卫77块钻井技术研究.docx
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卫77块钻井技术研究
卫77块中生界地层钻井技术研究
一、项目的意义
以前卫77块都是开发沙四及其以上的油气层,一般完钻原则都是见高阻红地层既进入中生界地层完钻。
2007年为了挖潜油藏潜力,决定勘探开发中生界裂缝性油气藏,目的层由沙四转移到中生界,目的是勘探中生界储层及裂缝发育情况。
二、中生界的地质特点
中生界主要地层岩性为暗紫红色砂泥岩互层,砂岩较发育,泥质含量少。
地层描述为储层及裂缝发育。
三、中生界的井漏特点及预堵漏方法
由于中生界裂缝性地层发育,因而地层多属于微裂缝性漏失,施工时一般采用预堵漏的方法加以控制。
良好的泥饼质量是预防井漏的前提。
室内试验结果表明,高强度井壁封固剂、超细目碳酸钙和沥青粉配合使用,有利于快速形成致密结实的泥饼,对砂层能起到良好的封堵作用,如果再复配使用稻壳或锯末等堵漏剂,堵漏效果较好。
现场应用情况表明,以上产品的综合使用,能有效地提高易漏区块地层的抗破能力,并保证固井施工顺利。
预堵漏的方法为:
进入漏层前100m左右,调整钻井液性能达到设计要求,滤失量控制在5ml以下,保证低失水和适当的粘度、切力,并根据地层的漏失性质在泥浆中按以下配方添加预堵漏材料:
1、对于微裂缝地层,加入:
2%高强堵漏剂+3%超细目碳酸钙+2%沥青粉+2~3%稻壳。
2、对于裂缝性类地层,加入:
2%高强堵漏剂+3%超细目碳酸钙+2%沥青粉+3~5%稻壳+2~3%复合堵漏剂+1%核桃壳。
工程防漏措施:
在易漏区块的钻井施工过程中,采取相应的工程防漏措施,选择合理的钻井参数,尽可能地避免产生过大的压力激动,才能科学有效地进行防漏。
1、易漏井段下钻时,严格控制下钻速度,每立柱在空中下行速度不得低于50秒;遇有阻卡现象时不得硬压,接方钻杆转动转盘,小排量开泵,慢慢划过遇阻段。
以防硬压压漏地层或开泵蹩漏地层。
2、进入漏层前必须拉好井壁,保持井眼畅通,起下钻无阻卡,确保在发生井漏时安全顺利起出钻具。
3、按循环周均匀加重,进出口密度差应控制在0.02~0.03g/cm3。
必要时用一号泵钻进,二号泵进行低压循环加重。
遇有压力异常或返水情况时,应在加重的同时加入2%高强堵漏剂+3%超细目碳酸钙+2%沥青粉+2~3%复合堵漏剂。
4、进入易漏地层后,对钻井液性能勤测量,勤维护。
处理剂要配成胶液,细水长流均匀加入,保证泥浆性能稳定。
5、加入预堵漏材料后,可采用5目振动筛筛布,合理使用振动筛,并充分使用好除砂器。
6、进入漏失层位后,严格执行防漏管理实施办法,起下钻用I档车,下钻分段循环泥浆,上部地层不出东营组,下部地层不超过500米,并尽量避开漏层及定向井段。
7、每次开泵前先开动转盘转动钻具1~3分钟,以破坏泥浆结构力,降低开泵时的激动压力;开泵时要先开一个凡尔,降低柴油机转速至900转循环,头一次开泵时泵压上升后要及时摘泵,等泵压回至稳定后方可再开泵,如此反复操作至少3次方可开泵循环。
开泵正常后,每10分钟提高转速100转,提至1250转10分钟后,可降低柴油机转速至900转,开两个凡尔进行循环,正常后每10分钟提高转速100转,直至柴油机转速达到1250转,把井筒内老浆完全顶出。
然后再开三个凡尔循环。
8、在易漏井段钻进过程中,接完单根后,先用一凡尔开泵,开通后停泵下放钻具,尽量避免边下放边开泵。
9、拉完井壁、下完套管后,由于钻具或套管扶正器刮井壁破坏泥饼,开泵措施参照第7条,采用缓慢开泵,逐步增大排量的方法,以利于形成泥饼,巩固井壁,预防井漏。
10、对于可预知的漏失层段,在加入堵漏剂后,用小排量(如采用两个凡尔的排量)钻进,并合理控制钻时钻穿漏层。
四、井塌的预防与处理
中生界地层地层倾角大、微裂缝发育,地层不稳定易破碎,施工时多出现大的剥蚀掉块造成突然硬卡钻,一般采用大幅度活动和转动钻具可解卡,然后采用多次划眼破碎大的掉块来消除事故隐患。
预防井塌泥浆需要做好以下工作:
1、控制适当的钻井液密度,以维持井壁的力学平衡。
2、使用抑制性强的润滑防塌聚合物钻井液体系,改善钻井液的滤液性质,满足对泥岩的有效抑制和封堵,如果在钻进中出现严重的大段井壁失稳现象,应根据井下实际情况,加入2~3%的聚合醇,将钻井液体系转化为抑制防塌能力更强的聚合醇钻井液体系。
