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复杂构造带深井钻井难点与对策.ppt

上传人:无敌 文档编号:406526 上传时间:2018-04-05 格式:PPT 页数:44 大小:7.75MB
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资源描述

1、复杂构造带深井钻井难点与对策,徐济银胜利石油管理局钻井工艺研究院,汇报内容,1. 国内外深井钻井现状2深井钻井存在的难题3影响深井钻速的原因4深井钻井难题的对策,国外: 15000英尺( 4573m )以上井称为深井, 20000英尺( 6097m )以上井称为超深井;国内: 4500m以深井为深井, 6000m以深井为超深井。,1. 国内外深井钻井现状,美国在世界上钻深井历史最长、深井数量最大,技术水平居世界领先地位。1938年世界上第一口4573m的深井,1949年世界上第一口6255m的超深井;1972年世界上第一口9585m的特深井。至1993年,累计钻深井16,303口,约占西方深井

2、总数的90。,1. 国内外深井钻井现状美国,1. 国内外深井钻井现状美国,前苏联于1956年钻成了第一口4812m的深井。 著名的SG3井:设计井深15000m,1970年5月开钻,1984年完钻井深 12869m,是目前全世界最深的一口井。钻井速度相当慢:生产井平均建井周期是美国的4倍,探井则为7倍。,1. 国内外深井钻井现状前苏联,欧洲北海是世界上深井集中的地区。深井工作量: 占除美国之外世界深井钻井工作量的40。特点: 高温高压,井底压力达到100MPa左右,温度高达200。,1. 国内外深井钻井现状欧洲,我国深井钻井起步较晚:1966年:第一口深井,大庆松基6井(井深4719m)。19

3、76年:第一口超深井,四川女基井(井深6011m) 。90年代开始,国内深井钻井技术有了明显进步。目前共完成4500m以深井1300口左右。,1. 国内外深井钻井现状中国,部分深井钻井统计情况井深钻井周期钻头用量45005000m88.7241d2858只50006000m2831154d51190只60007000m3151695d33576只7000m以深井3521141d57248只,1. 国内外深井钻井现状中国,90年代前8年部分深井钻井统计情况50006000m井,286口。平均井深5254m,钻井周期245.5d,钻头用量32.93只。60007000m井,28口。平均井深6235

4、m,钻井周期271.8d,钻头用量55.60只。,1. 国内外深井钻井现状中国,塔里木盆地深井开发井钻井技术进步显著轮南油田5000m左右开发井,一年可打4口。东河塘油田6200m左右开发井,一年可打2口,达到了国际先进水平。,1. 国内外深井钻井现状塔里木,1. 国内外深井钻井现状胜利,胜利油田深井钻井起步较早1967年开始钻4000m以深井1971年开始钻4500m以深井全油田共钻4500m以深井57口,其中超过5000m以深井25口,1. 国内外深井钻井现状胜利,胜利油田最深井郝科l井设计井深5700m,完钻井深5807.81m,使用95只钻头,其中牙轮钻头73只,取心钻头17只,PDC

5、钻头5只,建井周期785.8d。盐膏井段长达2096m,盐膏集中段长867.5m,共钻遇12种盐膏层。,1. 国内外深井钻井现状胜利,90年代参加新疆塔里木探区会战在塔里木探区完成6000m以深井7口在轮南地区:5000m左右开发井,实现队年五开四完,进尺22670m,达到了国际先进水平。,2.西部深井钻井存在的难题,井身结构设计缺少基础资料;岩性复杂,机械钻速低;地层倾角大,井斜难以控制,;地应力大,泥页岩和煤系地层垮塌严重;复合盐岩层、盐膏层及高压盐水层;同一裸眼段存在多套压力体系;深部灰岩地层常发生漏、卡等复杂情况;对付山前构造复杂地层的钻井液技术还不成熟。,2. 西部深井钻井存在的难题

