(中国石油西部钻探准东钻井公司 新疆 克拉玛依)
摘 要:玛湖油田玛 2井区水平井钻井存在机速慢、钻井周期长、井漏复杂多等问题,因此,在分析玛2井区前期施工井情况和目前钻井技术难点的基础上,进行了玛2井区水平井钻井提速技术研究,开展了邻井复杂分析、PDC钻头及斜井段钻具组合优选、钻井参数优化,应用XZ高性能油基钻井液,制定复杂预防措施等;形成了玛湖油田玛2井区水平井钻井提速技术,通过在多口井的现场应用结果表明,实验井钻完井工期得到大幅缩减,屡破区块施工指标,创玛湖油田水平井最短完井工期等纪录。
关键词: 水平井;PDC 钻头;油基钻井液;钻井提速;玛湖油田
玛湖油田玛2井区作为玛湖油田开发的重要区块之一,而在实际钻进过程中存在八道湾组地层微裂缝发育,易漏失,白碱滩组硬脆泥岩层发育,易造成井壁垮塌;克拉玛依组泥岩夹层导致井眼失稳,复杂多;百口泉组岩性致密、且含砾石较多,地层研磨性强,极易损坏钻头,单只钻头进尺少,钻头选型困难;通过对邻井施工情况的研究分析,优选PDC钻头选型及斜井段钻具组合,优化钻井参数,应用XZ高性能油基钻井液,制定复杂预防措施等,从而实现玛2井区钻井提速的目的。
1、邻井复杂分析
(一)井下复杂类型及占比
通过对近2年玛2井区14口复杂井统计分析,玛2井区复杂主要以井漏为主,占比86.8%,且井漏多发生在八道湾和百口泉组,其中八道湾组井漏复杂占比45%,百口泉组占比35%。
(二)井漏复杂原因分析
根据地质录井资料分析得出,玛2井区二、三开井段存在裂缝发育充分、裂缝渗透能力相对较强。尤其是八道湾组、百口泉组存在大量的裂缝体,裂缝体的宽度较大,同时含有大量的诱导缝;八道湾组作为主要的漏失层段,同时地层存在大量的不整合煤层段、裸眼井段长,地层承压能力有限,也容易发生孔隙性漏失。目的层百口泉组油气压力异常,为了平衡地层压力需提高钻井液密度,但是提高钻井液密度后,使得上部承压能力低的地层反复漏失。
2、PDC钻头及斜井段钻具组合优选
(一)PDC钻头优选
玛湖2井区二开上部地层可钻性好,磨损轻微,考虑减少布齿密度,增加钻头攻击性,三开克下底部和百三段褐色泥岩和砂砾岩交错地层,影响机速,为提高PDC钻头钻进砂砾岩地层时的进尺和钻速,同时结合玛2井区二、三开岩石硬度、地层特性的综合分析,因此玛2井区二开选用江汉KAH1952DGRT PDC钻头、三开选用DBS GT55DRS PDC钻头,对区域提速具有较好的促进作用。
(二)斜井段钻具组合优选
旋转导向工具具备在钻进中连续导向增斜的能力,可以提高机械钻速和避免托压,降低井下复杂风险。玛湖油田使用“旋转导向+PDC钻头”技术后,造斜段普遍实现了一趟钻完成,机械钻速较螺杆钻具提高2-4倍,进尺效率高,节约工期。因此玛2井区造斜段优先采用“旋转导向+PDC钻头”钻具组合。
螺杆较旋转导向在复合钻进时,机速优于旋转导向,定向钻进时机速较慢,采取提高螺杆在钻进中的复合占比,提高螺杆钻具在旋转复合钻进时对井眼轨迹的控制能力,结合地层特性及油层发育情况,玛2井区选取“PDC钻头+(有扶)高速螺杆+尾扶”实现水平段较好的稳斜效果。
3、钻井参数优化
通过对比实钻工艺参数与强化钻井参数,结果表明,实钻中钻压与机械钻速总体呈正相关关系;泵输出功率与泵压、钻头水功率及占比、钻头 压降及占比等关键水力破岩能量指标随排量同步增加;结合地层裂缝、渗透性等因素,制定各开次钻井参数标准。
