施工井,对今后钻探长裸眼、长水平段水平井钻井液体系优选有较好的指导借鉴。

陇东区块长水平段水平井固井技术

长庆油田水平井开发主要目的层为延长组,该地层属于低渗透致密油藏,并且在水平井开发中长水平段水平井占比率越来越大,开发难度大,需要通过压裂或者其他的手段才能提高采收率。经过对陇东区块的地层特点,长水平段水平井固井技术难点的分析研究,探索出了适合该区块长水平段水平井固井技术方案,优选出了能保证固井质量的水泥浆体系和工具,制定了相应的技术对策,保证了水平井的固井质量。

低摩阻水泥浆在长庆气田桃2区块长水平段固井中的应用

普通的减轻材料配制的低密度水泥浆体系存在耐压能力差等缺陷,经井底高压后实际密度有所增加,减轻效果变差。对苏里格区域水平段固井分析,发现常用的轻珠体系施工摩阻明显要高于粉煤灰体系。经评价筛选,调配出以次纳米硅为主要减轻材料,密度1.40 g/cm^(3)的低摩阻水泥浆体系,该体系经高压后密度增加值≤0.04 g/cm^(3),体系稳定,范宁摩阻系数小。在长庆气田桃2-H井3931 m的长水平段固井中使用,有效控制施工起压值18 MPa,在裸眼段增加的情况下,实际施工压力下降5~6 MPa,理论摩阻压力和实际接近,固井质量合格,为长水平段固井施工提供参考基础。

超长水平段油基钻井液技术在威204H47-10井的应用

位于川中威远区块的威204H47-10井是一口水平段长达3210 m的页岩气开发井,在超长水平段的钻进过程中会钻遇泥页岩层及裂缝带,易出现泥页岩水平段垮塌、裂缝性漏失和井眼清洁难度大等问题。针对这一系列问题,本文通过优选出油基钻井液处理剂形成了一套具有强封堵性的油基钻井液体系,同时针对龙马溪组页岩易脆性地层及裂缝带制定了相应的防塌、防漏技术措施,具体配方为:白油+20%~25%盐水(CaCl2质量体积为20%~30%)+5%HYOZ+1%~2%HYOL+1%~2%TYODF-101+2%~3%HFLO+1%~2%FHXS+5%CaO+重晶石。威204H47-10井的顺利完钻表明,优选的油基钻井液体系和采取针对性防塌、防漏技术措施能在保障超长水平段安全钻进的同时提质增效,可为威远区块、甚至川渝片区超长水平段的钻进提供参考。

长庆油田页岩油井5000 m水平段高性能水基钻井液钻井实践

长庆页岩油井区在2019年完成亚洲陆上首口4000 m级水平段水平井的基础上,2021年施工完成了5000 m级水平段水平井,该井采用了水基钻井液技术进行施工。超长水平段水平井的关键问题是钻井液润滑性和井眼清洁,为了较好地解决这两个技术难题,以天然材料为骨架,通过基团接枝、发酵等方式进行改性,自主研发了高性能提切剂TQ-8和高效润滑剂HTZ,并以这2种处理剂为核心研制了5000 m水平段高性能水基钻井液体系。体系的主剂配方为(4%~6%)高效润滑剂HTZ+(0.5%~2%)高性能提切剂TQ-8+(0.5%~2%)泥岩抑制剂YYZ-1+(1%~2%)PAC-LV+(1%~2%)BLA-LV+(3%~4%)成膜封堵剂FDJ-1+(20%~80%)可溶性加重剂+烧碱,该体系在井眼清洁、润滑性和抗污染等方面,均比4000 m水平段水基钻井液性能更优。该技术在长庆页岩油华H90-3井进行了试验应用,下套管前的钻具摩阻为400 kN,下完套管后钩载余17 t,具备将水平段长度进一步延长的能力。

