千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井技术研究.ppt

中油集团公司重点现场试验项目汇报材料中国石油千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井技术研究千米桥潜山气体全过程千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井技术研究欠平衡钻井技术研究大港油田集团钻采工艺研究院中国石油中油集团公司重点现场试验项目汇报材料中油集团公司重点现场试验项目汇报材料中国石油千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井技术研究汇报内容1、气体全过程欠平衡钻井必要性研究2、气体全过程欠平衡钻井适应性研究3、气体全过程欠平衡钻井井眼轨迹及井身结构优化研究4、气体全过程欠平衡钻井工艺技术研究5、完井方式优选及配套工艺研究6、现场应用实例7、结论及建议中油集团公司重点现场试验项目汇报材料中国石油千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井技术研究1 气体全过程欠平衡钻井必要性研究⑴ 千米桥潜山已完钻井的生产现状自1998年12月板深7井中途测试获得高产油气流，至2001年12月我油田在千米桥潜山已完钻各类井17口其中，潜山主体区11口分别是板深7、板深8、板深4、板深701、板深702、板深703、千18-18、千17-17（千17-17C）、千10-20、千12-18、千16-24；东潜山区完成5口，分别是板深6、板深22、板深31、板深32、港深5（老井）；西潜山区完成1口是板深1x1井，初步建立起千米桥潜山凝析气藏勘探与开发框架格局。

中油集团公司重点现场试验项目汇报材料中国石油千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井技术研究千米桥潜山生产情况井号油嘴 mm油压压 MPa套压压 MPa日产产量 m3/d日产产气 104m3/d气油比 m3/m3累积产积产 油 m3累积产积产 气 104m3累积产积产 水 m3板深77.947.211.46.525.04773512354.85150.391104.4板深87.9423.124.843.9813.23300826829.09404.02958.0板深703 7.948.911.59.008.5294711657.61034.01551.7千12-18 12.008.510.0/9.18/475.4361.810065.7合计计/11.914.459.5035.97604641316.8 15950.1 23679.8中油集团公司重点现场试验项目汇报材料中国石油千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井技术研究⑵ 千米桥潜山勘探与开发存在问题与难点① 地质方面对潜山内幕结构及断裂体系特征、有效裂缝的展布等落实还不够清楚；潜山储层存在着强烈的非均质性，多年研究虽对储层特征有了一定认识，但对储层横向变化、有利储集层段分布还不是十分清楚；潜山油藏油气分布受构造控制，主要分布在古风化壳以下200m以内的范围，但目前对油、气、水分布界面、气藏控制因素认识还不够深入，导致千米桥潜山开发效果与预期相差甚远原因之一。

中油集团公司重点现场试验项目汇报材料中国石油千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井技术研究② 储层高温问题潜山储层位置埋深较深（约4300m左右），且地温递度在3.5 ℃/100m左右，工程上若想实施潜山欠平衡水平井或大斜井的工艺，实现对潜山水平或大斜度井眼轨道精确控制，首先面临的难题是井下高温对定向工具（井下导向马达和随钻测量、随钻测井）的影响问题目前，常规定向工具耐温极限范围在125ºC左右，远不能满足潜山水平井或大斜井井眼轨道控制的需要另外，井下高温对钻井液稳定性有影响因此，工程上应妥善采取有效的降温方法，妥善的解决好井下高温对MWD、LWD测量所带来的影响,以解决对井眼轨迹的有效控制问题中油集团公司重点现场试验项目汇报材料中国石油千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井技术研究③ 试油试采方面•满足千米桥潜山全过程欠平衡作业的试油试采管柱设计，满足欠平衡条件下钻井完井、试油需要的井口设备配套及采气树选型问题•带压下入试油试采管柱工艺技术及安全操作程序•后期生产防腐蚀问题中油集团公司重点现场试验项目汇报材料中国石油千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井技术研究⑶ 气体全过程欠平衡钻井的必要性目前，千米桥潜山已转入高效开发期，因受储层裂缝布展影响，准备采用大斜度/水平井方式穿越更多有效裂缝，以扩大有效裂缝的钻遇率，增大储层泄油气面积，若仍延续过平衡钻井方式，将导致储层灾难性的伤害。