开次 | 钻压(T) | 转速(r/min) | 排量(L/s) | 备注 |
一开 | 6-12T | 60-110 | 80-85L | |
二开 | 8-10T | 90-100 | 70-75L | |
三开(造斜) | 7-10T | 90-100 | 30-32L | |
三开(水平) | 10-12T | (90-100)+螺杆 | 30-32L |
4、油基钻井液技术
玛2井区三开造斜段泥岩受地层水敏性、地层岩石强度低、地应力周期性释放及液柱压力不能平衡坍塌压力等共同作用,易导致井壁坍塌,造成提下钻受阻。玛2井区水平井水平段普遍超过1800m以上,螺杆钻具定向时与井下接触面积大,在压差作用下与泥饼之间粘附, 造成起下钻摩阻大,易造成粘附卡钻等。油基钻井液以油相作为主要组成部分,具有优异的润滑性能。因此选取油基钻井液作为玛2井区三开钻井液的使用,对于安全钻进,提下钻、通井、完井下套管等,可大大降低摩阻,预防井下复杂和提高施工效率。
5、水平段减磨降阻措施
保证顶驱转速100+螺杆转速,井下形成旋流,破坏岩屑床,提高井眼清洁;水平段保证排量30L以上,维护好泥浆性能,其具备较好的携岩能力;水平段钻进大于1000m时采取稠浆清扫井底,减少岩屑堆积;采用旋流清砂接头,促进井眼清洁。
6、事故复杂预防措施
一开保证排量80L以上,充分携带岩屑;采用垂钻,有效控制井斜,提高井身质量和时效;二开保证排量70-75L以上,快钻阶段保障岩屑充分返出;维护好泥浆性能,增强泥浆的护壁性,防止上部井段吸水缩颈;根据地层位置坚持长、短提,保障上部井眼通畅;三开造斜段泥岩剥落、垮塌,易发生憋卡,主要为百口泉组泥砂交界面不整合、泥岩水敏性强,通过增强钻井液抑制性,降低造斜段泥岩的剥落、垮塌;造斜段遇阻卡弱化参数,快速通过阻卡井段,通过对转速、排量、钻井液液柱压力合理控制等措施,降低复杂。三开水平段进入百口泉砂层后,易发生井漏复杂,钻井液密度采取高开低走等措施,避免井漏复杂;根据液面、钻井液消耗情况,发生渗漏时加入1-5mm,3-5%随钻堵漏剂。水平段起钻前,计算井底ECD,根据调整钻井液密度保障造斜段及水平段井壁稳定,也能有效平衡地层压力,保障井控安全。
7、现场应用情况
2023年,玛湖油田玛2井区完钻水平井9口,平均井深5500m,平均水平段长1800m,平均钻井周期46.89d,平均机械钻速12.89m/h。较玛湖油田玛2井区历史井最优指标钻井周期92d,缩减59.1%,较历史井最优机械钻速7.14m/h,提高52.8%,钻井提速效果显著。
8、结论
(1)钻井施工前通过分析邻井的施工情况、复杂类型,制定相应的针对性措施,是钻井提速的关键之一。
(2)优化钻井参数,优选泥浆体系,提高了机械钻速,降低复杂、故障,满足了玛湖油田高效开发、快速上产的迫切需求。
(3)水平段施工钻遇高含砾地层在钻头选型上,既要考虑钻头的攻击性,同时要考虑趟钻进尺,因此根据趟钻钻头出井的情况作出相应调整。
(4)优选个性化PDC钻头和造斜段、水平段钻具组合不仅在钻进施工中提高了施工效率,同时考虑钻井成本和效益开发的双重目的。
参考文献
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[3]玛湖复杂油气藏地质工程一体化钻井技术[J].张宏阜,张瑞平,范浩思,蒋天涯,曹家利,范志国. IFEDC. 202211586