6、,新疆地区深层钻井最主要难点集中在: 钻头用量多,钻速慢 盐膏层蠕变缩径造成井下复杂 地层压力高,钻井液密度大,性能难以控制 地层倾角大,井眼轨迹控制难度大,表6 塔里木复杂地质条件新区第一口深探井钻井情况,3影响钻井速度的原因,3.1 地质因素 地质年代跨度大 从新生界到下古生界 老地层层段长 多数地区揭开表层后即进入中生界 岩石可钻性级值高 可钻性级值在68级 地层岩性复杂 引起漏、喷、斜、垮塌、卡等事故,3影响钻井速度的原因,3.2 大直径井眼机械钻速低和钻头用量大胜和1井:445mm井眼长1083m,钻头17只。东秋5井:445mm井眼长1698.6m,钻头55只。库1井:660mm井

7、眼长1269.46m,钻头49只。,3影响钻井速度的原因,3.2大直径井眼机械钻速低和钻头用量大,表7 塔里木山前构造带部分井大尺寸钻头用量,3影响钻井速度的原因,3.3 井眼尺寸大、机械破岩能量不足,表8 不同直径钻头的破岩体积和破岩机械能量的对比,3影响钻井速度的原因,3.4水力能量不足,井底岩屑清除不净,表9 不同直径钻头在2500m井深条件下水力能力对比,注:按127mm钻杆,钻井液密度1.25kg/ l,塑性粘度15mPas计算,3影响钻井速度的原因,3.5 易斜层段小钻压吊打影响机械钻速山前高陡倾角地层倾角很大,可达5080。胜和1井:志留泥盆系变质岩,厚达3307m。片理发育,片

8、理角45以上,最大可达83,石英脉产状与片理面相近。钻进中钻压超过20kN,井斜就会迅速增加,严重制约着钻井进度。,3影响钻井速度的原因,3.6 复合盐岩层及盐水层,库1井从井深5001.00m见白色石膏,至井深5682.00m含膏地层厚度达681m。由于岩膏层的存在,该井97/8套管变形严重,50005145m井段最小内径仅3.8英寸。,3影响钻井速度的原因,2.7巨厚砾石层蹩跳钻影响钻速山前构造带上部地层岩性以砂砾岩为主,砾径大,胶结差,钻进中蹩跳厉害。大尺寸钻头多为钢齿,耐磨性差,使钻头用量大,钻速低。和参1井,砾石层及含砾砂岩总厚度达1900m,砂粒粗且胶结差,研磨性高。蹩跳严重,钻头

9、磨损快,单只钻头最低进尺6m,最低机械钻速0.26m/h。,3影响钻井速度的原因,3.8深部井段致密难钻地层影响机械钻速,表11 塔里木吉迪克组泥岩在不同三轴围压下的破碎力和破碎体积,3影响钻井速度的原因,3.8深部井段致密难钻地层影响机械钻速,图2 吉迪克组泥岩破碎力、破碎体积与围压之间的关系(小楔形齿),4解决深井钻井难题的对策,4.1提高深井钻井速度技术,优选钻头类型和开展高效钻头研制以实钻地层岩石物性为参变量的钻头选型方法。针对实钻地层的岩石物性开展新型高效金刚石钻头开发研究。,4解决深井钻井难题的对策,4.1提高深井钻井速度技术钻头选型在和参1井现场应用效果好。,4解决深井钻井难题的

10、对策,4.1提高深井钻井速度技术,4.1.2直井防斜打直技术小倾角地层:钟摆钻具高陡构造:运用偏轴防斜钻具组合特殊地层:采用导向钻井防斜技术,直井防斜打直技术偏轴钻具组合先后进行了多井次的试验研究:钻具结构:大钟摆、普通钟摆、光钻铤;偏轴接头位置:近钻头、6m、9m、15m;井眼尺寸:216、241、311、445;偏轴接头尺寸:178、203、228;地层倾角:68、15、3843、53试验取得了较好的效果。,4.1提高深井钻井速度技术,4.解决深井钻井难题的对策,直井防斜打直技术“MWD+单弯螺杆钻具” 胜和1井:纠斜打快,完成进尺949.4m,井斜得到了有效控制,机械钻速明显提高车古20

