概要
针对苏里格气田精致气藏超长程度段程度井钻井完井历程中轮回泵压高、摩阻扭矩大、呆板钻速低、井眼洁净艰苦、完井套管柱下入艰苦等题目，剖析了超长程度段程度井钻井完井技能难点，停止了高效钻具和钻井设施优化建设、井眼轨道安排和井眼轨迹把持、程度段钻井提速和洁净，以及回旋导向钻井、强抵制光滑性水基钻井液和“回旋引鞋+套管”漂流下入等技能钻研，造成了苏里格精致气藏超长程度段程度井钻井完井关键技能。现场实验2口井，平衡井深m，平衡程度段长.5m，钻井周期50.93d，取患有很好的成果。个中，靖50-26H1井完钻井深m，程度段长m，创做了长庆油田井深最大和国内地上油气井程度段最长2项记录。钻研与实验效果讲明，该技能可为苏里格精致气藏高效勘测开辟供应技能支柱，也可为国内精致气超长程度段程度井平安高效钻井完井供应自创。
一、钻井完井技能难点
苏里格气田自上而下钻遇再造界第四系，白垩系洛河组志丹统，侏罗系平静组、直罗组、延安组，中生界三叠系伸长组、纸坊组、僧人沟组、刘家沟组，二叠系石千峰组、石盒子组、山西组，旷古生界石炭系本溪组、太原组，下古生界奥陶系马家沟组。遵循该气田的地层特性，为抗御产生井下毛病和井下繁杂情景，完结储层专层专打，收缩裸眼井段段长，低沉钻具摩阻和扭矩，最大限度蔓延程度段段长，采纳了“导管+三开”井身组织，其榜样的井身组织数据。
表1榜样的“导管+三开”井身组织安排数据
推广讲明，长程度段程度井做为最大储层来往（MRC）技能的一种首要形态，具备较好的现场成果。但由于程度段长，钻遇宗旨层物性差，泥质含量高，钻井液浸泡时候长，在苏里格气田精致气藏超长程度段程度井钻井完井历程中存在如下技能难点：
（1）轮回压耗高。采纳Φ.4mm钻头钻进程度段，井眼小，环空空隙窄，跟着程度裸眼段蔓延，轮回压耗慢慢抬高。程度段长度超出m时，环空当量轮回密度抵达1.54kg/L，泵压抵达28MPa，设施负荷重，对钻井设施和钻具功能请求较高。
（2）摩阻扭矩大，滑动效率低。程度段长度抵达m时，钻具摩阻～kN，扭矩12～16kN·m。跟着程度段长度的持续增大，钻具与井壁的摩阻扭矩大幅度添加，易致使钻柱产生屈折变形，无奈有用传送钻压，采纳惯例导向钻具组合在程度段钻进艰苦，滑动效率低，周期长。
（3）精致气储层呆板钻速低，长程度段钻进艰苦。精致砂岩储层物性差，泥质含量高，钻遇泥岩时呆板钻速低至1.95m/h，平衡呆板钻速惟有6m/h，严峻限制程度段加紧钻进。
（4）井眼洁净艰苦。因环空压耗高，排量受限，岩屑在井内运移速率慢，淹留时候长，易鄙人井壁堆积，造成岩屑床。为知足长程度段小井眼程度井的井眼洁净请求，排量与泵压的抉择成为关键；同时，岩屑床的存在也致使钻具与井壁之间的摩阻扭矩添加。
（5）程度段泥岩井壁平静性差。超长程度段穿行于二叠系石盒子组。由于石盒子组物性差，泥质含量高，存在泥岩夹层，超长程度段钻井周期长，浸泡时候长，更轻易致使泥岩段井眼失稳垮塌，造成井下毛病和繁杂情景。
（6）完井套管柱下入艰苦。在Φ.4mm超长程度井眼，套管紧贴下井壁，摩阻大，套管柱下入时候长达35~40h，下入难度较大，易产生套管粘卡。
二、钻井完井关键技能
1、钻具和钻井设施优化建设
针对长程度段程度井动工历程中摩阻扭矩大、泵压高的题目，并思考井眼洁净、井下毛病和繁杂情景管教手腕等要素，经过行使软件模仿剖析轮回压耗、抗扭及抗拉强度等参数，优选了钻具和钻井设施。
