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大庆深层钻井提速技术

李瑞营 ,王 峰 ,陈绍云 ,刘金玮

1.中国石油大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院,黑龙江大庆163413;
2.中国石油大庆钻探工程公司国际事业部,黑龙江大庆163411

摘要:为提高大庆深层钻井速度,加快勘探开发进程,开展了大庆深层钻井提速技术研究。借鉴国内外深层提速技术成果,分开次、分层段制定了不同的提速对策,建立了大庆深层自上而下的钻井技术序列。二开井段优选应用T1951DB型、CK506型、CK606型等PDC钻头,全部实现PDC钻进,施工周期控制在25.00 d以内;三开井段分析对比了液动旋冲工具、涡轮钻具、气体钻井3种提速技术的现场试验效果,确定了气体钻井适用井段最短长度为900.O0 m,液动旋冲提速工具适用于岩石可钻性级值小于7的井段,涡轮钻具主要用于岩石可钻性级值大于7的硬地层。大庆深层提速技术在19口井进行了应用,平均钻井周期缩短48.6O d。研究结果表明,大庆深层钻井技术序列的建立,解决了大庆深井钻井提速技术单一、集成应用少、整体提速效果不明显的问题。

关键词:深井钻井 涡轮钻具 气体钻井 大庆油田

大庆深层勘探目的层主要位于埋藏深度大于2500.00 m的白垩系下统和侏罗系上统火石岭组及基底,多为砂岩、泥岩、火山岩、变质岩及砂砾岩等致密性岩石,可钻性差,单只钻头进尺短、机械钻速低。针对该问题,2011年以前,大庆油田开展了欠平衡/气体钻井技术、水力脉冲钻井技术、扭力冲击钻井技术、涡轮钻井技术等单项钻井提速技术现场试验,取得了良好的效果;但多项技术应用井段存在重叠,且缺乏明确有效的方法来划分各项技术使用界限,存在提速技术单一、集成应用少、整体提速效果不明显、试验费用高等问题。

为了提高大庆深层整体钻井速度,笔者从钻井顶层优化设计、自主研发提速工具、完善气体钻井配套技术等方面出发,开展了科研攻关与现场试验,加快了大庆深层天然气藏的勘探与开发。

1 地质特点及钻井难点

1.1 地质特点

大庆深层气藏岩性复杂,主要有砂岩、泥岩、熔岩、碎屑岩、砂砾岩及其过渡性岩石,并具有多套储集类型。其典型特征为:1)纵向上分布井段长,埋藏深,最深达到6 300.00 m;2)井温高,平均地温梯度在4.0℃/100m左右;3)岩性致密,密度最高可达2.75g/cm³;4)物性差,火山岩储层渗透率最低仅有0.02mD,孔隙度4.0%;5)储集空间复杂,主要有原生气孔和裂缝组合、纯裂缝储层、溶孔与裂缝组合等。

1.2 钻井难点

1)深层岩石硬度大,岩石可钻性级值最高达1O.38,强度超过5 000 MPa,钻进火山岩、砾岩地层时钻头磨损严重、钻速低。

2)平均地温梯度高达4.0℃/100 m,4 000.O0~5 500.00 m井段的温度为160~220℃ ,对钻井工具、仪器、助剂的耐温性能要求高,易发生井下故障,固井施工难度大。

3)深部地层压实程度高,孔隙度和渗透率低。徐家围子断陷带主力气层孔隙度2.0%~10.0%渗透率0.040~2.574 mD,一般地层压力系数为0.90~1.10,局部存在异常压力层系。

4)部分区块裂缝发育,存在胶结性差的破碎性地层,易发生井壁剥落、坍塌和恶性漏失等井下故障。

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