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石油石化科技

贝克公司挑战高温高压设计

2008-03-28   关键字:   来源:中国石油石化工程信息网
/DIV>     根据国内目前的技术现状,肯基亚克盐下油田高压深井水平井施工主要以MWD配合井下动力钻具所组成的导问钻井技术为主。主要的施工难点为:
   ①上部二叠系盐岩、膏岩和间夹的塑性泥岩安全钻进;
  ②板泥岩、高研磨性地层快速定向钻进;
  ③探部复杂地层的轨迹控制;
  ④高密度钻井液条件下的随钻测量;
  ⑤高压油气层的安全钻井。
    二、技术方案
    1.井身结构设计     肯基亚克盐下油田地层复杂,为确保水平井安全钻井。采用三层井身结构。第一次开钻:直径444.5mm钻头钻至1300m,下直径339.7mm套管;第二次开钻:直径311.2mm钻头钻至3800~3900m,下直径244.5mm套管封固膏岩、盐岩层,为第三次开钻钻进提供条件;第三次开钻:直径215.9mm钻头钻至造斜点(4100m)进行定同钻进。并钻完设计井深,石炭系油层段下入直径139.7mm筛管,上部井段下直径168.3mm+直径139.7mm复合套管固井完井。     2.水平井轨迹剖面设计     根据油藏开发的要求,同时考虑到肯基亚克水平井完钻井深、地层压力高、地质情况复杂、井下复杂事故频发等不利因素,优选了"直一增一增一稳(水平)"剖面。此种轨迹剖面易于操作。而且用第二增斜段代替稳斜段。井眼轨迹整体较光滑,摩阻较小,有利于复合钻进时钻压与扭矩的传递。第二增斜段井眼曲率略小于第一增斜段井眼曲率,作为轨迹调整段,又利于入第一靶点。      3.井眼轨迹监测技术  ;   肯基亚克盐下油田水平井定向施工井段深,地层H2S含量高,钻井液密度和固相含量较高。这对MWD系统是一个严峻的考验。在施工中,对GE-OLINKMWD进行改进:   ①将原先的CAP硬质橡胶平面接触密封圈改为GT软质橡胶点接触密封圈,增加耐磨度;   ②将提升阀阀杆由圆柱形改为正方形以增大阀杆与阀心的间距避免阀杆被卡;   ③在仪器排浆通道口上车出一道O圈密封槽并加装了两道密封圈,形成一个单向阀阻隔仪器外部的小球进入仪器,避免了仪器被卡;   ④加大电磁阀杆的环形空间。避免由于小球进入仪器迅速将环形空间堵满阻碍电磁阀杆上下运动。通过以上措施。达到了保护仪器、确保施工成功率的目的。
   4.井眼轨迹控制技术
   (1)定向增斜段使用导向钻具组合。在井斜超过30。后,采用倒装钻具结构,斜井段使用18。锥度斜坡钻杆,加重钻杆放在直井段,以降低摩阻和扭矩。轨迹控制要点:略高勿低,按实钻造斜率比理论值高10%~20%来选择或设计工具;先高后低,使实钻造斜率略高于设计造斜率;早扭方位,初始增斜段即调整好方位,加强对方位的动态监控;稳斜探顶,入靶控制机械钻速,维持稳斜钻进;矢量进靶。
  (2)水平段主要使用导向钻具组合,根据井下情况配以常规转盘钻具。导向钻具组合采用小度数单弯螺杆(0.750~10)十单稳定器,在水平段和斜井段采用18。锥度斜坡钻杆和部分加重钻杆(便于平稳过渡),直井段用加重钻杆,稳定器使用短扶正条(350m)m)、欠尺寸(208~210mm)螺旋稳定器。水平段轨迹控制要点:MWD动态监控,分析计算仪器测量滞后带来的盲区,随时把握井眼轨迹动态;以导向钻进为主,尽量减少轨迹调整次数;优化钻具组合和定时短起钻,可有效减少摩阻扭矩,破坏岩屑床、清洁井眼。
  (3)钻井工具的选择。由于地层可钻性差、地温高、地层H2S含量高。因此,施工宜选择抗高温、大扭矩、低转速、抗H2S动力钻具。在井下动力钻具的弯度选择方面,应针对不同的施工井段的作用和目的,结合地层特性,选择不同角度的动力钻具和钻头、MWD仪器、短钻挺等钻具一起,实现最佳优化组合。充分提高机械钻进速度、确保轨迹控制质量、确保井下施工安全。