（1）长程度段的排量及泵压推断
安排Φ.4mm程度井眼长m，给定钻井液密度、排量、井深及钻具组织，行使软件计划不同尺寸钻具的钻具内压耗、环空压耗及轮回泵压，效果见表2。
表2Φ.4mm井眼中钻具在定排量下的轮回压耗
注：钻井液密度1.33kg/L，漏斗黏度70s，塑性黏度21mPa?s，回旋黏度计Φ读数为66、Φ读数为45；程度段长m，井深7m。
由表2可知，Φ.6mm钻杆在18L/s排量时的轮回泵压为30.26MPa，较Φ88.9mm钻杆的轮回泵压低34.9%，讲解Φ.6mm钻杆能够知足程度段激进钻进参数请求。
（2）双台肩钻具优选
针对长程度段轮回泵压高、摩阻扭矩大，钻具刺漏、疲困断裂等危险高的现实，优选双台肩密封高抗拉抗扭Φ.6mm钻杆（S钢级）。经过添加副台肩组织造成双台肩密封，该组织具备襄理上扣定位、担任轴向载荷及双面密封的功能，抬高钻具讨论抗扭强度及密封功能，干系参数见表3。程度段抗拉强度、抗扭强度校核情景离别如图1、图2所示。
表3不同扣型钻具参数
图1程度段抗拉强度校核图
图2程度段抗扭强度校核图
由表3和图1、图2可知，Φ.6mm钻杆（S钢级）的拉伸载荷为kN，最小抗扭强度为53.28kN?m，思考大钩载荷、扭矩和轮回压耗，以知足强度前提下尽大概低沉钻机负载为绳尺，采用该钻杆可在钻井泵负载理睬领域内抬高钻井排量，有用洁净井筒。
（3）钻井泵优选
跟着程度段长的持续蔓延，在排量必要的情景下，运用Φ.6mm钻杆，钻具内压耗、环空压耗也慢慢增高，为抬高钻井泵的平安性，采用3台额定做事压力为52.0MPa的F-1加倍型钻井泵，以知足“高泵压、大排量”激进钻进参数请求。
（4）高效钻井液净化系统建设
为保证钻井液功能的有用净化，遵循现实工况，该当配套高频次震荡筛、中速离神思、大排量一体机等高效钻井液净化系统。
2、井眼轨道安排和井眼轨迹把持
行使“空间圆弧+迭代求解”的三维程度井全井段井眼轨道计划模子，造成了“直—增—稳—扭方位增斜—稳—增—稳”的井身剖面。动工历程中遵循偏移距巨细，抬高造斜点高度，将上部造斜率由0°/30m增至3°/30m，抉择增斜扭方位，把持扭方位井段，尽大概在小井斜度下扭方位，滑动方位变动率把持在（4°~10°）/30m，井斜变动率把持在2°/30m左右。将下部斜井段全角变动率由12°/30m降至5°/30m，井斜角小于45°时，实钻造斜率略高于安排造斜率，斜井段动工历程中多滑动，保证中靶垂深上偏0.5m；井斜角为45°~60°时，少滑动，多复合微调钻进，抬高施功效率；井斜角大于60°后，钻具组合复合增斜率能抵达（4°~5°）/30m，以复合增斜方法为主，在入窗前50m把持井斜角在83°~85°，稳斜探气顶，觉察气层后实时调度井斜角至89°~90°入窗，保证井眼轨迹朴直，最大限度地降摩减阻。
程度段以复合稳斜钻进为主，把持全角变动率≤3°/30m，遵循动工段长抉择经济高效的井眼轨迹把持技能：程度段长在m内时，采纳“PDC钻头+螺杆钻具+MWD+水力震撼器”的惯例导向组合把持井眼轨迹；程度段段长大于m后退换回旋导向钻具组合把持井眼轨迹。
3、程度段钻井提速和洁净
（1）高效PDC钻头安排
