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亚洲风情第11页: 打通技术壁垒,提升取心效率

——记风险探井玛页1井高效取心及安全快速钻井技术研发及应用
作者:聂梦婷 蒋振新 高迎春   时间:2020-01-02   来源:克拉玛依日报

现场的一项项参数,为技术研发提供了有力支持。

新疆油田公司工程技术研究院针对钻探存在的难题,成立项目攻关组。

????技术背景

????二叠系下乌尔禾组、夏子街组岩石抗压强度高、地层可钻性差,钻头及提速工具选型困难;风城组云质岩发育、地层可钻性极差,且地质设计风城组取心长度超过250米,而常规取心技术存在速度慢(低于0.5米/小时)、效率低(平均单趟取心进尺低于5米)等问题,使难钻地层长段取心作业成为该井钻井工期长的主要原因(预计取心工期超过3个月)

????技术研发

????有三项关键技术为玛页1井高效取心、快速钻井提供了决定性支撑。一是多方法结合的井身结构设计技术;二是长钻程连续取心技术,项目组从取心钻头、长筒取心工具、驱动方式三方面开展了优选研究;三是分层钻井提速技术,项目组开展岩石力学参数室内评价研究,结合声波时差、上覆岩层密度等测井曲线进行多元非线性回归分析,建立岩石力学计算模型,精细刻画出岩石力学特性参数剖面,并且根据岩石力学特性参数剖面,个性化设计PDC钻头及提速工具,有效实现分层提速技术的针对性设计。

????技术应用

????通过集成应用关键技术,风险探井玛页1井安全高效快速达成勘探目的,完钻井深5050米,共完成取心进尺超过450米,较邻井平均取心进尺增加432米的前提下,钻井工期较邻井平均缩短68天,机械钻速提高60%。全井无复杂事故,安全快速钻井效果显著。

????为进一步探索玛湖西北斜坡区二叠系风城组火成岩和页岩油成藏情况,推进非常规页岩油与常规高孔火山岩油藏叠合区勘探进展,新疆油田公司部署风险探井玛页1井。玛页1井位于风南鼻凸与夏子街鼻凸之间宽缓平台区,为高孔火山岩和页岩油两类储层叠合区,风城组一段发育高孔溶结凝灰岩属高效规模常规岩性油气藏新类型,是落实6亿吨以上规模储量的重要突破口。

????玛页1井主探目的层为二叠系风城组,完钻层位为佳木河组,设计井深4950米。邻井实钻资料显示,该区域地质条件复杂,纵向上存在多套压力系统,安全密度窗口窄;二叠系下乌尔禾组、夏子街组岩石抗压强度高、地层可钻性差,钻头及提速工具选型困难;风城组云质岩发育、地层可钻性极差,且地质设计风城组取心长度超过250米,而常规取心技术存在速度慢(低于0.5米/小时)、效率低(平均单趟取心进尺低于5米)等问题,使难钻地层长段取心作业成为该井钻井工期长的主要原因(预计取心工期超过3个月)。

????面对这样的钻井地质难点,常规的钻头、提速工具及取心技术已难以满足风险探井玛页1井安全高效钻探的要求。

????三项技术成为“金钥匙”

????技术攻关刻不容缓,风险探井高效取心及安全快速钻井技术,是提高玛湖西北斜坡区二叠系风城组勘探速度和效益的关键“钥匙”。

????为此,新疆油田公司工程技术研究院针对钻探存在的难题,与勘探事业部成立项目攻关组,依托科研项目开展技术攻关,最终研究形成了风险探井玛页1井高效取心及安全快速钻井技术。

????其中,有三项关键技术为玛页1井高效取心、快速钻井提供了决定性支撑。

????一是多方法结合的井身结构设计技术??蒲腥嗽崩貌饩柿?,建立地应力模型,并根据邻井试油、气侵、井漏等实际数据不断进行校正,从而精细预测地层三压力剖面。同时,利用动态漏失模拟实验装置优选出天然沥青+随钻堵漏剂有效封堵地层微裂缝,从而提高薄弱地层承压能力;以无机盐+有机盐+有机硅有效抑制泥岩地层水化失稳,维护长裸眼段井壁稳定。通过上述多种技术结合研究,最终合理设计玛页1井井身结构,确保风险探井安全钻井。

