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柯柯亚致密砂岩气藏充氮气欠平衡钻完井技术

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柯柯亚 致密 砂岩 气藏充 氮气 平衡 钻完井 技术
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第 32 卷 增 刊2010 年 11 月石 油 钻 采 工 艺 32 2010文 章 编 号 : 1000 – 7393( 2010 ) 0063 – 03柯 柯 亚 致 密 砂 岩 气 藏 充 氮 气 欠 平 衡 钻 完 井 技 术张 彦 龙   王 建 毅   胡   挺   孙 新 江   杨 德 喜( 西 部 钻 探 工 程 有 限 公 司 吐 哈 钻 井 工 艺 研 究 院 , 新 疆 鄯 善   838202)摘要: 吐 哈 油 田 台 北 凹 陷 北 部 山 前 构 造 带 柯 柯 亚 区 块 致 密 砂 岩 气 藏 是 吐 哈 油 田 发 展 战 略 目 标 的 重 点 攻 坚 区 块 , 常 规 钻 井钻 速 低 , 探 明 储 量 和 保 护 储 层 效 果 差 。 文 中 论 述 了 采 用 充 氮 气 欠 平 衡 钻 完 井 技 术 解 决 该 区 块 钻 井 的 问 题 , 通 过 优 化 井 身 结 构 、钻 具 组 合 , 优 选 钻 头 、 钻 井 参 数 、 氮 气 注 入 量 , 在 确 保 井 下 安 全 的 情 况 下 最 大 程 度 地 释 放 储 层 能 量 , 起 到 了 保 护 储 层 和 探 明 储 量的 双 重 功 效 , 同 时 避 免 了 井 漏 , 缩 短 了 钻 井 周 期 。 在 柯 21 进 行 了 试 验 , 机 械 钻 速 同 比 提 高 欠 平 衡 钻 井 点 火 成 功21 次 , 投 产 后 采 用 Ø8 嘴 试 产 , 日 产 气 约 5× 104效 果 较 好 , 可 进 一 步 推 广 应 用 。关 键 词 : 柯 柯 亚 ; 充 氮 气 欠 平 衡 ; 致 密 砂 岩 气 ; 冻 胶 阀 ; 储 层 保 护 中 图 分 类 号 :     文 献 标 识 码 : o. 38202, in in of is in as in of on of of in of in 1 of Ø8 mm is to 0,000 is 柯 亚 区 块 下 侏 罗 统 致 密 砂 岩 气 藏 具 有 埋 藏 深度 大 、 压 实 作 用 强 、 大 套 砂 岩 夹 薄 层 泥 岩 、 薄 煤 层 等地 质 难 度 , 常 规 钻 井 存 在 地 层 研 磨 性 强 、 钻 速 低 、 探明 储 量 和 保 护 储 层 效 果 差 等 工 程 难 题 , 且 部 分 井 钻井 过 程 中 油 气 显 示 良 好 、 完 钻 投 产 后 无 产 能 , 针 对 这些 勘 探 和 钻 井 中 出 现 的 新 难 题 和 新 矛 盾 有 必 要 进 一步 研 究 解 决 , 从 而 推 动 该 区 域 勘 探 开 发 过 程 中 钻 井提 速 、 探 明 储 层 和 油 气 层 保 护 步 伐 , 提 高 勘 探 开 发 和钻 井 的 综 合 效 益 , 实 现 油 藏 可 持 续 开 发 目 标 。1  地 质 特 岩 性 特 征柯 柯 亚 构 造 位 于 丘 陵 构 造 带 西 段 , 整 体 为 一 近东 西 向 的 长 轴 背 斜 , 中 下 部 主 要 为 大 套 厚 层 灰 色 砂岩 和 灰 色 、 深 灰 色 泥 岩 互 层 ; 上 部 大 套 灰 色 砂 岩 夹 薄层 灰 色 泥 岩 , 偶 夹 薄 煤 层 , 顶 部 为 浅 灰 色 泥 岩 与 煤 层作者简介: 张 彦 龙 , 1984 年 生 。 2008 年 毕 业 于 中 国 石 油 大 学 ( 北 京 ) 石 油 天 然 气 工 程 学 院 石 油 工 程 专 业 , 现 主 要 从 事 欠 平 衡 钻 井 工 程 技术 研 究 与 现 场 技 术 服 务 工 作 。 电 话 : 0995 油 钻 采 工 艺   2010 年 11 月 ( 第 32 卷 ) 增 刊64互 层 。 