南川页岩气田超长水平段水平井高效下套管技术

重庆南川页岩气田东胜区块是国内首个常压页岩气藏,为了有效动用地质储量、提升页岩气单井产量,在该区开展了超长水平段水平井先导试验。该区地质构造复杂,地层产状变化幅度大,导致井眼轨迹复杂、水垂比大及井眼清洁度不佳,使得超长水平段水平井生产套管高效下入面临极大的技术挑战。文中通过开展套管下入方式优选、漂浮下套管工艺设计及井眼清洁措施优化,形成了超长水平段水平井套管高效下入技术。该技术在SY9-3HF井(水平段长度4035 m)成功应用,有效保证了下套管施工作业安全和固井质量,为该井后期高效安全生产奠定了良好基础,也为南川页岩气田乃至国内非常规油气超长水平段水平井下套管提供了借鉴。

东胜页岩气超长水平段水平井固井关键技术

为实现“稀井高产、效益开发”的目的,实现有效动用地质储量和提高页岩气单井产量,在重庆南川东胜区先导试验超长水平段水平井,探索形成适合于非常规油气开发工程新模式。超长水平段水平井固井面临套管下入难度大、顶替效率差、水泥浆性能差异化等技术挑战。通过开展超长水平段水平井套管下入技术、长效密封水泥浆体系及配套工艺研究,形成以“套管安全高效下入及居中度控制+防漏防窜长效封固水泥浆+固井施工参数精细化设计与控制”为核心的超长水平段水平井固井关键技术系列。该技术系列在该区第一口超长水平段水平井SY9-2HF(水平段长3 583 m)成功完成应用,固井质量合格率100%,优质率95%,为该井后期压裂施工、高效开发奠定了良好工程基础。

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%。

深层页岩油水平井复合盐弱凝胶钻井液技术

吐哈油田准东吉新2区块深层长段水平井钻井过程中存在泥岩井壁易失稳、井眼净化难度大、减摩降阻困难等问题,对钻井液抑制性、封堵防塌性、携岩性和润滑性提出了较高要求,为此,进行了钻井液技术研究。采用NaCl、KCl、甲酸钠和ZNP-1复配,使钻井液体系具有强抑制性,解决了井壁失稳难题;采用“沥青粉+丙烯基树脂封堵剂+固壁剂”实现了微米~亚微米~纳米孔喉微裂缝全封堵;采用低荧光润滑剂和囊包减阻剂复配,提高了钻井液润滑能力;采用弱凝胶提切剂提高了钻井液携岩能力。最后形成了复合盐弱凝胶钻井液体系配方:清水+4%膨润土+0.2%烧碱+15%NaCl+5%KCl+15%NaCOOH+1%ZNP-1+1%DRGJ-1+0.5%LV-CMC+4%沥青粉+2%树脂封堵剂+2%固壁剂+0.3%弱凝胶+2%低荧光润滑剂+3%囊包减阻剂+重晶石,并对其性能进行了评价,结果表明:16 h泥页岩线性膨胀率为7.21%,动切力不小于11 Pa,滤饼黏滞系数不大于0.0612,钻井液活度不大于0.76,高温高压滤失量低于10 mL,可抗10%钻屑和5%CaSO_(4)污染。在吉新2区块应用5井次,与邻井吉新2、吉新2-2井相比,钻井周期降低了33.05%,二开平均井径扩大率降低了68.49%,平均复杂率降低了68.19%。该技术为油田同类型深层长段水平井安全优快钻井提供了技术支撑。

低孔低渗气田长水平段水平井钻井技术

通过理论研究和现场试验,以国内现有钻井装备条件为基础,形成了包括井眼轨迹控制技术、电磁波随钻测量技术、无固相钻井液技术和欠平衡钻井技术的长水平段水平井钻井配套技术,并在大牛地气田DP4、DP5、DP6等3口井进行了应用。实践表明,充气全过程欠平衡钻井技术提高了大牛地气田机械钻速,达到了在钻井过程中保护油气层、及时发现油气层和提高单井产量的目的。总结了长水平段水平井井眼轨迹控制的基本方法,提出了其他相关技术的发展建议,对于高效开发低孔低渗油气田具有重要的指导作用。

