深井优快钻井技术综述.ppt

深井优快钻井技术 中石化德州石油钻井研究所 2004年11月 主要汇报内容： ●塔河油田优快钻井技术 ●西部新区钻井难点分析 ●新区深探井优快钻井方案探讨 前 言 优快钻井技术主要包括： ①优化井身结构； ②优选牙轮钻头类型和PDC钻头钻进技术； ③优质钻井液技术； ④无候凝固井技术； ⑤PDC钻头可钻式浮鞋浮箍技术； ⑥井眼轨迹控制技术； ⑦随钻测量技术； ⑧顶部驱动钻井技术等 塔河油田优快钻井技术 塔 河 油 田 优 快 钻 井 技 术 井身结构简化设计 钻头选型及钻井参数优选 PDC钻头在塔河油田的推广应用 长裸眼井段井斜控制技术 防三叠石炭系扩径钻井液体系的优选 塔河油田固井技术 塔河油田的井身结构简化设计 井 深 m 地层层代号 孔隙压压力当量密度 kg/l 破裂压压力当量密度 kg/l 1000Q-N2K1.07-1.091.91-1.96 1500N2K1.07-1.091.91-1.96 2500N2K- N1K1.07-1.101.91-1.96 3200N1K- N1j1.10-1.151.94-1.97 3500N1j. N1s1.14-1.151.96-1.99 3900E-K2.1.14-1.161.99-2.01 4640K1KP .J1.14-1.162.01 5074T1.14-1.172.01-2.03 5512C11.21-1.242.02 5720O1.08-1.101.45-1.75 塔河油田地层压力和破裂压力表 塔河油田的井身结构简化设计 塔河油田钻头选型及钻井参数的优选 纵波时差 地层抗压强度 岩石可钻性 钻 头 选 型 方 法 收集声波测井曲线，将由能耗法优选出 的各井段对应的最优钻头型号的IADC 码绘制在纵波时差—井深曲线图上，找 出最优钻头型号对应的声波范围。

收集测井与钻头录井资料；用能耗法找 出各井段对应的最优钻头型号(IADC码) 及地层抗压强度，建立钻头型号 —抗 压强度关系表 收集测井资料，建立连续的岩石可钻性 变化规律剖面，根据岩石可钻性级别与 钻头类型对应关系，选择出与地层可钻 性相适应的钻头型号 序号 井段 m 钻头选钻头选 型钻钻井参数 尺寸 IADC 码码 推荐方案1推荐方案2 钻压钻压 KN 转转速 rpm 排量 l/s 泵压泵压 MPa 10-50 660.4 (444.5) P1 P2 10- 30 45- 50 35- 48 2 -500 (1200) 444.5 (311.2) 12-23P2 H126 30- 180 60- 90 35- 48 5-12 3-2900 215.9 / 241.3 12-13 43-52 HAT127 H126 H127 H137 (FS2565) PDC 160- 200 70- 90 24- 28 15-20 4-3400 12-13 43-51 H137 HJ517 H517 HJ417 H437 HJ437 160- 200 70- 90 24- 28 15-20 5-380043-51H437 H517 160- 200 70- 80 24- 28 15-20 6-480043-51H437 H517 160- 200 70- 80 24- 28 16-18 7-500051-52H517HJ517 160- 200 60- 75 24- 28 16-18 8-530051-53HA517 H517 HJ517 (GP545) PDC 160- 200 60- 70 24- 26 16-18 9-550051-53HJ517 H517 160- 180 60- 70 24- 28 16-18 10-5700149.252-63H537 50- 100 50- 60 15- 17 15-18 塔河油田推荐钻头选型及钻井参数 FS系列PDC钻头在塔河油田的推广应用 新疆帝陛艾斯的FS2563、FS2565及其改进型钻 头可适应抗压强度2000-30000PSI的地层，在采用 合理的钻井参数的情况下，可以完成塔河油田800 -5500m整个二开井段的钻井任务。