砂 体 发 育 程 度 高 , 砂 层 厚 度 大 , 一 般 10~30 m,整 体 累 计 厚 度 超 过 200 m, 砂 岩 百 分 比 60%~80%, 横向 连 续 性 好 , 分 布 范 围 广 。物 性 特 征储 层 孔 隙 度 、 渗 透 率 偏 低 , 平 均 孔 隙 度 平均 渗 透 率 10储 层 敏 感 性 伤 害 严 重 , 为中 等 偏 强 水 敏 、 弱 碱 敏 、 中 等 盐 敏 、 中 等 偏 强 酸 敏 、 中偏 强 速 敏 储 层 。 储 层 属 于 异 常 低 温 、 正 常 压 力 系 统 。油 藏 温 度 为 40~50 ℃ , 气 藏 原 始 地 层 压 力 地 温 梯 度 /100 m, 压 力 系 数   钻 井 技 术 难 机 械 钻 速 低该 气 藏 埋 藏 深 度 大 , 三 工 河 组 气 藏 埋 深3065~3277 m, 气 柱 高 度 212 m; 八 道 湾 组 气 藏 埋 深3303~3786 m, 气 柱 高 度 483 m, 压 实 作 用 强 , 研 磨 性强 , 常 规 钻 井 机 械 钻 速 低 , 基 本 在 1 m/h 左 右 。井 下 易 发 生 复 杂 、 事 故地 层 砂 泥 岩 、 砂 岩 与 煤 层 相 互 交 错 , 易 出 现 井 眼缩 颈 、 井 壁 掉 块 垮 塌 等 复 杂 情 况 , 多 次 发 生 起 下 钻 电测 遇 阻 、 煤 层 垮 塌 卡 钻 等 事 故 ; 地 层 研 磨 性 强 , 钻 头易 出 现 疲 劳 损 坏 , 多 次 出 现 掉 牙 轮 事 故 ; 裂 缝 发 育 ,致 使 地 层 承 压 能 力 低 , 易 发 生 井 漏 复 杂 ; 多 年 注 水开 发 , 造 成 同 层 压 力 异 常 , 导 致 水 侵 , 常 规 钻 井 过 程中 经 常 发 生 溢 流 , 井 控 风 险 加 大 。 常 规 钻 井 过 程 中循 环 、 划 眼 频 繁 , 复 杂 、 事 故 处 理 次 数 多 , 时 间 长 , 钻井 时 效 低 。完 钻 投 产 后 无 产 能部 分 井 常 规 钻 井 过 程 中 油 气 显 示 较 好 , 完 钻 测试 且 经 酸 化 压 裂 后 均 无 产 能 。 常 规 钻 井 技 术 钻 至 煤层 与 砂 、 泥 岩 互 层 段 ( 井 深 m) , 地 层 承 压 能力 低 , 发 生 裂 缝 型 钻 井 液 漏 失 , 严 重 污 染 了 储 层 , 堵塞 了 油 气 运 移 通 道 , 油 气 无 法 渗 流 至 井 筒 。3  充 氮 气 欠 平 衡 必 要 性 和 可 行 性 论 充 氮 气 欠 平 衡 钻 井 的 技 术 优 势充 氮 气 钻 井 液 形 成 的 气 液 混 合 物 为 不 稳 定 两 相流 体 , 全 井 筒 基 本 上 是 以 液 体 为 连 续 相 、 气 体 为 分 散相 的 两 相 介 质 。 不 稳 定 气 液 两 相 流 体 的 优 点 是 : 地面 脱 气 较 容 易 , 脱 气 后 的 基 液 可 进 行 常 规 的 净 化 处理 、 循 环 使 用 ; 通 过 对 气 液 比 进 行 有 效 地 调 整 , 达 到控 制 静 液 柱 压 力 , 实 现 保 护 油 气 层 、 提 高 机 械 钻 速 、防 止 井 漏 的 目 的 。充 氮 气 欠 平 衡 钻 井 的 技 术 需 求实 施 充 氮 气 欠 平 衡 钻 井 可 以 有 效 解 决 井 底 压持 效 应 , 避 免 井 漏 , 解 决 钻 井 速 度 和 井 身 质 量 控 制 矛盾 , 减 少 储 层 污 染 , 释 放 储 层 能 量 以 保 护 储 层 和 探 明储 量 。充 氮 气 欠 平 衡 钻 井 的 可 行 性( 1) 井 壁 稳 定 性 。 井 段 属 正 常 压 力 系 统 , 井 控 难度 不 大 , 可 进 行 充 氮 气 欠 平 衡 钻 井 。( 2) 压 力 系 统 。 施 工 井 段 以 灰 色 砂 岩 和 灰 色 、 深灰 色 泥 岩 为 主 , 砂 体 发 育 程 度 高 , 砂 层 厚 度 大 , 一 般10~30 m, 横 向 连 续 性 好 , 井 壁 较 稳 定 。 可 进 行 充 氮气 欠 平 衡 钻 井 。( 3) 地 层 量 。 