苏里格气田长水平段小套管固井及其配套技术研究

根据苏里格气田长水平段Ф114.3 mm生产套管固井技术难点,进行技术攻关及改进,研发出长水平段前置液体系、零析水防气窜水泥浆体系、固井压塞液体系,优选性能优越的固井工具,优化生产套管管串结构,现场施工顺利,固井质量好,满足了后期套管射孔+水力桥塞压裂工艺的需要,总结出一套苏里格气田长水平段小尺寸套管固井工艺技术,为今后苏里格气田的长期有效开发提供了有力的技术支撑。

高温小井眼长水平段钻井液技术

吉林油田英台气田营城组裂缝性火山岩富含天然气,埋藏深,储层温度最高达140℃。该区块部署的评价井龙深1平1井属小井眼长水平段水平井,完钻井深为4 048 m,1 122 m的小井眼长水平段钻进摩擦阻力大,环空压耗大、返速低,携屑难度大,钻井周期长,易引起井下复杂情况。因此,优选出了表面活性剂,可改善钻井液的润滑防卡能力、储层保护能力和稳定井壁能力。最终形成的抗高温聚合物钻井液在高温条件下具有较好的流变性能、润滑性能、抑制能力和储层保护效果,携屑能力强,滤失量小,满足龙深1平1井优快施工需求,实现了吉林油田深层水平井水平段最长记录。

新沙21-27H长水平段水平井钻井实践

川西新场构造蕴藏丰富的天然气资源,截至2010年底,仅新场构造沙溪庙组气藏累计提交探明储量已达600×108m3,但由于储层低孔低渗,开发效果一直欠佳。随着长水平段水平井和大型加砂压裂技术的应用,该类型气藏开发效果得到显著提升。新沙21-27H井是部署在新场构造北翼的一口以沙溪庙组为目的层的长水平段水平井,具有裸眼段长、水平段长、位移大、摩阻和扭矩大等特点。文中对该井施工的难点进行了分析,通过井眼轨迹控制措施、摩阻和扭矩监测技术以及良好的钻井液性能,并配合高效PDC钻头,大大提高了钻井效率,取得了良好效果。

加拿大非常规油气田优快钻井技术

由于致密气等非常规油气田开发成本高,迫切需要进行优快钻井研究降低钻井成本。非常规油气开发需要在储层内布置长水平井段,针对长水平井段井眼轨迹控制困难、机械钻速低的技术难题,通过计算,分析了底部钻具组合力学特性,优化了底部钻具组合,提高水平段复合钻进比例,配合钻头选型,减少了起下钻次数;采用钻柱振荡器提高钻压传递效率,针对水平井段优化配置油基钻井液体系,大幅度降低了摩擦因数,又抑制了井壁失稳。加拿大daylight非常规油气田应用结果表明,应用优快钻井技术大幅度降低了钻井周期和成本,为国内非常规油气田高效开发提供了借鉴。

长庆致密气超长水平段水基钻井液技术

2020年长庆气田在致密气井区先后完成了3口超长水平段水平井,水平段长度分别为3321、4118和4466 m,均使用水基钻井液完成施工,不断刷新亚洲陆上最长水平段记录。超长水平段给降摩减阻、钻屑清洁、泥岩防塌等工作带来极大难度,针对这些难点并结合地层岩石结构特点进行了针对性的技术攻关,形成了超长水平段井眼净化、井眼稳定等技术和CQSP-RH水基钻井液体系,现场应用效果良好,水平段井壁保持稳定,完钻钻具下放摩阻控制在500 kN左右、套管摩阻控制在350 kN以内,顺利完井。随着长庆油气田开发力度的加大,为了动用水源保护区、林区并提高单井产量,长水平段井的开发成为必然,这些井的顺利完成,为油气田的后续开发带来了极大的示范作用。