石盒子组地层可钻性级值为5.3~5.6。基于此，从抬高钻头的抗研磨性、自锐性、导向钻进用具面平静性等3方面，对PDC钻头停止了天性化安排：采纳浅锥、双圆弧冠部表面同轨安排，五刀翼组织（3个长刀翼+2个短刀翼）安排，抬高钻头的导向平静性；优选入口耐磨性高、抗侵犯手腕强的新式Φ16.0mm主切削齿9颗、心部切削齿3颗，出刃高度6.0mm，切削齿遵照后倾角度14.0°~18.0°由钻头重心部位沿冠部从内向外次序安排，使切削齿吃入地层深，侵犯性强，呆板钻速高；同时，采纳高配比水力参数优化安排，选配3个Φ10.3mm喷嘴和2个Φ9.5mm喷嘴，钻头喷嘴压降1.83MPa，比水功率2.01W/m㎡，抬高钻头冷却成果及井底洗涤成果，防止井底反复切削形势。PDC钻头流场动力学数值模仿效果如图3所示，由其可知，井底最大漫流速率可达51.05m/s。
图3高效PDC钻头流场动力学数值模仿效果
（2）导向钻井效率抬高方法
针对三维程度井偏移距大、纠偏井斜角大、程度段长，钻进中摩阻、扭矩较大，托压严峻，用具面把持艰苦，钻压无奈有用传送至钻头，致使滑动呆板钻速低的题目，钻研提议了如下方法：在纠偏段和斜井段采纳Φ.1mm全液力脉冲自激水力震撼器，在程度段采纳Φ.0mm径向水力震撼器，这2种型号水力震撼器均具备低沉摩阻、平静用具面和抬高钻压传送效率等的功能，能够大幅度提导向钻井效率。
（3）井眼洁净成果抬高方法
1）井眼洁净用具呆板毁坏携砂。针对长程度段钻井历程中存在岩屑床致使钻井液通道变小、携岩成果变差、钻具摩阻扭矩增大、井下毛病和繁杂情景加多等题目，在钻柱中参预岩屑床清砂钻杆，行使其加厚段螺旋棱对岩屑床的呆板刮削及螺旋棱造成的非凡环空流场对岩屑颗粒的促使加快影响断根岩屑床。
2）钻具高转速扰动携砂。Φ.4mm井眼面积比率P-HAR值为1.50，遵循P-HAR＜3.25实用于小井眼，洁净小井眼时的最低志愿转速为60～80r/min，最志愿的携砂转速为r/min，将顶驱转速抬高至80r/min以上，行使钻具扰行为用将堆积鄙人井壁的岩屑带到上井壁高流速区，抬高井眼洁净成果。
4、回旋导向钻具组合
跟着程度段持续蔓延，采纳“PDC钻头+螺杆+MWD+水力震撼器”惯例导向钻具组合在滑动导向钻井时，摩阻大，托压严峻，调度井眼轨迹艰苦。为此，采纳了回旋导向钻井系统ATK-GT4G，构成了回旋导向钻具组合：钻头+回旋导向头+模块马达+OnTrak（衡量短节）+BCPM（双向通信短节）+上停止短节，理论造斜率（6°~8°）/30m，能够知足程度段钻井须要。同时，行使近钻头方位伽马成像和电阻率等参数，为抬高储层钻遇率及在储层中确切把持井眼轨迹供应引导。
5、强抵制光滑性水基钻井液
精致气藏超长程度段程度井面对降摩减阻、井眼洁净、泥岩井壁防塌和储层守护等方面的技能艰苦，请求钻井液必需完备强抵制防塌功能，杰出的光滑、携岩及流变性，以及储层守护功能。
经过室内实验改良，优选配制出了强抵制光滑性水基钻井液，配方为：1.5%~2.0%自然高分子降失水剂+3.0%白沥青+12.0%~15.0%抵制剂HCOOK+10.0%复合盐抵制剂CQFY-1+3.0%液体齐集醇+0.2%烧碱+0.15%黄原胶+3.0%储层守护剂+2.0%障蔽暂堵剂+4.0%高效液体光滑剂。该配方采纳HCOOK和CQFY-1抬高了钻井液密度，低沉了钻井液中固相含量和水的活度，巩固了抵制性，使得在程度段钻进泥岩时井眼平静，震荡筛返出砂样成型，不糊筛；经过复配运用齐集醇和高效液体光滑剂，在钻具、套管及井壁岩石表面上有用吸附了一层具备必要强度的、可低沉摩阻的光滑膜，可抵达低沉钻具摩阻、扭矩的宗旨；参预酸溶性储层守护剂和障蔽暂堵剂，巩固了钻井液的封堵性，改进了泥饼原料，低沉了滤失量，完结了强封堵防塌和储层守护两重成果。