施 工 井 段 常 规 钻 井 过 程 中检 测 到 的 量 低 于 6 , 达 到 充 氮 气 欠 平 衡钻 井 作 业 指 标 。 可 进 行 充 氮 气 欠 平 衡 钻 井 。4  充 氮 气 欠 平 衡 钻 井 方 井 身 结 构常 规 钻 井 所 用 的 井 身 结 构 , 见 表 1, 充 氮 气 欠 平衡 钻 井 所 用 的 井 身 结 构 , 见 表 2。表 1  常 规 钻 井 所 用 的 井 身 结 构开 钻 顺 序钻 头 套 管水 泥 返 至井 深 / / 深 /m 直 径 / 段 / 00 ~300 0二 开 311 2500 ~2500 100三 开 216 3800 ~3800 2300表 2  充 氮 气 欠 平 衡 钻 井 所 用 的 井 身 结 构开 钻顺 序钻 头 套 管水 泥 返 至井 深 / / 深 /m 直 径 / 段 / 375 800 273 0~800 0二 开 241 3500 ~3500 700~24002700~3500三 开 800 127 3485~3500 套 管3500~3800 打 孔 管充 氮 气 欠 平 衡 钻 井 的 井 身 结 构 节 省 了 钻 井 周期 、 节 约 了 钻 井 成 本 , 同 时 降 低 了 欠 平 衡 钻 井 的 安 全风 险 , 更 有 利 于 实 施 三 开 充 氮 气 欠 平 衡 钻 井 作 业 ;悬 挂 筛 管 尾 管 的 完 井 管 柱 不 但 缩 短 了 完 井 作 业 步 骤和 周 期 , 便 于 更 早 地 投 产 , 同 时 为 油 气 井 后 期 改 造 提供 了 更 多 的 选 择 余 地 。钻 具 组 合Ø152.4 头 +Ø120 母 接 头 ( 330×310) +Ø120 形 单 流 阀 ( 311× 310) × 2+Ø120 铤 ( 311× 310) × 20 根 +Ø89 坡 钻 杆65张 彦 龙 等 : 柯 柯 亚 致 密 砂 岩 气 藏 充 氮 气 欠 平 衡 钻 完 井 技 术( 至 井 口 311× 310) +Ø120 塞 阀 ( 311× 310)+Ø120 形 单 流 阀 ( 311× 310) +Ø89 坡钻 杆 ( 311× 310) +Ø120 护 接 头 ( 311× 310)+Ø120 钻 杆 下 旋 塞 ( 311× 310) +Ø108 钻 杆 ( 311) 。氮 气 注 入 量根 据 孔 隙 压 力 、 漏 失 压 力 和 储 层 物 性 确 定 的 充氮 气 钻 井 液 当 量 密 度 约 为 g/以 基 浆 密度 、 预 测 产 气 量 、 钻 具 结 构 、 预 测 储 层 产 出 油 气 物 性 、地 温 梯 度 及 预 测 钻 屑 粒 径 等 参 数 为 依 据 , 应 用 欠 平衡 水 力 计 算 软 件 模 拟 氮 气 注 入 量 约 35~40 m3/ 合 钻 井 液 基 浆 性 能 、 泥 浆 泵 排 量 确 定 的 氮 气 排 量为 38 m3/此 时 循 环 当 量 密 度 为 g/ ,能 同 时 满 足 携 岩 要 求 和 储 层 保 护 要 求 。欠 平 衡 完 井利 用 冻 胶 阀 实 现 筛 管 完 井 , 具 体 操 作 程 序 如 下 :利 用 自 产 油 气 充 满 储 层 段 , 进 入 技 术 套 管 内 → 起 钻至 井 深 3000 m 左 右 → 利 用 2 部 水 泥 车 注 胶 → 顶 替→ 起 钻 至 冻 胶 顶 部 → 成 胶 → 循 环 钻 井 液 → 观 察 井 口压 力 有 无 异 常 → 下 筛 管 → 接 尾 管 悬 挂 器 → 倒 扣 → 下油 管 柱 → 破 胶 剂 破 胶 → 坐 油 管 挂 → 装 采 油 树 → 氮 气气 举 返 排 → 投 产 。悬 挂 尾 管 下 入 组 合 : Ø177.8 引 鞋( + Ø127 孔 筛 管 ( 满 足 目 标 层 ) + Ø127 压 盲 板 +Ø127 管 × 2 根 + Ø127 液 动 悬 挂 器 + Ø120 型 单 流阀 + Ø88.9 坡 钻 杆 ( 至 井 口 ) 。丝 堵 +Ø73 式 油 管 × 2 根 + 滑 套 +Ø73 式 油 管 × 59 根 + ( 喷 射 器 +Ø73 式 油管 × 3 根 ) × 14+Ø73 式 油 管 × 1 根 + Ø73 大 油 管 × 1 根 + 堵 塞 器 + Ø73 大 油管 ( 至 井 口 ) +Ø93 公 接 头 + 油 管 挂 ( 萝 卜 头 )+Ø73 大 油 管 × 1 根 。