????二是长钻程连续取心技术,为提高风城组取心速度及取心效率,缩短取心工期,项目组从取心钻头、长筒取心工具、驱动方式三方面开展了优选研究。

????针对风城组研磨性强、可钻性差、常规取心钻头进尺短的问题,项目组联合厂商优选孕镶金刚石取心钻头,同时优化设计金刚石浓度、粒度以及流道参数,提升其抗研磨性及岩屑清洁能力,研究优选出的孕镶金刚石取心钻头平均单只进尺相比邻井提高了2.3倍。

????针对常规取心技术以单筒为主、取心效率低的问题,项目组通过研究长筒取心技术,提高单趟取心进尺,减少取心趟数。优选出可进行2至4只取心筒联装的长钻程工具,并对联装取心筒进行强度设计,使其满足安全作业条件,同时根据地层情况优化设计不同井段的取心工具长度,有效避免堵心、磨心,从而提高取心收获率。

????提高取心速度方面,除优选取心钻头外研究优选出不同地层的取心驱动方式。针对稳定地层,采用顶驱配合螺杆的高转数驱动取心钻头;岩石抗压强度高且稳定地层,采用顶驱配合涡轮的超高转数驱动取心钻头;破碎、不稳定地层,则采用顶驱常规转速驱动。同时推荐合适的取心钻进参数,为高效快速实现玛页1井长段取心提供有力支撑。

为打破玛页1井地质条件复杂的限制,研究人员不断深入现场。

岩心是了解地下地层和含矿特征最直观、最实际的资料。

技术研发期间,工程技术研究院钻井工程研究所项目小组精彩进行参数分析和讨论。

为保证技术应用施工顺利,研究人员常驻现场。

????三是分层钻井提速技术。项目组开展岩石力学参数室内评价研究,结合声波时差、上覆岩层密度等测井曲线进行多元非线性回归分析,建立岩石力学计算模型,精细刻画出岩石力学特性参数剖面。并且根据岩石力学特性参数剖面,个性化设计PDC钻头及提速工具,有效实现分层提速技术的针对性设计。

????玛页1井二开吐古鲁群至八道湾组地层,可钻性较好,属于常规提速井段,借鉴玛湖地区提速经验,项目组采用强攻击性PDC钻头进行提速;而三开白碱滩组至夏子街组地层为提速的主要井段,项目组针对其软硬交错的砂砾岩、泥岩地层,易造成井底钻头纵向、横向振动的特点,优选扭冲提速工具,凭借其均匀稳定的高频冲击力消除井下振动,同时配合5刀翼19毫米PDC钻头,有效提高剪切效率;四开为长段连续取心井段,该地段则凭借长段取心技术优选研究实现提速提效。

????实际应用打开新思路

????通过集成应用关键技术,风险探井玛页1井安全高效快速达成勘探目的,完钻井深5050米,共完成取心进尺超过450米,较邻井平均取心进尺增加432米的前提下,钻井工期较邻井平均缩短68天,机械钻速提高60%。全井无复杂事故,安全快速钻井效果显著。

????在实际应用的过程中,三开井段采用扭冲+PDC提速工具,平均机械钻速达到7.4米/小时,较邻井提高0.58-2.7倍;其中第1只钻头钻穿白碱滩组至下乌尔河组四套地层,进尺长达2066米,较邻井减少6-8趟钻。四开井段改变钻井思路,由部分井段的常规钻进变为全程取心,大幅缩减提下钻及划眼趟数,主要采用长钻程连续取心技术,仅用61天完成取心进尺445米,创新疆油田最长取心进尺纪录;平均单回次取心17.14米,较邻井平均提高2.5倍,取心收获率97.96%;平均机械钻速0.67米/小时;同时首次实现新疆油田4筒联装超长取心技术,单回次取心进尺长41.97米。

????这项技术的应用大幅度缩短了钻井和取心作业工期,减少了施工作业费用,累计节约钻井成本近千万元。风险探井玛页1井高效完成超长段取心作业,标志着新疆油田取心技术迈上了新的台阶。玛页1井的成功实施,不仅为玛湖凹陷西北斜坡二叠系油气勘探提供了有力的技术支撑,同时也加快了非常规页岩油与常规高孔火山岩油藏叠合区的勘探进程,为后期多类资源综合勘探打开了新思路,开创了玛湖凹陷常规油气藏与非常规油气藏并举勘探的新局面。

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????(摄影 裘新农)

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