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攻坚克难推广欠平衡钻井技术

发布日期:2015-04-17  来源:中国石油新闻中心 浏览次数:505
核心提示:氮气泡沫欠平衡钻井是当前国际上已经成熟的一种钻井新技术。其优点是静液柱压力低,漏失量小,携屑能力强,对油气层伤害小,保证
      氮气泡沫欠平衡钻井是当前国际上已经成熟的一种钻井新技术。其优点是静液柱压力低,漏失量小,携屑能力强,对油气层伤害小,保证水敏性地层钻井安全,可及时发现油气层,提高单井产量。

自2006年大牛地气田在水平分支井——DF1井使用氮气泡沫进行欠平衡施工,至今共施工7口欠平衡工艺水平井,均见到较好油气显示。其中水平井DP14井首次在盒1储层实现自然建产。大牛地气田具有低压、低渗、水敏等特点,应用欠平衡钻井技术,能很好地解决气田使用普通泥浆造成对产层污染的问题,欠平衡钻井技术在水平井施工方面展现良好前景。

几经波折,实现天然气成果与成本压缩双丰收

由于大牛地气田属于典型的特低渗储藏,现有2000多亿立方米难动用的低品位储量。只有解放这些储量,才有望实现气田持续增产、稳产。然而,动用这部分储量的关键是要解决产量低、成本高的难题,欠平衡钻井可以满足解决这两大难题的要求。

为验证欠平衡钻井对提高单井产量和降低成本的作用,2005年底,大牛地气田首次运用气体钻井技术承钻D12-1井,仅用20多小时就钻完200多米储气层井段,机械钻速比常规钻井提高3~4倍,钻井所用的流体是纯液氮组成的循环介质,大限度地减少对储气层的伤害。

2006年底,华北分公司继续探索欠平衡钻井技术在水平井的应用,首次选用美国威德福公司的氮气泡沫欠平衡钻井技术施工水平分支井——DF1井,由于地层情况,该井未完成设计井深,但机械钻速的提高和天然气释放效果得到进一步验证。

2007年,华北分公司继续探索适用大牛地气田的欠平衡钻井技术,选用比重较轻的无固相漂珠钻井液体系,在DP3井、DF2井等水平井中试用获得成功,对提高机械钻速和储层保护起到积极作用,其中DF2井目前日产气2.5万立方米。

2008年,华北局三普钻井公司在施工的水平井DP14井,首次选用可循环氮气钻井技术,但终因出现井下复杂情况未能实现全程欠平衡钻井,改用常规钻井液后,欠平衡钻井的意义大打折扣。

2009年初,华北石油局、华北分公司按照中国石化要求,确立水平段长在800米~1000米的水平井要在80天完成的目标。围绕这一目标,他们成立以专家和技术人员组成的水平井工作组,现场解决水平井施工遇到的各种难题,快速决策每一步实施方案。

2009年9月施工的DP19井,进入水平段钻进后,选用的氮气泡沫欠平衡钻井技术,在钻至水平段几十米便出现良好天然气显示,实现边钻进边点火,目测火焰高达6米以上。

该井所用钻井介质比重非常轻,可大限度地发挥机械钻速的释放,机械钻速是常规钻井液的3~5倍,钻至1000米水平段长,仅耗时77.66天,已完全具备80天以内施工一口水平段长1000米的水平井的实力,并且显示出水平井提速的大空间,实现天然气成果与成本压缩双丰收。

氮气泡沫钻井获得成功,促进大牛地气田欠平衡水平井的快速发展,进一步验证该钻井技术比较适合应对难动用储层。据悉,华北分公司在部署2010年工程计划时,有意向增加多水平井施工份额,在拟定新增产能建设中,依靠水平井实现的建产占一半以上,欠平衡钻井技术将呈现加广阔的应用前景。

氮气泡沫,实现水平井天然气开采全过程清洁化生产

大牛地气田天然气储层属河流状分布,储层展布方向难以确认,储层垂深位置会有变化,在实施水平井水平段钻井中,常常会发生井筒轨迹脱离含气储层进入泥岩层的现象。进入非含气的泥岩,不但造成无效进尺,井壁还极易坍塌引发卡、埋钻具事故,非常危险。在运用常规钻井液体系施工的水平井,一般都采取打水泥塞封堵无效的泥岩层井段,重新侧钻,使钻头回到含气储层钻进。

DP19井选用的是氮气泡沫欠平衡钻井工艺技术,可大限度减少对储层的污染,利于单井天然气产量提高。在发生井筒轨迹脱离含气储层的情况下,如果采用打水泥塞的方法封堵无效井段,就会造成对储层的重新污染而失去欠平衡钻井的意义。遇到这种状况,必须退出无效井段,在钻头悬空状态下,利用单弯螺杆和地质导向仪器重新向其他方位侧钻出新井筒。这种方法可避免储层污染,时效又高。

由于该井水平段采用的氮气泡沫钻井,裸眼井段无任何润滑性,就好像钻具在磨刀石上滑动,摩擦阻力和扭矩力都大,加之水平段较长、井眼尺寸小,直径仅为89毫米的钻具就像软面条一样躺在井底,脱压现象严重,井口施加的钻压很难传递到钻头上,给悬空侧钻增加诸多困难。

施工井队与胜利油田钻井研究院DP19水平井项目组成员密切配合,详细分析实钻岩样和随钻数据的变化情况,优选侧钻点,制定切实可行的侧钻技术措施,在水平段长500米和800多米处,井筒轨迹两次发生脱离含气储层时,均采取悬空下切定向技术一次成功,丰富了氮气泡沫欠平衡条件下悬空侧钻经验。

悬空侧钻成功,就像在水平井主井眼内打分支,为大牛地气田即将部署施工的水平分支井奠定基础。同时,DP19井水平段全程实施欠平衡钻井获得成功,配合大牛地气田新引进的不压井作业装置,实现水平井天然气开采全过程清洁化生产。

推广受限,攻克难关努力实现气田的高效开发

DP19井在钻达设计A点井深时,因地层变化回填侧钻重复进尺212.81米。水平段作业期间,井眼轨迹两次脱离储层钻遇泥岩,被迫采取悬空下切侧钻技术,使井眼继续沿储层钻进。共造成20多天无效时间,因此,准确预测储层展布方向,对提高钻井实效至关重要,这就对储层预测技术提出高要求。

氮气泡沫钻井在水平段钻进过程中,一旦施加较高的机械钻速,会引起岩屑返排不及时,形成阻塞,影响录井人员对岩性的正确判断,钻井的速度受到限制,这就要求与欠平衡快速钻进相匹配的录井技术以及加进的地质导向仪器,能够准确判断地层的岩性。

另外,氮气泡沫欠平衡钻井仍然存在风险大、成本相对高、不易消泡等问题,广泛推广受到诸多原因的限制。

如果能有效排除以上不利因素,形成成熟技术,运用氮气泡沫欠平衡钻井技术,水平井钻井周期完全有可能控制在60天以内。投资成本会有较大幅度降低,对动用低品储量保持持续增产、稳产,实现气田的有效、高效开发产生深远的影响。

 
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