5  现 场 应 施 工 概 况该 技 术 在 柯 21 进 行 了 先 导 性 试 验 , 该 井 设计 井 深 3810 m, 完 钻 井 深 3698 m。 2010 年 2 月 10日 一 开 钻 进 , 钻 至 井 深 3614 m, 完 成 了 Ø177.8 套 管 作 业 。 三 开 实 施 充 氮 气 欠 平 衡 钻 井 , 钻 至井 深 m, 全 烃 值 、 套 压 迅 速 上 升 , 10 s 之 内全 烃 值 自 上 升 至 套 压 自 升 至 循 环 系 统 液 面 上 升 , 液 量 增 多6 火 炬 点 火 成 功 , 火 焰 高 达 7~8 m, 主 焰 呈 橘 黄色 , 底 部 夹 带 蓝 焰 , 外 围 伴 有 灰 黑 色 烟 雾 。 钻 至 井 深3698 m, 完 成 地 质 钻 探 任 务 并 完 钻 。在 井 深 3000 m 实 施 冻 胶 阀 欠 平 衡 完 井 作 业 , 成功 暂 堵 了 油 气 上 窜 。 在 完 成 坐 封 采 气 树 作 业 后 启 动了 2 台 套 制 氮 车 通 过 采 气 树 正 举 返 排 冻 胶 , 掏 空 压力 13 举 穿 压 力 泄 压 试 点 火 , 火 焰 高约 8~10 m, 呈 橘 黄 色 , 燃 势 凶 猛 。试 验 效 果该 井 三 开 充 氮 气 欠 平 衡 钻 井 井 段 698 m, 进 尺 m, 纯 钻 时 间 2807 录 井 统 计 ) ,机 械 钻 速 m/h, 较 邻 井 柯 21 井 同 比 提 提 速 效 果 明 显 ; 钻 进 施 工 期 间 多 次 点 火 成功 , 整 个 施 工 过 程 中 ( 正 常 钻 进 、 起 下 钻 、 打 冻 胶 、 下筛 管 、 下 油 管 、 气 举 返 排 ) 共 计 点 火 成 功 21 次 , 共 燃烧 时 长 达 6812 单 次 火 焰 燃 烧 最 长 时 长 达 1142 火 焰 最 低 2 m, 火 焰 呈 橘 黄 色 , 夹 带 蓝 焰 , 伴 有浓 烟 , 表 明 该 区 块 八 道 湾 组 致 密 砂 岩 层 有 可 观 的 天然 气 储 量 。 完 钻 试 产 后 , 日 产 气 约 5× 104  结 论 和 认 识( 1) 柯 柯 亚 致 密 砂 岩 气 层 采 用 充 氮 气 欠 平 衡 钻井 , 机 械 钻 速 、 钻 头 进 尺 及 钻 头 寿 命 均 有 大 幅 度 提高 , 对 于 解 决 柯 柯 亚 区 块 钻 速 慢 等 技 术 问 题 提 供 了一 条 行 之 有 效 的 途 径 ;( 2) 充 氮 气 欠 平 衡 钻 井 可 以 有 效 解 决 柯 柯 亚 致 密砂 岩 气 藏 常 规 钻 井 过 程 中 的 井 漏 问 题 , 减 少 储 层 污染 , 缩 短 钻 井 周 期 ;( 3) 充 氮 气 欠 平 衡 钻 井 在 柯 柯 亚 致 密 砂 岩 气 藏 开采 过 程 中 具 有 巨 大 的 发 现 和 保 护 储 层 优 势 , 应 加 大推 广 和 应 用 力 度 , 提 高 勘 探 开 发 的 综 合 效 益 。参考文献:[ 1]   杨 虎 , 王 利 国 . 欠 平 衡 钻 井 基 础 理 论 与 实 践 [ M] . 北 京 :石 油 工 业 出 版 社 , 2009: 98 2]   李 克 向 , 解 浚 昌 . 钻 井 手 册 ( 甲 方 ) [ M] . 北 京 : 石 油工 业 出 版 社 , 1990: 265 3]   陈 庭 根 , 管 志 川 . 钻 井 工 程 理 论 与 技 术 [ M] . 山 东 东 营 :中 国 石 油 大 学 出 版 社 , 2006: 46 4]   金 衍 , 陈 勉 , 卢 运 虎 , 等 . 一 种 气 体 钻 井 井 壁 稳 定 性 分 析的 简 易 方 法 [ J] . 石 油 钻 采 工 艺 , 2009, 31( 6) : 48 收 稿 日 期   2010编辑 薛改珍〕
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