11、14井:小井眼中钻进,进尺提高269.7,机械钻速提高51毛坝1井:进行复合导向钻井纠斜打快,效果明显,机械钻速提高59%,4.解决深井钻井难题的对策,4.1提高深井钻井速度技术,4解决深井钻井难题的对策,4.1提高深井钻井速度技术,4.1.3旋冲钻井技术冲击旋转钻井技术的优越性:减缓钻头磨损延长钻头寿命提高硬岩层钻进速度 有利于控制井身质量,旋冲钻井技术进行了破岩机理的研究。 射流式冲击器工作机理的研究提高射流式冲击器寿命的研究设计制造了系列射流式冲击器对系列射流式冲击器进行了现场试验,4.解决深井钻井难题的对策,4.1提高深井钻井速度技术,4解决深井钻井难题的对策,4.1提高深井钻井速度技

12、术,4.1.4复合钻井提高深井机械钻速 有利于提高机械钻速 缩短钻井周期,降低成本 能有效地控制井斜,4解决深井钻井难题的对策,4.1提高深井钻井速度技术,4.1.5 随钻扩孔优化井身结构减小一开钻头尺寸减少大尺寸钻头的钻进井段长度中下部利用随钻扩眼技术,确保下套管顺利,随钻扩眼技术车571-2井现场试验领眼钻头为215.9mmH517三牙轮钻头第一次下井扩眼井段2020m2073.07m,进尺53.07m。通过电测曲线观测井眼扩大明显,台阶突出,扩眼直径均大于244.5mm。第二次下井扩眼井段3258m3325.62m,进尺67.62m,也取得了较好的效果。,4.解决深井钻井难题的对策,4.

13、1提高深井钻井速度技术,4解决深井钻井难题的对策,4.2高温高压条件下深井钻井液技术,深井、超深井钻井液存在的技术难题:异常高压层:钻井液密度高,润滑性、防卡性能难以调整。低渗特低渗油气藏:油气层保护难度大。盐膏层:钻井液的流变性能和抗温稳定性能调整难度大。,4解决深井钻井难题的对策,4.2高温高压条件下深井钻井液技术,采取以下措施:提高钻井液体系的抗温、抗污染能力;控制钻井液中低密度固相及膨润土的含量及其分散性;增强钻井液体系的抑制性;保持钻井液具有良好的润滑性能。,4解决深井钻井难题的对策,4.2高温高压条件下深井钻井液技术,开展两项工作:高温、高压条件下钻井液处理剂的筛选与研制抗高温钻井

14、液配方与性能的研究,深井钻井液研究聚合醇复合高密度钻井液流变性控制研究;聚合醇复合钻井液抗高温流型调节剂、降失水剂的优选,得到了3个钻井液配方;聚合醇复合钻井液有粘土相抗温180,无粘土相抗温150以上,页岩回收率大于85;现场应用情况胜和1井 塔河地区 东营地区,4.解决深井钻井难题的对策,4.2高温高压条件下深井钻井液技术,4解决深井钻井难题的对策,4.3深井井壁稳定性诊断技术,针对盐膏层分析其蠕变速率和水溶解速率确定蠕变量和水溶解量的时间关系曲线确定出合理的钻井液密度与性能,深井井壁稳定技术:总结了泥页岩含水量对其力学特性影响的变化规律基本建立了井壁稳定的有限元分析模型。通过测试钻屑获得岩石力学与工程特性参数编制了井壁稳定和地层钻进特性评价软件系统可对一些关键层位利用有限元进行力学-化学耦合分析。,4.解决深井钻井难题的对策,谢谢!,敬请各位专家批评指正,

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