吉林油田页岩油水平井二开钻井关键技术及应用

吉林油田页岩油主要位于松辽盆地南部长岭凹陷,已经完钻5口纯页岩水平井。由于目的层层理和裂缝发育,造成井壁稳定性差,在施工过程中,存在返砂效率低、井壁易坍塌、水平段延伸困难、摩阻扭矩大等技术难题。针对这些问题,通过井身结构优化、强封堵钻井液应用、高效PDC钻头及提速工具优选、井筒清洁参数优化及压力精确控制等技术攻关,形成页岩油二开长水平段水平井钻井关键技术。应用结果表明:①采用强抑制强封堵高性能油基钻井液能有效封堵裂缝,大幅降低钻井液侵入量,并有效防止页岩膨胀,提高井壁的化学稳定性;②钻井液排量大于38 L/s、顶驱转速大于80 r/min能够保持水平井井筒清洁,节约短起下钻及下套管前通井的时间3 d以上;③个性化PDC钻头配合旋导施工能大幅度提高机械钻速,使井壁浸泡时间缩短30%以上。优化起钻速度使井底压力波动降低52%,进一步提高井壁稳定性;④吉林油田页岩油水平井由三开井身结构简化为二开井身结构,水平段长度提高82.75%,机械钻速提高53.73%,钻井成本降低33%。

吉林油田昌37井固井工艺技术

针对吉林油田伊通地区昌37井三开使用油基钻井液钻井和基底存在花岗岩高压气层的特点,分析了该井的固井技术难点,研究了驱油加重前置液和高温微膨胀防窜水泥浆技术,介绍了关键完井工具的配置和使用情况。现场应用结果表明,YJC驱油冲洗液和DG180加重隔离液能够快速高效地清洗残留油基钻井液,提高顶替效率,改善水泥环胶结质量,且压稳了下部高压气层,保障了固井质量;抗高温微膨胀防窜水泥浆过渡时间短、稠化时间可调、高温稳定性好,水泥石致密、抗压强度高,具有良好的防窜和防腐蚀性;一级固井质量合格率为100%,优质率为97.29%;双级注水泥管串、前置液密度和双凝水泥浆结构设计合理,固井施工作业正常,实现了压稳和防窜的目的,该井形成的配套固井工艺技术可在该地区同类井固井中推广应用。

吉林油田致密油水平井防塌防气侵钻井液技术

针对吉林油田乾246区块地层易坍塌、储层CO_2发育、施工风险高导致的井身结构复杂、钻井成本高等难题,研究形成防塌防气侵钻井液技术,保证了施工安全,实现井身结构二开简化。2015—2017年,该区块完成46口井,均实现安全钻完井,为提高致密油藏开发效益提供了技术保障。

吉林油田致密油水平井优快钻井完井技术

吉林油田致密油水平井钻井成本高、钻井周期长、机械钻速慢,井眼易失稳,且摩阻和扭矩大、套管下入困难,针对这些问题,开展了二开长水平段水平井优快钻井完井技术研究。为了从设计源头降低钻井成本、缩短钻井周期,将前期采用的三开小井眼井身结构简化为浅下表层套管的二开井身结构,节省了一个开次的中完时间;同时,研究形成了以井眼轨道优化设计、低滤失强抑制聚合物钻井液、近钻头地质导向工具、个性化PDC设计和漂浮下套管为核心的优快钻井完井技术。上述优快钻井完井技术在吉林油田180口致密油水平井进行了现场应用,应用井平均井深3449.00 m,平均水平段长1189.00 m,套管安全下入率100%,固井合格率100%,油层钻遇率提高20.2百分点,钻井周期缩短44.2%,钻井成本降低40.7%,取得了显著效果。研究结果表明,优快钻井完井技术可实现吉林油田致密油低成本高效开发,并且对致密气、页岩油等其他非常规油气藏的开发具有借鉴作用和参考价值。

大位移钻井关键技术探讨及在吉林油田的应用

大位移钻井技术代表了目前世界最先进的钻井技术,它已经成为海上和摊海油田及其地面受限区块勘探开发最有效的手段,它能够大范围地控制含有面积和提高油气采收率,降低油田开发成本,具有显著的经济效益和社会效益。文章介绍了大位移井的关键技术和吉林油田近几年大位移钻井技术现状。

