定向井提速技术在松辽盆地南部东部断陷带梨树断陷金山区块的应用-论文.pdf

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管理学家2014.03定向井提速技术在松辽盆地南部东部断陷带梨树断陷金山区块的应用刘广文/长城钻探钻井技术服务公司，辽宁盘锦124010【摘要】本文阐述了定向井提速技术在松辽盆地南部东部断陷带梨树断陷金山区块的应用情况，其中针对施工中的施工难度，提出了相应的解决措施，以良好的工艺技术，最终取得了一定的经济效益，另外并对此技术提出了一些建议，为以后定向井技术的不断提高完善提供了有效依据。【关键词】火石岭组；轨迹控制；钟摆；安全钻井吉林油田在松辽盆地南部东部断陷带梨树断陷金山构造曾部署过5、完钻层位及完钻原则多口浅层定向井，都取得了较为客观的提速和经济效果，为了探明该完钻层位：火石岭组区块下部地层-火石岭组储量，于2013年部署了一口梨深3井，该井完钻原则：钻入火石岭组980m无显示完钻是该区块部署的第一口钻遇火石岭地层的定向井，未知难度较大。在完井方法：套管射孔该井的施工过程中我们严格执行工程、钻井液、井控设计，认真贯彻（四）设计概况“遵纪守法，精心施工，控制风险，保护环境，持续改进，各方满意”井身结构的质量方针，严格按设计和甲方要求认真组织。在整个施工井段中主钻头尺寸×井环空水泥浆返开钻套管尺寸×下深套管下入要采用：1、优化轨道设计；2、优化钻具组合，采用增-稳斜钻具组深深备注次序mm×m地层层位mm×mm合、大钟摆配合直螺杆钻具组合；3、钻进中使用无线随钻仪器、单点测斜仪，跟踪监测井眼轨迹变化，及时分析井斜及方位变化情况；4、一开Φ444.5×402Φ339.7×400姚家组地面优化、优选个性化PDC钻头；5、协同作战，精心施工，及时分析、及二开Φ311.1×1659Φ244.5×2657登娄库组0-500正注反挤固井1200-2657时总结；等各种办法及措施，克服了梨深3井地质不可预知性、地层0-1650三开Φ215.9×3916火石岭组双级注固井软硬交错、可钻性差等困难。于12月22日钻至井深3916米，以高标1850-3500准、高质量、严要求、安全、顺利的完成了该井的钻探施工任务，落实了梨树断陷金山构造含油气性，为梨树断陷天然气勘探寻找新的增储领域，在钻井提速上取得了第一手技术资料。一、概况（一）构造名称松辽盆地南部东部断陷带梨树断陷金山构造（二）地理及环境资料1、地面海拔：170m2、构造位置：松辽盆地南部东部断陷带梨树断陷金山构造3、地理位置：吉林省四平市梨树县金山乡三合屯南580m4、气象资料（在预计施工期内，本地区的风向、风力、气温和大风雪、汛期等情况）春季干旱多风、昼夜温差大；夏季短，温热多雨；秋季凉爽、温差大、多睛朗天气；冬季漫长、干燥寒冷。5、地形地貌及交通情况（1）本井位于吉林省四平市梨树县金山乡三合屯南580m，地面海拔170m。本井放于玉米地中，地势平坦。一旦发生意外，及时疏散群二、施工难点及解决方法众，并启动相应的应急预案。由于本井是吉林油田勘探部在梨树区块部署的第一口钻遇火石岭（2）井区周边交通便利，东部70m有条砖路，北部150m有条土道，组的预探井，临井资料少，且井深较浅，参考价值较小，未知因井区通讯发达，有通讯网络。素较多。在实际施工过程中主要存在以下几个难点：6、施工安全要求（一）施工难点（1）本井危害级别确定1、本井为直-增-稳-降-稳五段制结构较临井金1井的直-增-根据钻井井控风险评估表可以确定本井为Ⅰ类井。稳三段制要复杂很多，这使得本井在二开定向和复合钻进过程中面（2）邻井事故井提示对的困难和挑战多出了许多，二开降斜段摩阻大，钻压加不到钻周围10km以内未发生井喷事故。头，直接影响机械钻速；（3）有毒有害气体提示2、二开钻进，主要钻遇地层青山口、泉头组、登娄库组（进距离本井3.3km的金2井在火石岭组砂砾岩中产出气体，气量未登楼库组中完）。青山口、泉头组泥岩易水化膨胀，易剥落、掉计量，其中二氧化碳含量为81.36%，甲烷含量为16.60%，乙烷含量为块；0.19%，氮气含量为1.74%。