6、“回旋引鞋+套管”漂流下入技能
针对程度段裸眼段长超出m时，下入临盆套管历程中摩阻大、不易下到安排井深的题目，采纳“回旋引鞋+套管”漂流下入技能。
（1）回旋引鞋
回旋引鞋由套管讨论、圆锥轴承、螺旋棱回旋头构成，螺旋棱回旋头具备自适应回旋功能。回旋引鞋装置于套管串的最下段，当套管投入程度裸眼井段，顺着井眼下井壁前行历程中碰到岩屑床或许小掉块，该引鞋在做使劲下，自行顺、逆时针调动方位晃动绕开遇阻物体，有益于套管成功下入；当创立轮回时钻井液顺着螺旋棱之间的水眼喷发出，反做使劲促使引鞋回旋头晃动，毁坏岩屑床及砂桥，使套管继承下入。
（2）套管漂流下入方法
为低沉下入的套管时摩阻力，在完井套管管柱中参预盲板式漂流接箍，行使漂流接箍将完井套管柱分为2段：第一段，从完井套管柱下端高承压浮箍到漂流接箍，下套管历程中无需灌浆，套管柱内充填空气，以节减套管串对井壁的正压力，进而低沉套管串与井壁的摩阻力；第二段，从漂流接箍到井口段套管柱，下入历程中须要延续灌浆，使套管柱内填充钻井液，保证上部套管串有充沛分量，促使下部套管柱下行，使套管成功下入井中。当套管下至安排井深后，延续向套管灌满钻井液，并憋压至击穿盲板安排压力，击穿盲板，延续灌钻井液，置换下部掏空段套管柱内空气，置换结束后小排量（10L/s）顶通高承压浮箍浮鞋，钻井液轮回返出一般后，遵照预订固井安排排量轮回管教钻井液至抵达固井动工请求。
（3）套管前的井筒谋划
1）行使钻具组合中的岩屑床清砂钻杆，采纳倒划眼起钻方法毁坏岩屑床，修理井筒。
2）采纳Φ.4mm牙轮钻头+×双母讨论+Φ.0mm平静器+Ф.7mm钻具止回阀+Φ.6mm加剧钻杆×2根+Φ.0mm平静器+Ф.6mm通俗钻杆×28根+Ф.6mm岩屑清砂钻杆1#+Ф.6mm钻杆15根+Ф.6mm岩屑清砂钻杆2#+Ф.6mm钻杆15根+Ф.6mm岩屑清砂钻杆3#+Ф.6mm钻杆的钻具组合，下套管前模仿套管串的刚度通井。
3）通井究竟后大排量轮回2周，短起下钻修理井壁、毁坏岩屑床，考证泥岩段井眼平静性，监测上提下放摩阻，保证井眼流畅无阻；若通井下钻无遇阻，短程起下钻究竟轮回1周后注光滑紧闭浆封程度段起钻，若通井下钻有遇阻，短程起下钻必需经过遇阻井段，遇阻段无反映后方可下至井底轮回注光滑紧闭浆。
4）程度段替入3.0%～4.0%液体光滑剂和6.0%～8.0%固体光滑剂复配造成的高效光滑紧闭浆，紧闭周全程度段，以低沉程度段的争持系数。
7、长程度段窄空隙固井技能
针对长程度段环空空隙窄，固井历程中摩阻大、动工压力高、顶替排量受限而顶替效率低等题目，经过优化水泥浆配方、采纳“紊流+塞流”复合顶替方法、套管居中等方法，来保证长程度段窄空隙固井原料靠得住。
（1）水泥浆体制优化
为抬高程度井固井后环空的有用封隔性，使程度井桥塞分段压裂后增高产量，在三开Ф.4mm井眼下Ф.3mm套管，采纳了一次上返固井工艺。针对窄空隙固井，环空空隙宽度唯一19.05mm带来的易淤塞、水泥环薄等题目，采纳了膨胀降失水水泥浆，其配方为G级水泥+巩固剂+降失水剂+增韧材料+缓凝剂+水，功能见表4。
表4膨胀降失水水泥浆的功能
