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勘探与钻采工程

吐哈地区深井技术应用成效及下步技术对策

2008/1/2   关键字:   来源:中国石油石化工程信息网
 
   [中国钻井网2007年12月26日] 为了寻找新的增储上产层系和区带,确保油田可持续发展,开辟吐哈盆地深层下侏罗系、三叠系、二叠系找油领域势在必行。台北凹陷三叠系主体油层顶面埋深4400~4800m,深探井作为完成勘探目标的基本手段,有逐年增多的趋势,不断加快和发展深井优快钻井技术,对于提高深井钻井速度和钻井质量具有十分重要意义。
   1.2002年以来深井钻井概况
2002—2004年吐哈共完成10口4000m以上的深井,平均完钻深度4570.7m,平均机械钻速2059m/h,平均钻井周期187.8d。
   2.深井钻井技术应用及成效
   针对4000m以上深井采取了一系列的钻井配套技术,使深井钻井技术迈上了新的台阶。
   2.12004年深井钻井技术应用情况
   2.1.1简化井身结构技术    2004年,除部分井沿用成熟的井身结构外,经过认真的钻前分析论证,在满足后续作业要求的前提下优化了井身结构。表层套管主要封固砾石层和疏松地层,一般下深400m左右,技术套管在安全钻井的前提下尽量下深,封固油层段以上的复杂井段,减少油层段的钻井液浸泡时间。油层套管多采用尾管悬挂固井,将其挂在技术套管上,节约钻井成本。井深在4000m以内的深井不采用技术套管,直接采用两层套管结构,有效提高钻速并且节约钻井成本。    2.1.2复合钻井和PDC钻头的使用技术    深探井钻井中,根据地层特征,在能使用PDC钻头而钻井速度慢的地层配合螺杆实施复合钻井;在不能使用PDC钻头的地层,使用高效牙轮钻头,配合螺杆实施复合钻井,实现在控制井身质量的前提下提高钻井速度。该项技术在火8井等进行了有益的尝试。    火8井鳞平均机械钻速2.94m/h。使用B1925型PDC钻头复合钻进井段:1531.35~2743m,平均机械钻速10.68m/h,使用复合钻井井段平均机械钻速比全井平均机械钻速提高263.26%。    2.1.3钻井液及油层保护技术    火8井、温深1井等深井目的层段使用小阳离子聚磺钻井液体系,提高钻井液的抑制、防塌能力,火8井钻至目的层时钻井液密度1.25克/立方米,全井段井径扩大率2.00%,油层段扩大率5.43%,表皮系数为-0.39~0.15,温深1井效果也很好,有效地保护了油层。火8井在J层试油获得3.22立方米/d,温深1在J2s试油获得47立方米/日的高产油流。
   2.1.4“常规水泥浆体系+低密高强水泥浆体系”的双凝水泥浆体系固井技术
   2004年有温深1井油层套管、火8井表层套管和油层套管、勒15井技术套管等使用了“常规水泥浆体系+低密高强水泥浆体系”的双凝水泥浆体系固井。
   温深1井完钻井深4465m,三开采用φ215.9mm钻头钻进,漏失严重,三开井段共漏失钻井液1091.40立方米。φ139.7mm油层套管采用尾管悬挂,下入井段3259.33~4445.14m,使用低密高强双凝水泥浆体系,低密度水泥浆密度仅为1.41g/立方米,固井施工顺利,封固段长825m,并且有效地防止了井漏,保护了油气层。在中侏罗统三间房组2738.0~2747.0m井段喜获高产油流,用5mm油嘴求产,日产油47.04立方米,日产气3315立方米。
   火8井一开井深1443.45m,为封固表层易坍塌砾石层要求水泥返高至地面,采用“常规水泥浆体系+低密高强水泥浆体系”的双凝水泥浆体系,低密度水泥浆密度1.48g/立方米,常规水泥浆密度1.92g/立方米,固井水泥返高至地面,固井质量合格。三开完钻井深5052m,采用φ215.9rnm钻头钻进,φ139.7mm油层套管下深至5050.43m,使用低密高强双凝水泥体系,低密度水泥浆密度仅为1.34g/立方米,固井施工顺利,封固段长1700m,有效地保护了油气层。
