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精细控压钻井在裂缝性致密气藏中的应用_唐斌

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精细 钻井 裂缝 致密 中的 应用 唐斌
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* 收稿日期: 2014-05回日期: 2014-06家科技重大专项课题 “低渗气藏复杂地层高效钻井关键技术 ”,项目编号: 2011者简介:唐斌( 1987-),四川金堂人, 2014 年硕士毕业于西南石油大学油气井工程专业,主要从事复杂结构井钻井工艺研究,邮箱: 1249466890@!!!!!"!"! ! ! ! ! ! "!"油气工程精细控压钻井在裂缝性致密气藏中的应用唐 斌1,屈 洋2,蔡光林1,李前佑1,唐汉林3,孙爱生3,王 煜4( 新疆库尔勒 841000; 南昆明 650020; 川成都 610500; 疆克拉玛依 834000)摘 要:裂缝性致密气藏为典型的窄安全密度窗口地层 。常规钻进过程中时常发生井漏、 溢流和漏喷同存等复杂情况,钻井时效低,井控风险大 。为解决这一技术难题,在 开展了精细控压钻井作业:通过井下环空压力的监测,地面节流设备自动调整回压,实现了对井底压力的实时监测和精确控制;及时发现并快速控制了钻进过程中的溢流 、漏失情况,极大地降低了井下复杂时间和井控风险,储层保护效果良好,圆满地完成了作业任务 。关键词:裂缝性致密气藏;精细控压钻井;井底压力;现场应用献标识码: A 文章编号: 16732014) 07of in 41000, 50020, o., 34000, he is In to in 5. By 3 卷 第 7 期2014 年 7 2014精细控 压 钻井技术就是在钻井作业过程中对井眼环空压力精确控制,以实现安全、 高效钻进的技术[1]。其技术核心是一套 精确的压力控制系统,它基于井下环空压力剖面的测 量结果,通过回压补偿装置和自动节流管汇实现对井 底压力的精确控制 。利用精细控压钻井技术可以很好地解决裂缝性致密气藏钻井过程中存在的漏失 、溢流 、溢漏同存等井下复杂情况,以实现裂缝性致密气藏中的优快钻进[2]。1 裂缝性致密气藏的工程地质特点裂缝性致密气藏属于典型的窄安全密度 窗 口地层,钻井过程中普遍存在漏失 、溢流 、溢漏同存等井下复杂情况,且部分储层存在高压,含硫化氢等情况,井控风险较大[3]。钻井施工的主要难点有:( 1) 井 下 摩阻扭矩问题比较突出,难以持续有效钻进 。同时,随着水平段井眼轨迹的延伸,循环压力损耗增加,井底流动压力增大,容易引起井漏等井下复杂情况 。( 2)安全钻井液密度窗口窄,部分井段漏失压力系数与地层孔隙压力系数几乎相等 。在欠平衡作业过程中地层流体会从裂缝进入井筒,而钻井液会去补偿地层流体流出的空间,从而造成漏喷同存的情况发生。 此外,重力置换效应会造成钻井液大量漏失[4],造 成 井下复杂情况。( 3)常规钻井技术难以有效保护储层,由于该类储层裂缝发育,钻井液极易沿着裂缝向气藏深部侵入,造成难以逆转的储层损害,导致后期开发难以获得高产量。2 精细控压钻井原理精细控压钻井就是对井底压力实施精 细控制,保证其始终位于安全钻井液密度窗口之内 。井底压力为钻井液静液柱压力、 环空摩擦阻力和井口回压之和,通常情况下只有井口回压可以迅速改变[5因此,精细控压钻井就是通 过改变井口回压来实现对井底压力的精细控制 。精细控压钻井在实施过程中,采用低密度钻井液体系,通过随钻环空压力测量短节实时监测环空压力剖面,并通过流量计精确计量钻井液的出口和进口流量,以判断井下情况,采用回压补偿装置 、自动节流管汇提供井口回压,保持井底压力稳定。