因此，实现千米桥潜山的高效开发，首先要改变已往储层的钻探思路，工艺上必需走全过程保护之路，别无选择中油集团公司重点现场试验项目汇报材料中国石油千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井技术研究2 气体全过程欠平衡钻井适应性研究⑴ 千米桥潜山地质概况千米桥潜山构造位于黄骅坳陷北大港潜山构造带东北倾末端，为夹持在大张坨和港8井断层之间的具垒式结构的潜山构造 断裂平面展布特征：边界断层西为近南北走向的千米桥西断层、东为北北东走向的港8井断层、南为近东西走向的港西断层、北为北东走向的大张坨断层；潜山内幕发育北北东、北西、近南北走向的几组逆冲断裂系统；潜山面发育北北东、北东走向的两组正断裂体系中油集团公司重点现场试验项目汇报材料中国石油千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井技术研究板深703板深8板深701千12-18Es OMz海2海4驴驹河板1板深13港8新港57黄骅王徐 庄港深32板深51塘沽赵家堡黄骅坳陷沙三段生油岩等厚图千米桥潜山成藏模式图中油集团公司重点现场试验项目汇报材料中国石油千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井技术研究① 储层空间类型•储层类型以孔洞型为主；其次是孔隙型和复合型（裂缝孔洞型）•溶蚀孔洞•裂缝② 气藏流体分布•总体符合上部产油气，下部产水的规律；•有一个相当长的气水过渡带，如板深7井。

③ 气藏压力分布•原始地压系数0.981～1.129，属正常压力系统④ 地层温度160～176℃，温度梯度3.29～3.69℃/100m中油集团公司重点现场试验项目汇报材料中国石油千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井技术研究⑤ 板深7井实钻地质资料录取情况 岩心裂缝发育，以高角度裂缝为主，缝宽1.0～35mm，但绝大部分 被充填岩心CT扫描结果，取心段岩心发育未被充填的裂缝，呈网 状产出裂缝面孔率0.69～4.07%，平均3.185%，孔洞面孔率为0.33 ～0.69%，平均0.82%常规物性分析，泥粉晶白云岩孔隙度5.4～6.6%，泥晶灰岩孔隙度 1.1～1.9%，渗透率0.213～18.2×10-3μm2地层中途测试结果，地层 渗透率0.3741×10-3μm2 地层产能系数9.965×10-3μm2 ·m，流度14.69×10-3μm2 /mpa·s中油集团公司重点现场试验项目汇报材料中国石油千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井技术研究⑵ 气体全过程欠平衡钻井适应性评价 ① 适合气体钻井的地层 目 的适合的地层备 注提高机械钻速坚硬、可钻性差的地层 高陡构造及推覆体地层克服井下复杂事 故井漏严重、压差卡钻频繁、蹩跳钻严重的地层保护油气层低渗致密地层、低丰度油气藏 水锁、液相自吸、液相滞留严重的强亲水地层 液固、液液敏感性问题突出的地层提高勘探发现率、 改善开发效果中油集团公司重点现场试验项目汇报材料中国石油千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井技术研究② 不适合气体钻井的地层•高压、高渗地层。

•能够用常规钻井技术较好勘探开发的地层 •地层孔隙压力不清楚或井壁稳定性差、需要足够钻井液密度才能控制井塌的地层•地层出水情况不清楚的地层 •含大量H2S或CO2气体的产层中油集团公司重点现场试验项目汇报材料中国石油千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井技术研究③ 气体钻井地层筛选参考指标 •地层流体压力-建议在地层压力梯度高于1.7MPa/100m的地层应谨慎使用气体钻井•产气量Ø地层不出气的气体钻进Ø地层出气情况下产层段钻进 Ø过产气层段的钻进•地层出水•井壁稳定性•储层敏感性•有毒气体和腐蚀性气体含量中油集团公司重点现场试验项目汇报材料中国石油千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井技术研究④ 千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井适应性评价结果 在对千米桥潜山的地层特性、地层压力、油气水分布、流体性质及储层特征、产能的研究和认识的基础上，依据本项目给出的气体钻井技术适用条件、地层筛选原则和国内外气体全过程欠平衡钻井经验、目前的设备和工艺技术发展水平，认为千米桥潜山基本具备实施气体全过程欠平衡钻井的地质条件，但具有较高风险，需要根据具体待钻井的实际情况进行更有针对性的客观评价中油集团公司重点现场试验项目汇报材料中国石油千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井技术研究3 气体全过程欠平衡钻井井眼轨迹及 井身结构优化研究⑴ 井眼轨迹优化设计 潜山开发采用大斜度/水平井/多底井井型，前期潜山地区完钻井的井身结构均采用四开，但分为大尺寸和小尺寸结构。

