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苏里格气田苏59-13-41ah井经济快速钻井技术

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    • 1、苏里格气田苏 59-13-41AH 井经济快速钻井技术 杨佐英 杨富 杨光 邹国曙 中石油长庆油田公司工程技术管理部 中石油长庆油田公司苏里格气田开发分公司 中石油川庆钻探公司长庆钻井总公司 陕西延安石油天然气有限公司 摘 要: 苏 59-13-41AH 井为苏里格气田一口二开结构气井水平井, 针对二开结构水平井地层复杂、滑动定向困难和大斜度井段易坍塌等技术难点, 通过优化轨迹剖面、钻头选型和钻具组合, 使用复合钻头、水力振荡器等新技术、新工具, 提高了斜井段滑动效率, 降低了井眼曲率;通过增强钻井液封堵性, 合理确定钻井液密度, 降低循环压耗, 有效预防了石盒子组泥岩坍塌, 为后期二开结构气井水平井安全快速钻井积累和总结了丰富的施工经验。关键词: 二开; 气井水平井; 复合钻头; 井漏; 井塌; 作者简介:杨佐英 (1969-) , 钻井工程师, 毕业于西安石油大学石油工程专业, 现从事钻井技术管理工作。地址: (710018) 陕西省未央区凤城四路 73 号长庆苏里格大厦 0801 室;电话:029-86978297;E-mail:yzy1_。作者简介:杨富;电话:029-8697

      2、8871;E-mail:fyang_收稿日期:2017-08-15FAST DRILLING TECHNOLOGY USED IN WELL SU59-13-41AH IN SULIGE GASFIELDYANG Zuoying YANG Fu YANG Guang ZOU Guoshu Department of Engineering Technology, PetroChina Changqing Oilfield Company; Sulige Gasfield Development Company, PetroChina Changqing Oilfield Company; CCDC Changqing General Drilling Company; Shaanxi Yanan Oil & Natural Gas Corp. Ltd; Abstract: Well Su 59-13-41 AH is a two-spud horizontal gas well at Sulige gasfield. It is challenged by complex format

      3、ions, challenging slide drilling, and sloughing high-angle section. Through well profile optimization, optimum bit selection and BHA configuration, and adoption of new tools like hybrid bits and hydraulic oscillator, the sliding drilling efficiency at the slanted section has been improved, the hole curvature is reduced. Through the ways of enhancing the sealing performance of the drilling fluid and deciding on proper drilling fluid density, the circulation pressure loss is reduced, and slouging

      4、at Shihezi siltstone section is effectively prevented. The drilling experiences on this well will provide rich references for the fast safe drilling in the 2-spud horizontal gas wells.Keyword: 2-spud; horizontal gas well; hybrid bit; lost circulation; well sloughing; Received: 2017-08-15苏 59 区块位于苏里格气田西区, 东接苏 20 区, 北邻苏 43 区块。综合考虑井眼曲率设计、上部地层承压堵漏当量密度等因素, 在苏 59 区块开展了井身结构由三开简化为二开的钻井攻关试验1-3, 力求在水平井钻井提速方面再取得重要突破。“三开”简化为“二开”的优点:一是可免去入窗电测、技术套管固井环节, 缩短周期 910 d, 同时可节约一定套管成本4;二是为后期储层改造、生产提供较好的井筒条件。一、难点分析1.

      5、刘家沟组井漏与石盒子组井塌刘家沟组地层承压能力低, 易漏失。石盒子组泥岩易水化膨胀, 导致井壁垮塌。两者同处同一裸眼段, 压力窗口窄, 解决好下部地层井塌和提高上部易漏层承压能力是技术的关键5-6。2. 水平段靶窗窄轨迹控制难度大水平段岩性非均质性强, 储层变化大, 靶点垂深调整频繁, 上下幅度大, 轨迹控制难度大, 需要频繁定向滑动, 调整井眼轨迹, 实现更高储层钻遇率。3. 二开裸眼段长, 地层稳定性差, 施工周期长长裸眼段钻具摩阻扭矩大, 滑动造斜效率低下, 机械钻速低, PDC 钻头易泥包。完井下入管外封隔器, 对轨迹曲率要求严格。全井起下钻次数多, 井壁稳定难, 井下故障发生风险高7-9。二、快速钻井技术1. 优化轨迹剖面设计1.1 优化设计剖面节点该井完井方式为管外封隔器固井完井, 由于管外封隔器刚性强、外径大, 对于井眼曲率要求较为严格, 斜井段曲率不超过 6/30 m, 水平段曲率不超过 3/30 m。斜井段第一造斜段设计增斜率较高, 产生一定的初始井斜角, 3050井斜段设计增斜率应较低, 减少滑动进尺, 提高施工效率, 50井段后设计增斜率高于复合增斜率 (12)

      6、/100 m, 主要由复合钻进满足增斜率要求, 如表 1。表 1 设计剖面节点数据表 下载原表 1.2 优化滑动定向方式该井斜井段采用 1.5螺杆造斜, 造斜率相对 1.25螺杆较高, 因此在滑动造斜时, 采用复合与滑动相结合的方式, 杜绝 1.5螺杆整根滑动;同时, 根据井斜角的增大, 滑动增斜率增高, 相应每次滑动进尺需减少, 严格控制狗腿度在设计范围内。不同井斜角滑动进尺与增斜率对比见表 2。表 2 滑动进尺与增斜率对比 下载原表 2. 造斜工具优选与井眼轨迹控制技术2.1 造斜工具优选优选螺杆改进结构, 选用水力振荡器与复合钻头, 有效降低摩阻, 提高了滑动效率。斜井段选用了 165 mm LZ1.5单弯螺杆, 扶正器外径改为 210mm。苏59-13-41AH 井井深 3 413 m 下入轴向+径向水力振荡器, 配合复合钻头造斜, 大幅提高了造斜效率, 滑动机械钻速明显提高。斜井段总进尺 698 m, 其中滑动进尺 162 m, 所占比例 23.2%。使用水力振荡器和复合钻头前后, 钻具滑动效率的对比情况见表 3。图 1 是斜井段钻具在使用水力震荡器前后摩阻曲线的对比情况。表

