南祁连地区疏勒坳陷钻井配套技术研究与应用

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1、南祁连地区疏勒坳陷钻井配套技术的研究与应用汇报内容一.成果背景二.技术研究三.现场应用四.主要技术及创新点五.与国内外同类技术比较六应用前景一、成果背景玉门油田公司为了落实新探区油气储量，2011年在南祁连盆地，部署了世界第一高海拔油井—祁参1井。施工区域海拔4100m、表层有冻土层、地层及钻井资料缺失，由西部钻探统一部署，组织科研单位和院校对冻土层施工、地层岩性、物性及压力剖面、可钻性等进行研究，顺利完成了祁参1井的钻探作业。二、技术研究（一）、钻井难点分析二、技术研究难点1：冻土层钻进风险高南祁连区块年最低气温-31.3℃，最高20℃，全年夜间温度在0℃以下。据地质勘探及临近煤矿开

2、采资料显示，其地表至600m深度存在冻土层，地层温度在0℃以下，冻土厚度不清。温度升高冻土溶解速度快、井壁垮塌严重、地层下陷施工风险高、环境污染严重、复杂事故预防手段少。冻土层照片地表冻土情况地表2-5米深处冻土情况地表3-9米处坚硬冻土层难点2：冻土层固井难度大冻土层是指0℃以下，含有冰的各种岩石和土壤。它是一种对温度极为敏感的土体介质，含有丰富的地下冰，冻土中有一定数量的未冻水存在，具有流变性。祁参1井表层和技套1需封固冻土层。而冻土固井作业与常规固井不同，因常规水泥浆体系在低温下强度发展极为缓慢，在环境温度低于0℃时，由于水泥浆体系中水组份凝固结冰，不参与水泥水化反应，导致水泥浆

3、不凝固无强度，从而影响固井质量。二、技术研究难点3：缺少邻井资料、地层不清楚⑴钻头选型难度大。钻头选型只有通过录井岩性分析和上一只起出钻头具体情况,再决定下一只钻头选型。⑵复杂事故预防难度大。⑶煤层情况不清。中侏罗统窑街组、罗统红沟组、三叠统尕勒得寺组300m井段存在煤层，但具体厚度不清楚，施工难度大。⑷提速新工艺选择困难。提前制定提速方案难度较大，只有根据实钻遇到的困难，随时调整提速方案。⑸地层倾角大，井斜控制难度大。二、技术研究难点4：地层压力不清楚、井控风险高，存在不可预见风险地层测线提供的地层压力与实际相差较大，不能为实际钻井提供参考价值，容易出现喷漏，井控风险高。参数井施工，

4、只能依据地质设计预测的地层，参考国内外同类型地层进行方案准备，施工工程存在众多变数，各种方案变化过程必须紧跟实际钻井，各项应变处置能力要求高，不可预见风险大。二、技术研究难点5：海拔高、路途远、环境恶劣后勤保障要求高海拔4100m进行钻井作业，远离公司后勤基地(1000KM)，工作区域50KM内荒无人烟，道路只有简易的沼泽路，人员如何进入、如何正常工作作为祁参1井工作首要难题。二、技术研究难点6：三江源施工、环保工作责任重大该区域3-5月份为风季（最大达到7.0级以上），7月份进入雨季，8月底雨季结束，日最大降雨量42.8mm，施工现场紧邻河道，粉尘和钻井液对环境污染防护工作难度大。二

5、、技术研究二、技术研究（二）、冻土层固井技术研究1、水泥的优选检验项目试验条件行业标准水泥性能天山葛洲坝密度(g/cm3)W/C=0.441.89-1.911.911.91游离液(ml)常压≤5.92.11.8稠化时间(min)52℃/35.6Mpa90-120111118初稠(BC)15-30min≤301216强度(MPa)38℃/8h≥2.12.67.860℃/8h≥10.312.615.6对于低温水泥浆体系，其强度和游离液是两项最重要的指标，对比天山和葛洲坝水泥可以看出，葛洲坝水泥质检游离液更小，其强度发展更快更高，由此选择葛洲坝水泥。（二）、冻土层固井技术研究2、外加剂的优选

6、以M59S与中石化DZ-Z和西南石油大学ZC-2S两种早强剂对比，发现后两种最低实验温度在30-50℃，不适合冻土层0℃的条件。对比M59S与DWZ-1发现，同样的配方M59S在温度更低时强度发展更快，由此选择早强剂M59S。油井水泥胶结剂M19S是一种水泥水化激活剂，能增进氢氧钙的反应速度，提高水泥石强度，同时改善水泥浆的沉降稳定性。特别是它与M59S低温油井水泥早强剂配合使用，在低温下，对水泥石强度的发展，有显著的促进作用。配方：水泥+3%早强剂+44%水DWZ-14℃/24h无强度M59s0℃/24h1.4MPa（二）、冻土层固井技术研究7、0℃水泥浆体系的调配早强剂加量对流变性

7、的影响通过改变早强剂加量，发现早强剂对水泥浆流变性影响较大，在室温6℃下，将早强剂的加量从0.5%增加到4%，其流行指数显著降低，稠度系数明显增加，水泥浆有明显增稠现象。（二）、冻土层固井技术研究7、0℃水泥浆体系的调配同时改变早强剂和胶结剂M19s的加量，发现水泥浆反而没有单一增加早强剂明显，说明胶结剂对浆体流变性并无明显影响。（二）、冻土层固井技术研究对比外加剂对强度的影响，我们取纯水泥、盐水速凝水泥以及加早强剂和胶结剂的水泥进行对比，发现