吉林油田枯竭型气藏储气库固井技术

地下储气库运行时井筒需要承受注采交变载荷,对一次固井质量及水泥石长期性能要求高。枯竭型气藏储气库固井施工过程中存在漏失、井筒封闭困难、注采管柱要求高等技术挑战。为保障储气库长期安全运行,从分析储气库井井口带压原因出发,通过优选韧性材料和韧性水泥浆体系、采用凝胶堵漏技术、优化固井施工参数等措施,保障了吉林油田双坨子储气库一期工程3口先导试验井各层次套管固井水泥浆一次返地面,固井质量合格率为100%,固井胶结平均优质率达到75.03%。

单行程套管钻井技术研究与应用

套管钻井是近几年新兴的一项钻井技术,目前表现出强劲的发展势头。吉林油田针对套管钻井的特点,立足于工艺及工具设备国产化原则,进行了套管钻井工艺及工具配套技术的研究,并在吉林油田套保、扶余及新民地区进行了11口套管钻井的现场试验,采用改进型钻头脱接装置,根据地质要求进行了主力油层裸眼测井,并完成了井深1000m以上的套管钻井,取得了良好效果,证明国产化套管钻井技术经过完善后,可望成为降低钻井成本、提高效益的钻井新技术,具有广阔的发展前景。

深井水平井欠平衡钻井液技术研究

松辽盆地南部深层火山岩埋深在3500m以上,采用直井开发效益低。经论证决定采取水平井技术与欠平衡钻井技术相结合的方式,实现高效开发,更有利地保护气藏。长深平1井面临井底温度高、水平段施工周期长、敏感性气藏保护难等不利因素,分析可能出现的井壁失稳坍塌、高温钻井液携岩差、钻井液污染损害气藏等问题,开展了深井欠平衡水平井的抗高温井壁稳定技术、抗高温携岩润滑技术、气藏保护技术等研究工作,经过现场应用,取得了成功,形成了抗高温深井水平井钻井液技术成果,满足了深层气藏的高效开发需求。

吉林油田浅层高孔高渗油藏保护技术

吉林油田新立、新北地区黑帝庙油层平均埋藏深度300～450 m,孔隙度为25%～35%,渗透率一般为(70～500)×10-3μm2,属于典型的浅埋高孔高渗油气藏,固相堵塞损害严重,影响了勘探开发效益。通过对储层岩心分析,运用理想充填理论和敏感性预测方法,优化暂堵技术,形成了理想充填油层保护技术,岩心渗透率恢复值达到85%以上,现场应用测试表皮系数为0.402,很好地解决了浅埋高孔渗黑帝庙油藏保护的技术难题。

伊通复杂地层安全钻井液密度窗口的研究与应用

吉林油田伊通地区永吉、奢岭、双阳组地层稳定性差,井壁垮塌严重,井径扩大率大,严重影响了钻井效率和固井质量。利用双阳组地层的岩心,进行了在不同矿化度钻井液体系下的岩心浸泡实验与岩石力学参数室内实验研究,并根据井壁稳定力学分析模型,确定了不同矿化度钻井液体系下保持井眼稳定的合理钻井液密度范围。再根据昌34井的测井资料分析了其地层坍塌压力、地层破裂压力,建立了连续地安全钻井液密度窗口。该研究成果对于该区后续探井实际钻井施工具有重要的指导意义。

吉林油田泉头组抗钻特性与钻头适应性评价

吉林油田泉头组地层岩性复杂,钻头吃入困难。为此,开展岩心抗钻特性测试,结果表明,地层岩石脆性矿物含量高,软硬交错,中硬岩石多且非均质性较强,钻头出现打滑是导致机械钻速低的主要地层因素。结合测井数据建立了全井段的抗钻特性剖面,利用虚拟强度指数法对区块实际使用钻头进行了评价,提出了钻头优选序列并进行了优化设计。优化后的钻头机械钻速提高了34.85%,提速效果明显。

吉林油田伊通地区PDC钻头个性化设计与应用

分析吉林油田伊通区块地层特点、岩石可钻性、前期钻头磨损特点,从PDC钻头切削齿空间结构、钻头冠部结构、排屑槽和保径部位的设计、复合片选择等方面,对PDC钻头进行个性化设计。设计钻头在伊22-9-9井试验获得成功,实现了直井段、造斜段分段一趟钻,水平段二趟钻。钻井周期较前期缩短了30%,为吉林油田伊通地区非常规油藏高效开发提供了技术支撑。

混合型PDC切削齿钻头在吉林油田深井中的应用

分析吉林油田深井地层特点、岩石可钻性和前期钻头磨损,设计斧式齿、犀牛齿、奔驰齿、平面齿和锥形齿等混合型PDC切削齿钻头。提高钻头在强冲击性和高研磨性地层中钻进的机械钻速和整体使用寿命,为油田深井硬地层中的高效开发提供技术支撑。