风化壳以上地层原则上仍采用大尺寸结构，三开仍用Ø244.5mm套管座入风化壳5m，目的是为四开采用常规Ø215.9mm井眼完成水平井段的钻进中油集团公司重点现场试验项目汇报材料中国石油千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井技术研究结构开钻次序一开二开三开四开实施井大 尺 寸开眼钻头（mm）Ø660.4Ø444.5Ø311.1Ø215.9 板 深7、板深8 、板深4、千18 -18、板深701 等井套管直径（mm）Ø508.0Ø339.7Ø244.5Ø177.8/Ø139.7下入套管层位封平原封馆陶入壳3～5m奥陶系储层完 钻优缺点：全井钻井周期相对长，前三开非目的层钻速较慢，但目的层钻速相对较快小 尺 寸开眼钻头（mm）Ø444.5Ø311.1Ø215.9Ø152.4板 深702、板 深703、板深31 、千12-18、千 16-24等井套管直径（mm）Ø339.7Ø244.5Ø177.8Ø127（尾管）下入套管层位封平原封东营入壳3～5m奥陶系储层完 钻优缺点：全井钻井周期相对短，前三开非目的层钻速较快，但目的层钻速相对较慢中油集团公司重点现场试验项目汇报材料中国石油千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井技术研究⑵ 井身结构优化设计① 套管与井眼尺寸选择原则•套管层数满足封隔不同压力体系地层及适度加深要求，并有利于安全钻井•套管与井眼间隙要有利于套管下入和提高固井质量，能有效封隔目的层•套管和钻头规格基本符合API标准，并向国内常用产品系列靠拢•目的层套管满足试油、开采及井下作业等要求，尽量采用大尺寸井眼完井•气体钻井段尽量保证大的环空面积，以便压井液进入环空后不至于很快被地层产出的天然气携带出从而节约压井作业时间和降低井控风险•要有利于提高钻井速度，缩短建井周期，减小生产成本② 钻头和套管程序优化•优选如下图这套结构实施气体全过程欠平衡钻井中油集团公司重点现场试验项目汇报材料中国石油千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井技术研究气体全过程欠平衡推荐井身结构示意图2570m气体全过程欠平衡推荐井身结构示意图 中油集团公司重点现场试验项目汇报材料中国石油千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井技术研究4 气体全过程欠平衡钻井工艺技术研究 ⑴ 注入参数计算方法Guo等研究分析发现Angel最小动能模型计算结果比油田实际需值低的原因在于将Weymouth光滑管流动摩阻系数用于Angel模型中粗糙裸眼段中。

因此Guo等将Nikuradse粗糙裸眼段流体流动摩阻系数计算引入Angel最小动能模型，这个重要的改进使Angel最小动能模型与油田实用最小注气量十分吻合因此，本项目以修正的Angel最小动能模型为注入参数设计模型中油集团公司重点现场试验项目汇报材料中国石油千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井技术研究① 最小动能法原理求得计算井深处的压力P，温度T，过流面积A，即可确定按最小动能准则设计井深，井筒流道条件下注入气体体积流量Qgo中油集团公司重点现场试验项目汇报材料中国石油千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井技术研究② 最小注气量计算方程气体钻井所需最小注入气体体积流量Qgo采用最小动能准则，根据方程计算钻铤顶部以上环空流速，得出气体钻井按最小动能准则设计地面气体体积流量 ：中油集团公司重点现场试验项目汇报材料中国石油千米桥潜山气体全过程欠平衡钻井技术研究③ 气体钻井注气量设计参照千米桥潜山常用井身结构。