3、裸眼段较长，且大段泥岩，钻头泥包较严重；（4）浅层气的提示4、三开钻进，主要钻遇地层登娄库组、营城组、沙河子组、邻井未发现浅层气区。火石岭组。其中，登娄库组砂泥岩互层，软硬交错易蹩跳钻、易（三）地质要求坍塌。营城组和沙河子组泥岩段较长，存在严重缩径，火石岭组1、钻井目的：了解梨树断陷金山地区含油气情况。中部存在大套的砂泥岩互层，砂砾岩，下部存在火山角砾岩，该2、设计井深：垂深4180m斜深4270.54m井段地层坚硬、研磨性强，可钻性差，钻速慢，易发生钻头事故；3、井别：探井井型：定向井5、三开后期，最大的难点在于钻头选型、裸眼段长、直井4、目的层位：营城组、沙河子组、火石岭组段保直等困难281 管理科学与工程技术GUANLIKEXUEYUGONGCHENGJISHU（二）解决办法层，软硬交错易蹩跳钻、易坍塌。营城组和沙河子组泥岩段较长，1、优化设计，前期多走位移，降低中间稳斜角度，增加复存在严重缩径，火石岭组中部存在大套的砂泥岩互层，砂砾岩，下合钻进机会，提高机械钻速，降低摩阻和扭矩，为后期施工打好部存在火山角砾岩，该井段地层坚硬、研磨性强，可钻性差，钻基础；速慢，易发生钻头事故，三开是本井施工钻难的阶段，最大的难2、每钻进一个单根，大排量循环，保持井底清洁，严格控点在于钻头选型、裸眼段长、后期直井段保直等困难。钻具组合：制泥浆失水，最大限度的控制泥岩遇水膨胀；前期采用钻头（Φ215.9mm×6×14mm水眼/长城技服215GS616）3、一旦发现钻头有泥包现象，将钻头提离井底50公分左右，+螺杆0°（扶Φ213mm×Φ172mm威德福）+扶正器（扶Φ213mm利用反作用力清洗钻头；×172mm）+仪器串（内Φ80mm外Φ172mm）+3柱钻铤（3根74、优选个性化PDC钻头；寸，6根6.5寸）+27根加重+钻杆稳斜钻具组合，钻至井深33165、优化钻具组合，利用稳斜钻具组合和钟摆钻具动力钻具组米，井斜增至4度后，采用大钟摆加直螺杆，钻头（Φ215.9mm合交替使用；长城技服）+螺杆0°（无扶正器）+仪器串（内Φ80mm外Φ三、工艺技术172mm）+扶正器（扶Φ213mm×172mm）+托盘+无磁钻铤+7根（一）二开造斜段施工钻铤（2根7寸，5根6.5寸）+27根加重+钻杆，钻至完钻。井眼尺寸:Φ311.2mm，井段:412米-2659米，进尺2247米。技术措施：1.直井段采用稳斜钻具组合，实时调整钻压，用钻本井于2013年10月12日2:30二开钻进，主要钻遇地层青山口、压控制轨迹，最大程度上避免了纠斜过程，软地层钻压4-6t掉打，泉头组、登娄库组（进登楼库组中完）。青山口、泉头组泥岩易起到微降斜的效果，硬地层8-10t钻压研磨，保证较快的机械钻速。水化膨胀，易剥落、掉块，针对地层特点二开主要采用优化设计、2.坚持24h短起下一次，保持井壁通畅，三开上提下放无遇阻优选PDC钻头、优化钻具组合、合理科学的选择钻进参数等方法以现象。最快的速度通过，缩短泥浆浸泡周期，避免井下事故，为后期施3.合理的钻头选型，三开目前使用技服6翼16mm双排齿PDC钻工打好基础。钻具组合：定向段采用φ钻头（Φ311.2mm×7×头，6个14mm水眼，在保持钻头攻击性的前提下尽量增强钻头的研11mm水眼/休斯Q605F）+螺杆1.5（扶Φ309mm×Φ244.5mm威德磨性，应对营城组和沙河子组的泥岩段。第四趟选择下入7翼16mm福）+扶正器（扶Φ294mm×203mm）+无磁钻铤（内Φ80mm外双排齿PDC钻头，起出后对比观察，7翼16mm双排齿应对火石岭Φ203mm）+无磁悬挂（内Φ82mm）＋变扣(631×410)+27根加重组中上部砂砾岩效果明显。+钻杆钻具组合，上部地层较软，为了增加复合钻进几率，提高机4.在井斜后（井斜3.78°），大胆采用钟摆钻具组合，钻压8-械钻速，采用了上述钻具组合；稳斜段采用钻头（Φ311.2mm×610吨，避免下入单弯螺杆纠斜的过程，每30米降斜0.2°-0.3°，×14.4mm水眼/史密斯MI616）+螺杆0°（扶Φ309mm×Φ244.5mm最后井斜降至0.14°左右，此钻具组合降斜、稳斜效果明显，即有威德福）+扶正器（扶Φ294mm×203mm）+无磁钻铤（内Φ80mm效提高了三开机械钻速，也使得井眼规则、平滑，为后期钻进和外Φ203mm）+变扣(631×410)+3柱钻铤（3根7寸，6根6.5寸）完井施工创造了有利条件。