注：1）抗压强度的测试前提，55℃/24h指55℃温度下老化24h，55℃/48h指55℃温度下老化48h；2）稠化前提为85℃/40MPa。
（2）“紊流+塞流”复合顶替方法
采纳漂流下套管技能，漂流接箍最大外径.2mm，环空空隙7.1mm，较套管接箍环空空隙小5.6mm，顶替动工压力高，易砂堵憋泵。为此，顶替历程中采纳“紊流+塞流”复合变排量顶替，把持井口压力，抬高顶替效率，抗御井漏、砂堵憋泵产生，保证固井原料。动工历程中只管使领浆、尾浆出套管时抵达紊流，采纳0.8m3/min排量替浆，抬高水泥浆顶替效率，在领浆经过漂流接箍环空段时低沉排量至0.5m3/min，用塞流顶替，低沉环空压力，低沉压漏地层、砂堵憋泵的危险。
（3）套管扶正技能
采纳一体化的Ф.3mm弓簧弹性套管扶正器，该扶正工具备组织强、与井壁点来往、行动阻力小、居中度高、可经过性强等特性。与惯例螺旋扶正器比，扶正成果好，过流面积较大，可大幅度减小下套管摩阻。程度段每2根套管放置1只该套管扶正器；投入直井段、斜井段技能套管内后，每3根套管放置1只该套管扶正器，保证套管居中度，防止浮现套管紧贴下井壁造成“宽窄边”形势，有用抬高水泥浆顶替效率和固井成果。
三、现场实验
1、总体实验成果
苏里格精致气藏超长程度段钻井完井关键技能在靖45-24H2井和靖50-26H1井停止了现场实验，动工历程中无井下毛病和繁杂情景产生，总体成果杰出。两口实验井的详细技能目标见表5。
表5实验井的技能目标
靖45-24H2井和靖50-26H1井平衡完钻井深m，平衡程度段长.5m，平衡钻井周期50.93d，平衡呆板钻速12.94m/h。个中，靖50-26H1井完钻井深m、程度段长m，创做了长庆油田最深井及陆上最长油气井程度段2项记录。
2、关键技能实验成果
（1）采纳前述井眼轨道安排技能，抬高造斜点，减小纠偏井段的最大井斜角，经过增斜扭方位方法把持扭方位井段全角变动率为6°/30m，将斜井段全角变动率由12°/30m降至5°/30m，摩阻低沉30%。井眼轨道优化安排先后的数据见表6。
表6井眼轨道优化安排数据
注：优化前剖面，指直—增—稳—降斜扭方位—稳—增—程度段；优化后剖面，指直—增—稳—增斜扭方位—稳—增—程度段。
（2）在靖45-24H2井和靖50-26H1井都采纳了“SF56H3型PDC钻头+螺杆钻具+MWD”组合停止钻进，单只钻头最高进尺m，呆板钻速11.73m/h，平衡单只钻头进尺m,平衡呆板钻速12.53m/h，较优化前呆板钻速抬高53.74%；斜井段运用Ф.1mm水力震撼器时的平衡滑动呆板钻速6.55m/h，较未运用该水力震撼器时的滑动呆板钻速抬高87.23%；程度段运用Ф.0mm水力震撼器平衡滑动呆板钻速4.39m/h，较未运用该水力震撼器时的滑动呆板钻速抬高.6%。
（3）为低沉程度段动工难度和钻井成本、抬高施功效率，分段运用了“PDC钻头+螺杆钻具+MWD+水力震撼器”惯例钻具组合与回旋导向钻具组合。回旋导向技能钻进参数：钻压50~80kN，转速85~90r/min，排量18~20L/s，泵压30～35MPa。运用井段最大全角变动率2.81°/30m、平衡全井变动率0.74°/30m，离别较惯例组合低20.93%和60.63%（见表7），井眼轨迹腻滑。完钻时下放摩阻30~45kN，扭矩18~23kN·m，与采纳惯例组合钻进m长程度段的摩阻扭矩相当。遵循近钻头伽马成像，靖45-24H2井和靖50-26H1井程度段砂岩钻遇率离别为%、99.3%，气层钻遇率离别为93.9%、98.0%。