2002年和2003年已统计的塔河油田上部层段的 PDC钻头的平均进尺分别为3094.57m和3224.76m、 平均机械钻速分别为7.105 m/h 和8.25m/h 目前塔河油田上部层段使用PDC钻头的平均进 尺指标和单只钻头进尺指标已高于世界最高，并 多次创造并刷新φ241.3mmPDC钻头的世界新纪录 FS系列PDC钻头在塔河油田的推广应用 井号 井队 钻头尺寸 型号 系列号 井 段 m 进 尺 m 钻速 m/h TK473 6091队 241.3mm FS2563BG 100819644A 1199.50～5101.05 5297.92～5397.384001.019.90 TK731 3007队 241.3mm FS2563BG 1009487891299.25～5485.054185.8010.88 TK801 6005队 241.3mm FS2563BG 1009608261200.00～5480.194280.1914.45 TK808 6011队 241.3mm FS2563BG 1009537301366.45～5394.364021.9110.30 单只钻头进尺超过4000m统计表 塔河三叠石炭系防扩径钻井液体系的优选 扩 径 原 因 地质因素 地层应力因素 钻井液工艺因素 工程因素 坍塌压力大于孔隙压力 下部地层构造应力变化大； 三叠、石炭系地层粘土矿物以伊/蒙混层 和伊利石为主，易水化分散、剥落掉块。

钻井液体系及其性能控制不当将难以防 止井壁坍塌，尤其是钻井液滤失量和泥 饼质量直接关系到防坍塌掉块的成败 不合理冲刷井壁 长时间定点冲孔 钻井周期长 三叠石炭系防扩径钻井液体系的优选 对 策 井壁稳定 技术方法 钻井液方案 选择合理的 钻井液体系 确定合理的 钻井液密度 合理的施工 工艺 抑制 封堵固壁型 ≥坍塌压力当量密度 建议三开密度1.30～1.32kg/l 及以上 减少井壁冲刷 避免长时间长时间 冲孔(定点冲孔) 缩缩短钻钻井周期和井眼浸泡时间时间 §一、二开用低固相、不分散、钾基聚合物钻井液 §三开用多元醇聚磺钻井液或有机硅聚磺钻井液 §四开现用低胶聚磺钻井液体系 塔河油田固井难点及技术对策 固井难点 （1）套管的下深由500m 增加到1200-2000m，水泥 浆量大，施工时间长，要 求水泥浆稠化时间长，而 上部温度相对较低，水泥 石强度增长慢，候凝时间 长； （2）环空间隙大，顶替 效率低，携砂能力比较差 ，易发生水泥浆窜槽 技术对策 （1）采用低温短侯凝水泥浆体系， 开发了低温早强剂DZ-Z ▲低温（30℃和50℃）下水泥石 8h抗压强度大于3.5MPa； ▲具有良好的水泥浆流变性； ▲水泥浆稠化时间满足施工要求 ； ▲水泥浆综合成本较低； ▲对水泥石长期强度没有影响。

（2）内管注水泥工艺 塔河油田固井难点及技术对策 固井难点 （1）三叠、石炭系存在大段 脆性泥岩，且地层坍塌压力 低，易发生坍塌掉块，井眼 扩大率大，井身质量差，顶 替效率低，不利于水泥环与 地层及套管间的胶结； （2）封固段长，上下温差大 ，上部温度较低，水泥石强 度发展缓慢 ； （3）裸眼段长，易发生注水 泥漏失 技术对策 （1）双级结合低密度固井工艺技术，减低环空液 柱压力一级封固段长1500m左右，二级封固段长 4000m左右，一级固井采用常规密度，二级采用低 密度水泥浆； （2）一级采用双凝水泥浆体系，二级采用低密度 MTC体系或漂珠微硅复合低密度水泥体系； （3）进行水泥浆流变性能设计优化，要求在30- 35l/s，可实现紊流顶替，而在0.2l/s左右可实现 塞流顶替，现场采用紊流—塞流复合顶替技术； （4）应用固井辅助设计软件有针对性地进行扶正 器设计，注水泥动态模拟，优化注水泥浆施工过 程 塔河油田固井难点及技术对策 固井难点 （1）井底静止温度为 130℃～140℃，循环温度 为105℃～115℃，对水泥 浆体系及外加剂抗高温能 力提出了较高的要求 ； （2）环空间隙小，造成注 水泥和替浆过程中，泵压 高、易压漏储层 ，也易造 成固井替空事故，此前采 用“平衡固井法”， 水泥 塞过长。