+27根加重+钻杆。5.分析对比岩性、扭矩等变化，实时调整钻进参数。技术措施：四、取得的经济效益1.钻头选型复合地层要求，选用5刀翼单排齿19毫米休斯PDC钻（一）显示情况头，有效的提高了青山口和泉头组泥岩段的机械钻速；2013.11.23，井深2711m，18:35下钻到底低泵压循环，全烃最2.优化设计，前期施工中尽量多走位移，在打稳斜时降低了稳大41万，决定关封井器，走液气分离器，19:15点火成功，19:15-斜角度，增加了稳斜长度，提高复合钻进的比例；19:40呈黄白色火焰，最高火苗7m，排量28L/S，此过程中最高全3.优化钻具组合，增斜段扶正器采用（扶Φ294mm×203mm），烃值65万，19:40-19:45火苗变小，呈蓝色火焰，慢慢熄灭，排量由于该井设计曲率较低，2.1°/30m，既起到微扶正效果，又对造36L/S。燃烧过程共持续30min。落实了梨树断陷金山构造含油气性，斜没有太大影响，在钻进过程中，每个单根只需定进1-2米，就能为梨树断陷天然气勘探寻找新的增储领域。达到预期效果，增加了复合钻进机会，有效的保持井眼圆滑和携（二）钻井效益沙，为后期的稳斜和钻进大段泥岩打好了基础。梨深3井自井深402米至完钻井深3916米施工结束，总进尺34814.为了最大限度的减少泥岩造浆，除充分的利用好固控设备以米（除取芯进尺），纯钻时间702.63小时，平均机械钻速4.95m/h，外，建议泥浆公司将筛布由120目增至150目，有效的控制了泥浆密其中二开纯钻时间328.97小时，进尺2247米，二开平均机械钻速6.度和有害固相含量；83m/h，三开纯钻时间373.66小时，进尺1234米，平均机械钻速3.5.要求泥浆将失水必须控制在4ml以内，有效的控制了该井段泥3m/h。与方案对比共节省669.77h。岩遇水膨胀。五、结论及建议（二）二开直井段施工（一）加大抗高温降失水剂的用量，改善钻井液的失水造壁性钻头选型：Φ311.2mm×6×14.4mm水眼/史密斯MI616，6刀能，使其保持较低的滤失量；翼16mm（二）PDC钻头存在一定不足，机械钻速较快，但单只进尺钻具组合：钻头（Φ311.2mm×6×14.4mm水眼/史密斯MI616）较少，建议继续加强设计研发个性化PDC钻头，除增加攻击性以+螺杆0°（扶Φ309mm×Φ244.5mm威德福）+扶正器（扶Φ294mm外，在耐磨上还应下工夫，增加单只钻头进尺，提高机械钻速；×203mm）+无磁钻铤（内Φ80mm外Φ203mm）+变扣(631×410)（三）火石岭中下部钻进过程中返出大量CO2，应及时处理泥+3柱钻铤（3根7寸，6根6.5寸）+27根加重+钻杆浆，除去泥浆中的CO2及其他一些有害固相，防止出现复杂情况；技术措施：（四）坚持勤活动钻具（特别是造斜困难，进尺极慢时），1.钻头选型合理，采用6刀翼16mm，提高钻头研磨性，有效活动幅度大于5m，防止因钻具在井内静止时间过长而发生卡钻事故。应对泉头组下部砂泥岩互层，提高了机械钻速，减少了大段泥岩段的浸泡周期，防止上部泥岩坍塌；【参考文献】2.采用合理的钻具组合，采用294mm扶正器，即起到微扶正作[1《]水平井开采技术》，万仁溥等．石油工业出版社.1995用，又可大大降低起下钻过程中大段泥岩井段的扭矩磨阻。[2《]层位对比和轨迹跟踪在水平井施工中的地质导向作用》（三）三开直井段施工岳志鹏．南方油气．2005井眼尺寸:Φ215.9mm，井段:2662米-3916米，进尺1254米。[3《]水平井井眼轨迹控制》．苏义脑．北京：石油工业本井于2013年11月19日22:30三开钻进，主要钻遇地层登娄库出版社，2000．[4《]钻井工艺原理》．刘希圣．北京：石油工业出版组、营城组、沙河子组、火石岭组。其中，登娄库组砂泥岩互社，1988．282