表7惯例钻具与回旋导向钻具运用数据对照
（4）在长程度段运用了高效强抵制光滑水基钻井液，把持其密度在1.27~1.35kg/L，漏斗黏度55~65s，API滤失量2.5~3.5mL，高温高压滤失量8~12mL，含砂量0.2%~0.3%，塑性黏度22~35mPa·s，动切力10~14Pa，动塑比0.45~0.60。把持钻井液动切力不低于10Pa、动塑比不小于0.45，保证了钻井液的携岩成果，抵制了泥岩水化膨胀，有用低沉了摩阻扭矩，保证了程度段的平安高效钻进。同区块用不同钻井液时的通井摩阻、扭矩对照见图4。
（a）同区块用不同钻井液时的通井摩阻对照
（b）同区块用不同钻井液时的通井扭矩对照
图4采纳不同钻井液时的通井摩阻、扭矩对照
由图4可知：采纳不异的钻具组合通井时，钻具组合下至靖45-24H2井、靖50-26H1井程度段m处的摩阻离别为和kN，扭矩离别为12和14kN·m，与同区块采纳惯例钻井液动工时靖72-58H2井（程度段长m）的情景比拟，下放摩阻低沉32%~42%，扭矩低沉22%~33%。
（5）在靖45-24H2井和靖50-26H1井下套管时采纳了NDS盲板式漂流接箍，程度段下套管成功，摩阻低沉近50%。下套管以前，行使Landmark软件停止计划剖析，漂流接箍如下摩阻系数取0.5~0.7，技能套管内摩阻系数取0.2，钻井液密度1.35kg/L，对应浮力系数0.83。按此计划，靖45-24H2井漂流段长m时，套管下至宗旨场所后的井口悬重为.3~.9kN，下完套管现实井口悬重在~kN；计划可得靖50-26H1井漂流段长度m时，套管下至宗旨场所后的井口悬重为.3~.4kN，下完套管现实井口悬重~kN。悬重现实值与计划值根底吻合。
在靖45-24H2井和靖50-26H1井，完井套管柱下入摩阻对照情景如图5所示。
图5完井套管柱下入摩阻对照
由图5可知，靖45-24H2井、靖50-26H1井的完井套管柱下至程度段长m处时，下放摩阻离别为和kN，与同区块靖72-58H2井（程度段长m）的情景比拟，下放摩阻低沉38%~52%。
归纳
1、针对苏里格气田精致气藏超长程度段程度井钻井完井历程中轮回泵压高、摩阻扭矩大、呆板钻速低、井眼洁净艰苦、完井套管柱下入艰苦等题目，停止了高效钻具和钻井设施优化建设、井眼轨道安排和井眼轨迹把持、程度段钻井提速和洁净，以及回旋导向钻井、强抵制光滑性水基钻井液和“回旋引鞋+套管漂流”下入等技能钻研，造成了苏里格精致气藏超长程度段程度井钻井完井关键技能。2、在超长程度段程度井，经过配套管教方法，用强抵制光滑水基钻井液代替油基钻井液，能保险超长程度段的蔓延手腕。3、“回旋引鞋+套管”漂流下入技能、长程度段窄空隙固井技能配套运用，能低沉套管摩阻和下入难度，保险完井套管柱平安成功下至预期场所。4、倡议遵循钻井工程安排，在超长程度段动工早期协助运用回旋导向技能和近钻头方位伽马成像技能，精确把持井眼轨迹，使其穿行于有用储层中，并使井眼轨迹腻滑、储层钻遇率抬高，抵达抬高钻速、降摩减扭、最大限度蔓延程度段长度的宗旨。本文做家：史配铭，倪华峰，石崇东，王学枫，王万庆，屈艳平，文章由油媒方整治宣布，体例不做商用，仅用于技能调换，若有侵权，请干系小编节略。预览时标签不行点收录于合集#个