技术对策 （1）尾管采用无接箍套管，减少接箍影响，从 而减少环空流动阻力或扩孔至175mm左右，采 用常规127mm套管； （2）采用低失水、短过渡、综合性能较好的抗 高温非渗透水泥浆体系，水泥浆中加入35%的硅 粉，防止水泥石高温强度衰退； （3）采用胶塞正常碰压工艺，减少扫水泥塞时 间，免除扫水泥塞对水泥环的冲击； （4）水泥浆出套管鞋前，采用大排量顶替，水 泥浆出套管鞋后采用低排量顶替，不仅可以提高 顶替效率，而且减少漏失危险； （5）采用进口自动灌浆浮鞋浮箍，减少下套管 时间，免除因灌浆不及时对井底工具的安全隐患 塔河优化钻井的主要成果 1.井身结构由过去的四级结构变为三级结构,简化井身结 构的井到2003年底共完井90余口，钻井周期由平均122天减为 目前的63.26天，与原方案相比钻井周期缩短34%，平均机械 钻速提高31%并先后创下钻井新记录： ◆ TK631井，井深5670.00m，钻井周期52.08天，全井平 均机械钻速11.08m/h ◆ TK650井，井深5702.00m，钻井周期48.66天，全井平 均机械钻速9.99m/h ◆ TK731井，井深5740.00m，钻井周期44.04天，全井平 均机械钻速11.03m/h。

◆ TK225井，井深5718.00m，钻井周期43.11天，全井平 均机械钻速11.79m/h 塔河钻井技术优化的主要成果 2.套管用量3.钻头费用 塔河优化钻井技术的主要成果 4.全井测井次数由六次减少至四次，节约费用25万元 ；固井次数由四次减少至两次，节约费用30万元，并且大 大减少了井队配合作业时间 5.缩短钻井周期，提高了投资效率,提高资金回收效益 ，井身结构调整后5800m的井钻井周期平均缩短了50.5天， 按平均每口井每天产油120吨计算，可提前产油6060吨 6.井身结构调整后每一口井直接减少了岩屑58.5 m3， 减少了废弃钻井液的排放量360 m3，减少了环境污染 钻井技术优化的主要成果 总之，井身结构调整后不仅平均每口井产生的 直接经济效益达200 万元以上，而且加快了塔河油 田百万吨产能建设步伐，为中石化油气增储上产做 出重大贡献截止目前为止，塔河油田共施工了一 百余口长裸眼井，节约资金数亿元 准噶尔盆地 目前两盆一廊登记矿 权区块70个，勘探面积 30.4万km2 塔里木盆地 敦煌盆地 六盘山盆地 潮水盆地 雅布赖盆地 吐哈盆地 布尔津盆地 西部新区钻井难点分析 西部新区钻井难点 目的层埋藏深， 地层层序、压力等预 测不准，常规井身结 构不能满足施工需要 。

如庄1井、董1井因地 层压力与预测值差别 较大造成井身结构不 能满足后期施工需要 西部新区钻井难点 山前构造代地层破碎、疏松，易垮塌如已钻的达1井 ，金1井将钻的屯1井在独山子组、西山窑组、安集海河组、紫泥泉子组 都是易塌地层，临井独深1井 仅独山子地层发生井漏4次；井塌、卡钻7次 ，钻井液密度逐渐增加到2.48 g/cm3在此情况下还频繁发生阻卡 ，邻井 西4井因坍塌工程报废 四棵树凹陷 固尔图 西部新区钻井难点 地层倾角大，易井斜 、井塌，钻井周期长 如将要施工的桑株1井 上部地层倾角35-45°， 邻井桑参1井1000m处最大 井斜24 °，1538m井深的 钻井周期为424天桑株1 井的另一个邻井胜和1井 最大井斜16.24 °,建井 周期738天 西部新区钻井难点 复合盐膏层、上部砾石层 等复杂地层严重制约钻井进度 如海参1井、固1井、固2井因复 合盐膏层造成了严重钻井事故，影 响了钻井进度。