    5.钻井液技术
   高压深井钻井施工难度大,钻井液体系应满足以下要求:低的失水量控制;良好的润滑性能;强的悬浮携砂能力;防塌效果好。同时做好固相含量控制工作,适当配合使用清洁剂,避免钻头泥包、堵水眼。为快速钻进创造好的条件。入靶前及水平段导向钻进时,应混入一定量的塑料小球,滑动钻进时混入润滑剂,提高其润滑性。
     三、安全钻井措施
    为顺利完成肯基亚克盐下油田高压深井水平井施工,主要采取了如下的技术措施:
  ①安全施工严格执行高压深井钻井操作规程,斜井段、水平段采用倒装钻具并定期倒换钻具。定期探伤,井口工具、下井配合接头定期换新,操作平稳,优化钻具组合;
  ②根据井下摩阻、扭矩、岩性控制好钻井参数。防止钻具事故的发生i选择优质钻井液,合理的钻井液排量,做好钻井液四级净化;
  ③坚持短起下制度,井斜角大于50。以后,每钻完单根划眼,钻进40~60m短起下钻一次,有效清除下井壁岩屑床,每趟钻起钻前泵入用塑料小球配置的钻井液,以降低摩阻;
  ④搞好井控工作,熟练"四七"动作,搞好井口观察记录防喷、防漏;
  ⑤使用好牙轮钻头防堵水眼、防掉牙轮;PDC钻头防泥包,在高研磨地层选择长保径钻头,防止因钻头直径磨小造成卡钻事故;
  ⑥在满足设计井身轨迹要求的情况下。尽量以复合钻进保证井眼平滑,实现安全钻进的原则。
   四、取得技术成果
   在肯基亚克盐下油田完成了6口水平井施工,逐渐探索出一套适应地层特点的钻井工程设计、施工的水平井钻井技术。钻井成功率达到100%,定向段机械钻速由原来的0.5~0.8m/h提高到1.0~1.2m/h,其中H8023井还创造了该油田水平井钻井速度最高纪录。6口井产量平均在400t以上,为同区块直井的2~4倍,其中H8010井为肯基亚克油田第一口产量超过千吨级高产井。
   五、结论
  (1)哈萨克斯坦肯基亚克盐下油田高压深井水平井钻井技术的成功实践,实现了采用常规钻井技术钻探高压深层油气资源的钻井开发任务,创出了多项钻井新指标,取得了良好的效益。
  (2)通过6口高压深井水平井的钻井攻关、探索和实践,研究并总结出一系列高压深井水平井钻井技术,各方面技术研究工作取得突破性进展,形成了哈萨克斯坦肯基亚克盐下油田高压深井水平井技术的一整套钻井施工工艺技术模式和测量工艺模式。
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    【中国石油报2008年3月19日】巍巍昆仑山下,茫茫盐碱滩上,柴达木盆地中东部的荒原上坐落着我国目前已开发的最大的第四系气田——涩北气田。   3月初,涩北气田主力气田之一的台南气田26亿立方米产能建设工程全面展开。这一工程中最引人注目的亮点就是开发方案,总设计钻井45口,其中水平井30口,直井15口。这是在青海油田,也是在我国第四系气田开发中水平井首次占据主导地位,意义非同一般。   当今利用水平井开发油气藏,已成为各油气田广泛推广应用的新技术、新工艺,为何在第四系气田打水平井进行大规模开发备受关注?   涩北气田储层岩性以泥质粉砂岩、粉砂岩、含泥粉砂岩为主,见少量细砂,储集空间以原生孔隙为主,储层尚处于弱压实成岩阶段,气层埋藏浅,层多且薄,地层较为疏松,成岩胶结差。在疏松粉砂岩上打直井都困难,打水平井更是难上加难。在第四系打水平井在国内和世界上都是一大难题。   打水平井开发油气田,大势所趋。在第四系气田能否打成水平井,能否让水平井大有作为?面对特殊的地层,特殊的难题,青海油田开始了艰难的探索。从2005年3月我国第四系气田第一口水平井——涩H1井开钻,到2007年10月台南气田台H5-2水平井顺利完钻,青海油田在涩北气田先后进行了6口水平井钻井先导性试验。   第四系气田打水平井最大的难度和风险是地层胶结疏松,承压能力低,钻井过程中水平段长,钻头加压困难,防卡润滑难度高,易发生井喷、井漏、卡钻等,历史上曾多次发生过井喷等事故。   