( 1)如作业过程中存在漏失 。此时精细控压钻井系统将通过减小排量 、调节节流阀开度或者减小回压值的方法重新平衡地层压力。( 2)若出现溢流 、气侵的情况,控制系统将向相关作业人员发出警报,并自行计算重新平衡地层压力所需要的回压增量,并依据计算结果来调节回压泵及相应的节流设备,以达到控制井底压力 、安全钻进的目的。( 3)停泵后,循环摩擦阻力消失,井底压力降低 。此时回压泵开启以弥补循环摩擦阻力,实现平衡地层压力的目的。3 现场应用是一口开发井 , 井身结构(见表 1) 。该井目的层为裂缝性致密气层,安全钻井液密度窗口窄,易发生井漏、 井涌、 又涌又漏等复杂情况,井控难度大,难以钻达设计地质井深。 针对上述问题,决定在该井五开井段采用基于精细控压钻井技术,降低井控风险,减少非生产时间,实现优快钻进。表 1 础数据五开井段钻具组合 : Φ152.4 头 +Φ120 °高温螺杆 +Ф120.7 形止回阀 ×2 只 +( mm×m) 套管顺序 /( mm×m) 水泥返深 /08× 003 103 3 ×5 /唐 斌等 精细控压钻井在裂缝性致密气藏中的应用第 7 期 5图 2 井底压力波动图Φ89 磁 抗压钻杆 +温) +Φ89 杆( 18°) ×400 m+Φ89 重钻杆 ×300 m+Φ89 杆 ×900 m+配合接头 +Φ139.7 杆( 18°) ×若干 +箭形止回阀 +Φ127 杆( 18°) ×50 m+箭形止回阀 +Φ127 杆( 18°) +箭形止回阀 +Ф165 旋塞 ×1 个 。井液漏失控制精细控压钻井技术实现了窄安全密度窗口地层的钻进,避免了井下复杂情况,降低了钻井液的漏失量(见图 1),大大节省了钻井成本 。图 1 侵监测与控制4 月 21 日 11: 00 钻 进 至 5 179 m(钻井参数:钻压30 量 16 L/s,泵压 16 矩 30~32 kN·m),井下压力失衡发生了气侵,井底侵入的气体经过一个迟到时间后返出井口,泥浆池液面突然增长 21 进口 泥 浆密度 g/ 口 g/ 口 回压调整为 4 11:10 回压调整为 力较高,并开始节流循环排气,其间于 11:38 点火成功,继续控制回压在 5 火钻进。 此时井底压力略微大于地层压力( 随后气侵量减少,泥浆池液面趋于稳定。 期间井底压力波动(见图 2) 。循环出流体经气液分离器后,点火 1 次,火焰高度为 m。泥浆池液面稳定后,维持井口回压 续控压钻进。层保护效果储层保护方面 。五开水平段作业过程中,点火 12 次,焰高 m,共发现 5 层油气显示层 。完井后采用 5 嘴求产,产气 12×104m3/d。说明精 细控压钻井技术较好地解决了储层段钻进过程中因液相侵入带来的储层损害问题。300025002000150010005000漏失量/1 3 2:24 11:16:48 11:31:12 11:45:36 12:00:00 12:14:24 12:28:细控压钻井应用效果总结精细控压钻井在 先后完成了控 压 钻进 、接单根、 溢流监测等多项控压工况作业。 精细控压钻井系统实现井底压力的实时平衡,及时监测并控制了溢流 、井漏等复杂情况 。施工作业井段( 5 338 m),未出现严重的井下复杂情况,节约了钻井成本,缩短了钻井周期,达到了良好的储层保护效果,圆满地完成了预期作业目的。4 结论和建议( 1)精细控压钻井技术可 以保证地层压力和井底压力的实时平衡, 溢流 、漏失等复杂情况能够在早期及时发现,及时控制,大大提高了井控安全 。( 2)实施精细控压钻井技术可以灵活应对裂缝性致密气藏带来的漏喷同存问题,并已取得了良好的效果,建议进一步在该类地层中推广应用。参考文献:[ 1] 周 英 操,杨雄文,方世良,等 细控压钻井系统研制与现场试验[ J] 2011, 39( 4): 7 2] 韩继勇,韩金井 J] 2011, 5( 5): 47 3] 朱宽亮 . 