   勒15在技术套管固井中,采用“常规水泥浆+低密高强水泥浆”双凝固井技术,低密度水泥浆密度1.42g/立方米,常规水泥浆密度1.89g/立方米。固井水泥返高至730m,固井质量合格。在油层套管固井施工中,采用双级固井技术,在第一级固井作业中,先注入密度为1.45g/立方米低密高强水泥浆50立方米,再注入加砂水泥浆25立方米,水泥返至3004.33m;第二级固井采用密度为1.88g/立方米常规水泥浆固井,注入常规水泥浆105立方米,水泥返至地面,其中分级箍位置:3003.37~3004.33m。采用双凝水泥浆体系固井技术,降低了固井施工中的环空当量密度,防止了固工时井漏,降低了施工中的压力,保证了固井设备的安全,有效的保护了油气层
   2.2钻井技术取得的成效
   2.1.1深井钻井速度明显加快
   2004年深井钻进过程中在纯钻时效较低的情况下,钻井周期明显缩短,钻井速度大幅上升。
   2.2.2能够有效保证钻井质量
   2004年台北凹陷深井钻井过程中钻井质量保持了较高的水平,井身质量以及固井质量合格率100%。
   2.2.3节约了钻井成本
   2004年台北凹陷深井钻井使用了先进的钻井设备和先进的钻井技术,使得勘探实现了重大的突破。同时通过各项钻井工艺技术的实施如:井身结构优化技术、PDC钻头使用技术、复合钻井技术等,使钻井速度大大加快,缩短了钻井周期,节约了钻井成本。
   使用井身结构优化技术后,4000m以上深探井原来使用4层套管的井身结构,现在使用3层套管;3500~4000m深探井原来使用3层套管的井身结构,现在使用2层套管。节约了套管费用。
  3.深井钻井面l临的技术难题    吐哈油田已钻深井资料分析研究表明,深井钻井的难点主要集中在以下7个方面。    3.1地质情况的不确定性增加了钻井的难度    由于吐哈深井主要是探井,探井的钻井目标对象多为新区域或新层系,由于缺乏对地层特性的全面了解,钻头类型的选用、钻井措施的采取、钻井参数的选择带有一定的盲目性,再加上主观上防止出现意想不到的井下复杂事故,限制了钻井速度的提高。    3.1.1地层压力的不确定性    井身结构和分段钻井液密度是一口井成败的关键,决定这两者的主要因素是全井孔隙压力和破裂压力能否提供准确。目前地质设计井一般不提供全井破裂压力数据,利用地震资料预测的孔隙压力往往精度较低。探井地层压力的不确定性除给设计合理的井身结构和分段钻井液密度带来影响外,还可能在同一裸眼井段打开两个或更多的不同压力系统,易引发井下事故。由于勘探钻井地质因素的不确定性、勘探钻井的风险性、新区地层系地质岩性的特殊性,为勘探钻井提出了越来越多的难题,严重影响钻井速度。    3.12.地层状态和岩性的不确定性    井下复杂情况主要是钻遇复杂地层而钻井措施不当引起的。同一地层状态和岩性的不同又决定着引发井下复杂情况的严重程度,如地层倾角的大小、裂缝发育程度、泥页岩中粘土矿物含量以及八道湾煤层等。上述各地层状态和岩性常常没有预告或预告不准,必然造成事先没有准备或准备不充分等被动局面。    3.1.3地层分层深度和完井深度的不确定性    地质情况的变化还会造成探井的加深,改变了原钻井设计方案。钻井难度明显加大,若再钻遇复杂地层,极易造成复杂和事故的发生,且这种深度的不确定性必然影响各层套管的下入深度与分井段钻井液密度。如火8井,设计井深4800m,加深至5150m,延长了裸眼井段钻井时间,裸眼井段钻井液浸泡时间增长,发生井下坍塌卡钻,井下情况十分复杂。    3.2机械钻速慢    3.2.1上部大尺寸井眼机械钻速低    鄯科1井444.5mm井眼平均机械钻速只有1.27m/h,比全井平均机械钻速(1.33m/h)低4.5%。大尺寸