经过多次全面深入的探讨和分析后,青海油田明确了打水平井的主攻方向——做好精细地质研究和随钻分析研究,从而确保水平井顺利钻进到达靶心,并在水平段实现有效钻遇油气层的目的。   在每口先导性试验井开钻前,主管涩北气田开发的天然气开发公司都组织地质技术人员,按设计要求认真对设计的各项内容及要求进行深入剖析,如目标区的构造特征、储层特征等,尤其对目的层的储层特征、设计依据和具体要求等都要做细致的分析和掌握。通过优化分析,计算各项参数提供适合于现场实际的水平井设计参数,依据设计的坐标位置,海拔高度,靶点位置以及水平段的各项参数,结合邻井资料和钻井现场的实际情况,技术人员计算出靶点的具体位置和水平段的倾角、方位等参数,使之结合录井、地质导向仪器很好地控制井眼轨迹,确保按设计要求入靶和水平段钻进的一次性成功。   在6口先导性试验井的施工中,技术人员紧紧抓住随钻分析研究这个关键点,采取水平段全套测井,丰富随钻测井资料,加上自然电位和电波时差曲线等随钻分析研究措施,使施工过程中能精确判断钻头位置。技术人员在现场施工中灵活执行设计,以设计为依据,不断依据随钻资料结合气测显示和随钻监测曲线,及时和邻井进行对比并综合分析,消除实钻资料与设计的误差,使定向技术人员能控制好井眼轨迹,达到正中靶心和钻遇气层的目的。   天然气开发公司和钻井公司等单位通力合作,在总结和分析各气田以往钻井经验和地质资料的基础上,逐步完善涩北气田的钻井技术措施、泥浆技术措施、固井技术措施等。在施工中强化监督管理,钻井每一道工序由甲方管理人员和钻井监督一同从资料到现场逐一检查,对查出的问题限期整改,合格后方可进行下道工序。乙方能够按照工程设计严格执行,各项技术措施由监督督促落实,并且甲方管理人员和现场领导定期或不定期地进行检查,在重点工序、关键环节进行严格把关。甲方现场代表每天上井进行抽查,发现问题,及时要求钻井队落实整改,对钻进过程中存在的问题及时协调解决。   2年多的探索实践取得丰硕成果。6口先导性试验水平井都确保了一次性入靶成功,水平井段目的层钻遇率平均为97.2%,按设计要求很好地控制了井眼轨迹,都顺利钻成完工并获得高产,其产量是相邻直井的3至10倍。实验填补了国内第四系地层钻水平井的空白,而且也为解决第四系地层疏松等问题开辟了新途径,为涩北气田的高效开发提供了技术保障。   特别是2007年7月13日顺利完井的台南气田首口重点水平井——台H5-1井,水平位移1277.47米,最大井斜角91.7度,气层钻遇率100%,水平段长1009米,创造了在第四系浅层疏松砂岩地层中水平井水平段长度的世界之最,目的层钻遇率达到100%,井身质量和固井质量合格率均达100%,获得日产48万立方米的高产,是邻近直井产量的10倍。   第四系打水平井先导性试验成功和大规模推广应用,这一重大突破对涩北气田走又好又快的发展之路具有强劲的推动作用。   相关链接:涩北第四系气田    涩北气田(包括涩北一号、涩北二号和台南气田),位于柴达木盆地东部三湖地区,为第四系疏松砂岩气田,也是我国目前发现的最大生物气田,地质储量约占青海气区已探明储量的90%,是青海气区的主力气田。第四系是地质学名词,属年代地层单位,即新生代第四纪形成的地层。涩北气田具有特殊的地质条件,主要表现在储层为第四系粉砂岩和泥质粉砂岩,储层岩性疏松,成岩性差,气藏埋藏浅,含气井段长,气层层数多,气水分布复杂,气田开发面临的主要难题是储层出砂气井产量难以提高,气藏边驱开发稳产难度较大等。LY:宋体;mso-ascii-font-family:ˎ̥;mso-hansi-font-family:ˎ̥">     [中华机械网2008年4月3日]  深海采油装备是国家振兴装备制造业的关键领域之一。国际国内石油业的发展情况,给采油勘探装备制造业带来了新机会。中海油、中石油等公司近年在此取得了进展。
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