南堡深层潜山水平井欠平衡钻井技术研究与实践[ J] 2013, 35( 4): 17下转第 22 页 )石油化工应 用 2014 年 第 33 卷6[ 4] 舒 刚 ,孟英峰,李皋,等 J] 2011, 39( 1): 6 5] 石林,杨雄文,周英操,等 J] 2012, 32( 8): 6 6] , , . C] J] 2007, 28( 2): 90 12] 王京印,贾江鸿,赵修太,邱广敏,南红刚,王东平 .高温酸化胶凝剂 研究[ J] 2007, 24( 2): 113 13] 张烨,谢红星,黄燕飞,于海云 .低聚合物加量胶凝剂的研究及在塔河油田中的应用[ J] . 新疆石油天然气, 2005, 1( 1): 68 14] 程巍,方波,卢拥军,杨青,曹丹红,罗少洁 .低分子量阳离子瓜胶凝胶体系的流变性[ J] 然科学版), 2007, 33( 5): 600 15] 郭明勋 .纤维素胶[ J] 2007, 27( 3): 155 16] 韩俊鹏 .纤维素的降解[ J] 2011, 34( 9): 28 17] 刘坤,宋新旺,曹绪龙,祝仰文 .生物聚合物黄胞胶驱油研究[ J] 2003, 11( 5): 30 18] 王汝磊 .黄胞胶与聚丙烯酰胺驱油条件研究[ J] 2012,( 1): 47 19] 方娅,马卫 .90 年代压裂液添加剂的现状及展望[ J] 1999, 27( 3): 42 20] 贾江鸿 .高温酸化用胶凝剂研究[ D] 国石油大学(华东), 2006.[ 21] 赵晓珂,孙铭勤,刘业文,刘朝霞 .国内外酸化用胶凝剂的发展及应用现状[ J] 2006, 8( 4): 1 22] 谭佳,杨兵,黄贵存,等 .高温胶凝酸体系室内评价研究与应用[ J] 2008, 37( 6): 510 结论( 1)通 过区块整体调驱技术研究和应用, 区油井含水上升幅度得到抑制, 区油层的水淹、 水窜被有效控制。( 2)整体调驱技术由两批次四个相邻井组同时实施,将水膨体颗粒与凝胶调剖剂体系有机结合,调剖驱油兼顾,调驱效果明显。( 3)复合型调剖剂体系通过室内实验评价,具有热稳定性高 、成本低 、抗温 、抗盐 、抗剪切能力好等性能,综合性能较高。同时原料易得,价格低廉,具有较好的推广价值。( 4)复合型调剖剂选用聚丙烯酰胺( 木质素磺酸钙( 过改性与接枝形成的新型化学剂作为母液,通过实验得出 佳加量为 , 佳加量为 。( 5)复合型调剖剂基本配方通过室内实验, 液最佳加量为 ,重铬酸钾最佳加量为 ,交联剂 佳加量为 。参考文献:[ 1] 高 玉 军,等 .高选择性乳化稠油堵水技术[ J] .油田化学,1997, 14( 3): 224-229.[ 2] 白宝君,等 .活化稠油堵水工艺技术研究及应用[ J] .石油勘探与开发, 1998, 25( 4): 96-99.[ 3] 张绍东 . 热采堵水调剖剂研究及应用[ J] . 特种油气藏,2001, 8( 3): 74-77.[ 4] 赵福麟 .采油用剂[ M] .东营:石油大学出版社, 1997: 28-51.[ 5] 纪朝风 .调剖堵水材料研究现状与发展趋势[ J] .石油钻采工艺, 2002, 24( 1): 54-57.!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!(上接第 3 页)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!(上接第 6 页 )石油化工应 用 2014 年 第 33 卷22
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