南川页岩气田超长水平段水平井钻井关键技术

南川常压页岩气田采用超长水平段水平井开发可提高其开发效益,但存在水平段极限延伸能力预测难、井眼轨迹控制难、井眼清洁效果差、钻柱摩阻扭矩大、套管下入难和固井易漏易气窜等技术挑战。为此,进行了管柱力学和流体力学分析,明确了超长水平段钻进和下套管时钻柱的受力状态,分析了超长水平段的水力延伸能力及关键影响因素。基于分析结果和南川页岩气田钻井实践,形成了井眼轨道优化设计、低成本高效导向钻井、井眼高效清洁、套管安全下入、超长水平段泡沫水泥浆固井等关键技术。上述技术在2口水平段长度超3500 m的水平井进行了现场应用,全部使用国产的钻头、螺杆钻具及常规LWD,2口井平均钻井完井周期较设计缩短25.4%,实钻整体靶框控制在5 m以内,优质页岩钻遇率平均在90%以上,水平段复合钻进比例平均达90.45%,最大狗腿度0.15°/30m,高效成井的同时,实现了提速降本。南川页岩气田超长水平段水平井钻井关键技术,可为国内水平段长超3500 m水平井的钻井提速提供借鉴。

吐哈深层煤系地层水平井钻井技术研究与实践

针对吐哈油田深层致密砂岩区域煤系地层水平井钻井的难点,开展了煤系地层井身结构优化、井眼轨迹优化、煤层安全定向、防塌钻井液体系及长水平段优快钻井等配套技术研究,并在现场试验中得到了成功应用,与前期所钻水平井相比,煤层定向平均完钻周期降低了27.5%,复杂事故时效减少了94.90%;水平井平均钻井周期缩短了47.41%,平均机械钻速提高了56.93%,水平段长度增加了43.76%,水平段平均复杂事故时效减少了86.22%,油层钻遇率最高达97%,有效地保证了深层煤系地层水平井安全快速施工,同时吉4H井创最深水平井与最长水平段记录,标志着吐哈油田深层致密气藏水平井技术取得了重要进展,并为其它油田煤系地层水平井钻井提供了借鉴作用。

新型固体润滑剂在长庆分支水平井超长水平段的应用

针对长庆分支水平井大斜度井段、长水平段,润滑防卡问题,研制了一种新型固体润滑剂,室内评价表明,固体润滑剂加量达3.0%时,体系润滑系数降低率达80.3%,且具有较好的抗温性,不影响泥浆性能,不发泡,不伤害储层。在长北气田进行了1口双分支水平井的现场试验,扭矩均控制40 k N·m以内,两长水平段整个施工安全顺利,无一次遇阻、遇卡现象,泥浆润滑性好,起下钻畅通无阻,每次下钻一次到底,表现出良好的润滑效果。

昭通页岩气示范区水平井生产套管固井技术

昭通国家级页岩气示范区地处四川盆地边缘,为有效动用地质储量和提高单井产量,页岩气水平井水平段长度不断增加,最长水平段已达2 810 m,随着水平段长度不断加长,对套管安全下入及固井质量的保障面临严重挑战.文章研究实践表明,良好的井身质量及科学的套管附件组合能确保套管顺利下入;高强度低弹模韧性水泥浆体系能保障大型压裂条件下水泥环完整性;高效洗油冲洗液能提高界面胶结质量;特色下套管技术能减轻套管曲屈;平衡压力固井、预应力固井等工艺技术能防止气窜和提高固井质量.以上固井技术在昭通页岩气示范区应用103口井,水平段平均固井质量合格率92%,优质率82%,为后期大型体积压裂提供了良好的井筒条件.

双钻杆水平钻井技术现场试验研究

在水平井钻井过程中,钻井液密度窗口窄,动态的当量循环密度限制了裸眼水平段长度,需要下入几根尾管或套管才能到达目标深度;另外,长水平段钻进也受到钻柱扭矩和摩阻的限制。鉴于此,Reelwell公司研发了双钻杆水平钻井技术,并将该技术在加拿大亚伯达省陆上的1口浅层水平井进行了现场试验,试验结果表明:该技术在井眼净化、当量循环密度控制和降扭减阻方面具有很大的优势。最后分析了我国双钻杆水平钻井技术研究应用的可行性和适用性。研究内容可在一定程度上推动我国双钻杆水平钻井技术的发展。