该钻井液体系对于裂缝和孔隙漏失地层具有特别有效的强化“封固”兼有“封堵”作用,另外聚合醇具有独特的“浊点效应”对井壁具有封堵作用,使泥饼更加致密光滑薄韧。
3、保持钻井液滤失量<4ml和HTHP滤失量<12ml,减少钻井液中的水份渗入地层。
4、调整钻井液的流变性,优选排量,减轻对井壁的冲刷。
5、保持PB-1(或CYB-2)、QS-2等封堵性材料的加量2~3%,提高对微细裂缝的封堵能力。
6、起钻时,连续灌满钻井液,避免液柱压力降低。
7、起钻时,严格控制起钻速度,防止抽吸现象发生。
8、下钻时,控制下放速度,避免猛烈冲撞井壁。
9、在易塌井段,避免较长时间定点循环。
10、加快钻井速度,尽力缩短流体对易坍塌地层的浸泡时间。
井塌的处理措施:
1、一旦发生井塌,尽量建立循环,通过提高钻井液粘度,增强钻井液的携砂能力,或配制足够量的高粘切钻井液作为清扫液进行洗井,将坍塌物从井眼中带出。
2、进一步提高钻井液的防塌能力,增强井壁的稳定性。
如进一步降低钻井液HTHP失水和改善滤饼质量,提高钻井液对地层的抑制能力和有效封堵能力,在地质许可条件下,适当增加钻井液密度,以提高对井壁周围的压持力。
3、如果是大的剥蚀掉块造成硬卡钻,应强行大幅度活动钻具或转动钻具,解卡后应多次划眼修整井壁并破碎大的掉块,消除事故隐患。
五、轨迹控制技术
根据中生界地层倾角大,顺向地层自然造斜率高,侧向时方位漂移量大等特点,从井位选择、直井段与定向井段的施工等各方面做好轨迹控制。
直井及斜直井定井位时,要根据地层倾向优先选择反向,选择顺向时一般要求小位移,一般不选择侧向;双靶及多靶定向井定井位时一般选择顺向和反向,选择侧向时要根据地层倾向及方位漂移情况适当偏移靶点方位,使其不在一条线上,以便于轨迹控制。
定向井施工时,要根据地层倾向、倾角和目标点方向合理选择施工剖面,要充分考虑采用双扶螺杆定向造斜时的造斜率和复合钻进时,顺向自然造斜率高和侧向方位漂移量大等特点,做好轨迹控制。
具体措施如下:
1、直井段井眼轨迹控制
馆陶组(约1500m)以上选用钢齿三牙轮钻头,采用高压喷射钻井技术钻进。
过馆陶组后,将钢齿钻头换为高效PDC钻头,如果定向点浅(1800m以内)可直接下入单弯双扶螺杆实施双驱复合钻进至造斜点,然后滑动钻进定向造斜,可节约起下钻时间。
如果造斜点深或是直井,则下入直螺杆配合钟摆钻具组合实施复合钻进。
在直井段施工中,必须及时测斜监测井眼轨迹,根据测斜结果及时调整钻井参数,保证直井段打直打快。
在井斜大于3°时禁止下入单弯螺杆组合钻直井段。
实钻经验表明,单弯螺杆在井斜大于3°时,稳方位效果良好。
因此,即使井斜很小,井底位移也很容易超标。
2、造斜段轨迹控制
(1)、造斜点优选。
定向井施工中,造斜点的选择非常重要。
造斜点过高势必造成长井段稳斜,而造斜点过低,定向期间势必要全力增斜,一旦造斜率低于设计造斜率,就很难中靶。
根据动力钻具钻进的现场施工经验,选择造斜点的原则是:
根据上部直井段位移大小,结合剖面设计,在I靶位移允许的情况下,井斜大于20°的井,造斜率按3.6°/30m计算,定向至井斜15°以上后,再按0.9~1.8°/30m计算,到I靶之前,井斜达到设计最大,位移又不超标为最佳,然后稳斜中靶。
井斜小于20°的井,造斜率按3.4°/30m计算,直接造斜至最大井斜,然后进行稳斜钻进。
(2)、初始方位角的确定。
在定向井施工中,为避免扭方位,定向时均要确定一个合适的方位提前角。
但受诸多因素的限制和影响,确定合适的初始方位角难度相当大。
在施工中,可结合邻井资料进行分析。
若地层方位有右漂趋势,将方位初始角定在靶心与上靶边(顺时针)之间;反之定在靶心与下靶边之间。
据此确定的初始角,一般情况下,中途不用扭方位。
(3)轨迹控制。
定向井施工中,采用单弯螺杆配合PDC钻头钻具组合造斜,同时配合随钻测斜仪监测。
该钻具组合表现为钻速快,钻头寿命长,钻具转动容易,并能通过复合钻进与滑动钻进的有效结合,控制全角变化率,实现井眼轨迹的连续控制。
一般当设计井斜在20°以内时,选用1°单弯双扶螺杆直接造斜到最大井斜后复合钻进稳斜中靶。
当设计井斜大于20°时,选用1°或1.25°单弯造单弯单扶螺杆造斜到15°以上后,启动转盘复合钻进自然增斜。
定向造斜过程中,要根据实际造斜率大小灵活掌握滑动钻进与复合钻进井段长短,以达到最佳的造斜效果。
3、稳斜段井眼轨迹控制