      7、 3 滑动效率对比 下载原表 图 1 斜井段使用水力震荡器前后摩阻曲线对比 下载原图注:1 Psi=6.895 k Pa。2.2 井眼轨迹控制技术合理快速入窗着陆, 入窗前找气层井斜要做到“能上能下”, 下能稳斜探顶, 上能顺利快速钻达 90井斜入窗。苏 59-13-41AH 井入窗前按照打开储层井斜控制在 8384稳斜钻进, 进出砂体后滑动 10 m 顺利入窗。通过伽马、钻时的预判, 掌握入窗主动性。由于 PDC 钻头复合钻时快, 迟到时间长, 第一时间判断岩性变化的直观现象为钻时变快, 接着伽马值降低。因此, 通过钻时结合伽马值变化判断岩性变化至关重要, 也是第一时间做出轨迹调整的重要因素。苏 59-13-41AH 井根据邻井资料对比, 垂深 3 545 m 进入目的层, 钻至井深 3 728 m 时 (垂深 3 545 m) 仍未见砂体, 复合稳斜钻进至井深 3 734 m (垂深 3 546 m) 时, 钻时变快, 由 56 min 减小为 3min, 伽马值由 220 降低为 100, 判断进入砂体, 开始滑动增斜, 顺利着陆入窗, 此时岩屑还未返出。3. 钻井液技术(1)

      8、通过优选钻井液体系及有效技术措施, 预防 PDC 钻头泥包。针对斜井段的大段泥岩, 维持钻井液中 Na Cl 的含量为近饱和状态, 甲酸钠的含量达到 10%以上, 维持体系较高抑制性, p H 值控制在 78 即可, 防止泥岩段造浆, 使得泥岩段钻进时振动筛筛除的砂子都为颗粒分明的效果5-6。(2) 增强钻井液封堵性, 提高刘家沟承压能力。为提高地层承压能力, 钻井液体系选择在刘家沟中部进行转化, SFT 和 ZDS 加量为设计上限, 并在钻穿刘家沟 50 m 进行承压堵漏, 刘家沟承压堵漏时钻井液密度为 1.18 g/cm, 承压 4.5 MPa。(3) 确定合理钻井液密度, 预防地层垮塌。根据刘家沟组承压堵漏情况, 安全钻进密度确定为 1.18+0.15=1.33 g/cm 以下。结合前期承压堵漏现场判断为钻井液密度提至漏失临界点, 随钻加入 DF-A 和云母, 并把密度降低为 1.311.32 g/cm 后正常。后期钻进密度维持在 1.32 g/cm 并完钻, 证明承压堵漏的必要性和密度确定的合理性。密度的高低、固相含量的多少直接影响钻井机械钻速, 因此该井采用钻井液密度随井斜变

      9、化来控制, 根据井斜的不断增加, 钻井液密度随之提高, 井斜 90密度达到 1.32 g/cm。图 2 反应了该井钻井液密度与井斜之间的变化趋势。(4) 优选钻井液泵排量, 降低循环压耗。通过计算, 由 160 mm 缸套排量 33 L/s 代替 170 mm 缸套排量为 38 L/s, 可满足施工要求, 且降低了环空压耗0.43 MPa, 在井底压力不变的情况下, 可提高钻井液密度 0.012 g/cm (表 4) 。图 2 密度与井斜变化趋势图 下载原图表 4 不同排量返速及压耗对比 下载原表 三、钻井提速效果苏 59-13-41AH 井整体施工过程中, 未发生大型井漏及井塌等复杂, 为后期二开结构气井水平井安全快速钻井积累和总结了丰富的施工经验。1. 与邻井指标对比苏 59-13-41AH 井钻井指标与同区块其他井指标的对比情况详见表 5。表 5 总体指标对比 下载原表 2. 复合钻头与 PDC 钻头指标对比采用复合钻头和 PDC 钻头钻进时, 在复合钻进和滑动钻进等不同的工况下, 钻井进尺与机械钻速的对比详见表 6, 图 3 较为直观的反应了两种钻头在复合钻进和滑动钻进时机械钻速的情况。表 6 进尺与机械钻速对比 下载原表 图 3 进尺与机械钻速对比折线图 下载原图四、结论与建议(1) 斜井段及水平段采用复合钻头配合水力震荡器能够大幅提高滑动效率和降低摩阻。(2) 根据不同井斜段复合增斜率的不同, 设计相应的造斜率, 能够有效提高滑动效率。(3) 提前钻井液转化, 适当增加钻井液固相含量, 并在刘家沟组进行承压堵漏, 能够有效提高地层承压能力, 为后期井段安全施工提供保障。(4) 根据油井水平井水平段使用无磁抗压缩钻杆降低复合增斜率的成功经验, 建议二开气井水平井水平段采用无磁抗压缩钻杆代替无磁钻铤。参考文献1赵恒, 罗勇, 赵金丰, 等.苏里格气田长水平段水平井快速钻井技术J.钻采工艺, 2012, 35 (6) :108-1

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