钻井废弃物随钻固化和钻井液一体化处理研究

目前吉林油田环保钻井采用的是废弃物不落地收集与集中处理模式,该模式有较强的适应性及较好的处理能力,但随着技术不断发展,其弊端逐渐显现。一方面,废弃物中可继续使用的钻井液约占排放总量的1/3,直接无害化处理这些钻井液既造成了资源浪费,又增加了处理成本;另一方面,处理后的废弃物不能妥善安置,容易引发多重污染;因此,提出钻井废弃物随钻固化和钻井液一体化处理的新思路。通过试验研究,该技术可提高钻井液利用率,达到降本创效的目的,固化后的废弃物浸出液能满足GB 8978—1996《污水综合排放标准》二级排放标准要求,固化物的抗压强度超过1.5 MPa,可用于铺垫井厂及道路,获得了较好的社会效益及经济效益。

双层套管开窗侧钻小井眼水平井技术在吉林油田的应用

套管开窗侧钻水平井是水平井技术和侧钻井技术的集成和发展,是继水平井之后又一项钻井新技术,它适用于各类油气藏。介绍了深层天然气小井眼双套管侧钻开窗水平井技术在吉林油田长深平2井的成功应用,为吉林油田深层气藏高效经济开发提供了一条新途径。

固井水泥环完整性模拟评价实验仪研究

为较好地模拟固井水泥环损伤的井下实际工况,评价固井水泥环的力学性能和完整性,研制出了一种新型固井水泥环完整性模拟评价实验仪。将固井水泥样品放置在特制的钢管中,在规定条件下养护成型后,放入由压紧圆盘和旋紧压环等主要部件组成的模拟实验仪中,通过施加机械挤压力模拟固井水泥环受压破裂的实际工况,同时施加水力压力模拟地层流体压力,测试固井水泥浆固化体在复合压力作用下的抗窜强度,从而客观地分析样品的抗裂性能、胶结强度和弹韧性,获得比三轴应力仪和万能实验机更直观的实验数据。固井水泥环完整性模拟评价实验仪为固井水泥环力学性能和完整性评价实验提供了一个新的实验手段。

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。

高含CO_2天然气藏储集层结垢及欠平衡钻井液技术

通过研究温度、压力、pH值等因素对CO2、CaCO3垢溶解度的影响,分析高含CO2天然气藏储集层的结垢机理。CO2的溶解度随温度升高而降低,随压力升高而升高,随地层水矿化度的升高而降低;CaCO3在水中的溶解度随温度升高而降低,随压力的升高而升高,溶液pH值升高会促进CaCO3的生成。结合吉林油田典型含CO2天然气藏储集层特征进行了结垢预测,认为钻井液滤液侵入储集层后,储集层近井地带存在结CaCO3垢的可能。针对气藏储集层埋藏深、井底温度高、地层压力系数低、裂缝发育等特点,优选了水包油及甲酸盐无固相两种欠平衡钻井液体系,CO2侵入、动态污染实验评价表明,两种钻井液均具有很好的抗CO2污染能力,储集层保护效果显著。两种欠平衡钻井液体系已分别在龙深2井和龙深3井进行了现场应用,效果良好,现场钻井液的岩心渗透率恢复值均在85%以上,满足欠平衡钻井的要求。

基于蚁群算法的丛式井井口分配方法研究

为充分利用井口,降低成本,提高钻井效率,保证钻井安全,以井口—靶点的水平投影距离之和最小为目标函数,构建蚁群算法,求解丛式井井口分配模型,以投影不相交或很少相交为约束条件,建立惩罚函数及丛式井井口分配蚁群算法模型,并编制软件。实例表明,该模型求解分配方案能够较好地满足现场应用,可以快速有效地求出较优的分配方案。

提高粉煤灰低密度水泥体系早期强度的研究

针对粉煤灰低密度混合材水泥的早强问题展开研究,用实验方法分析探讨了粉煤灰低密度混合材水泥在水化反应过程中的作用机理,开发出了一种高效的能够适用于低温低密度体系的早强剂DY,使得粉煤灰低密度水泥早期强度得到显著的提高。粉煤灰混合材低密度水泥在低温下早期强度的提高,主要通过水泥与粉煤灰之间的相互作用来实现。正反两方面的实验结果表明,水化反应使早期释放更多的Ca2+和OH-,引发了粉煤灰的火山灰反应,从而促进了粉煤灰混合材水泥早期强度的发展。该产品有望在低压井、易漏井、长封固段井等复杂条件下使用。粉煤灰混合材水泥能够满足复杂井固井作业的要求,并且具有可观的经济、环保效益。