通常情况下,稳斜段采用1°单弯双扶螺杆加PDC钻头的钻具组合。
现场实践证明,若地层倾向与设计方位为顺向时,采用该钻具组合复合钻进表现为稳斜或微增斜,增斜率为0.45~0.6°/30m;若地层为逆向,则表现为降斜,降斜率为0.6~1.2°/30m。
因此,在下入单弯双扶螺杆钻具组合时,要充分考虑地层倾向倾角与设计方位之间的关糸,并对下步的增降率留有余量,以便顺利中靶。
4、降斜段井眼轨迹控制
降斜井段一般采用组合直螺杆钟摆组合,并配合高效PDC钻头钻进,该钻具组合既能提高钻井速度,又能保证井身质量,一般情况下,降斜率为0.75~1°/30m。
施工过程中,使用单点测斜仪监测,并根据测斜情况,及时调整钻井参数,以保证顺利中靶。
六、取芯施工技术
中生界地层倾角大且属微裂缝地层岩心易破碎,为了提高连续取芯时的取芯速度,避免频繁起下钻作业,我们采用双筒连续取芯工具,为了保证取芯收获率,我们采用了以下技术措施:
1、加强指导,使操作人员了解取芯工艺原理和取芯工具的结构组成、现场使用方法,便于操作人员对工具安装与操作,了解其中注意事项。
2、降低钻井液失水,防止岩芯膨胀,提高粘度和切力提高携砂能力,保证井底干净和井下安全。
3、制定合理的钻井参数:
(1)、树芯钻压0.5-2吨,转盘转速40~60r/min,树芯进尺不少于20cm。
(2)、取芯钻进钻压4~6吨均匀送钻,转盘转速不高于60r/min。
(3)、需要割芯时刹住刹把,等钻压回零,低速上提钻具,最大拉力15~20吨,切忌猛提硬拔。
4、连续取芯的技术要求:
(1)、割芯后必须探芯,弄清井底是否有余芯。
(2)、探芯后上提钻具开泵循环,冲通钻头水眼。
(3)、岩芯抓每次出芯后应即使更换,确保其抗拉能力,检查钻头磨损情况,如果磨损严重须立刻更换,轴承是否转动灵活。
5、双筒取芯的技术要求:
(1)、接单根停泵停钻上提钻具割芯,拔断负荷不得超过原悬重15吨,可以分多次试提。
(2)、接好单根后,加钻压大于原割芯拉力的50%静压钻具,顶松岩芯爪,再上提至钻压约10KN后继续取芯钻进。
通过认真执行上述技术措施,使我们在卫77-4井的取芯施工中取得了好的成绩,在中生界地层中连续取芯进尺200.9米,岩芯长199.1米,取芯收获率高达99.1%,圆满完成该井取芯任务。
七、钻头选型技术
2007年我公司在卫77块共施工5口井,在中生界地层施工时我们采用了川克、百斯特、中原三种厂家的钻头,钻头的使用情况对比如下:
井号
钻头型号
钻头
厂家
刀翼
数量
井段
地层
进尺
纯钻
时间
机械
钻速
卫77-3
E6465
川克
5
2855.26-2954.75
中生界
99.47
22.50
4.42
E6465
川克
5
2956.78-3055.00
中生界
98.22
24.00
4.09
卫77-6
M1955SS
百斯特
5
2842-2981
中生界
139.00
48.50
2.87
ZY924B
中原
4
2981-3220
中生界
239.00
65
3.68
卫75-7
ZY924B
中原
4
2736-2965
中生界
229
41.00
5.59
卫77-8
ZY924B
中原
4
1425-3107
东营~中生界
1682
196.83
8.55
通过在同一井或不同井中,不同型号钻头在中生界地层钻进时钻进情况对比可以发现,中原产型号为ZY924B四刀翼PDC钻头在卫77块中生界地层钻进时平均机械钻速高于川克产型号为E6465、百斯特产型号为M1955SS五刀翼PDC钻头,且价格低于上述两种五刀翼PDC钻头,值得推广应用。
其中,在卫77-8井的施工中,仅用一只中原产型号为ZY924B四刀翼PDC钻头就完成了东营、沙一、沙二、沙三、沙四及中生界的施工,进尺1682米,平均机械钻速为8.55米/小时,取得了好的成绩。
八、结论与认识
通过对卫77块中生界地层五口井钻井施工的研究,我们得出以下结论:
1、中生界微裂缝地层钻井施工时应采用预堵漏钻井液。
2、中生界地层施工时应采用防塌钻井液并有相应的工程防塌技术措施。
3、根据中生界地层特点做好轨迹控制,完善单弯螺杆加PDC钻头的复合钻进技术。
4、双筒连续取芯技术在卫77-4井得到成功运用。
5、中原产型号为ZY924B四刀翼PDC钻头得到成功使用,并取得好的效果。
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