海拉尔地区钻井提速设计优化.pdf
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1、收稿日期 作者简介 李 兵()男辽宁盘锦人 大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院工程师主要从事钻井设计研究:./.海拉尔地区钻井提速设计优化李 兵(大庆钻探工程公司 钻井工程技术研究院黑龙江 大庆)摘 要海拉尔地区是东北地区的大型盆地之一具有较大的油气资源潜力 为满足国内能源需求进一步提高海拉尔地区钻井效率针对海拉尔区块易发生井斜、井漏、断层发育、地层研磨性强、可钻性差等地质特点通过对井深结构、钻头及钻具组合优选提速提效工具严选等方面进行优化设计与应用推广取得海拉尔地区平均机械钻速提高 平均钻进周期提高 的效果实现海拉尔地区钻井效率的提升关键词海拉尔区块井身结构井眼轨道钻具组合钻头钻井液中图分类
2、号 文献标识码 文章编号()海拉尔地区位于内蒙古自治区东北部属于“海拉尔内陆断陷盆地”地势东高西低地貌类型多样海拔高度为 相对高差 形成 个地质单元、谢尔塔拉东山 个构造台地以及“海拉尔盆地”构造台地以高平地为主盆地以低平地和河滩地为主地貌类型可分为低山丘陵、高平地、低平地和河滩地 海拉尔盆地的油气资源主要分布在下白垩统的断陷层系和上白垩统青元岗组和古近系的坳陷层系这两个层系分别是海拉尔盆地的主力油气生产层系和勘探潜力层系 下白垩统的断陷层系主要包括兴安岭群上段、铜钵庙组和南屯组上白垩统青元岗组和古近系主要包括大磨拐河组和伊敏组 为加大海拉尔地区的勘探开发进一步提高海拉尔地区钻井效率保证钻井安
3、全对海拉尔区块的地质特点进行分析并针对钻井难点进行优化设计 海拉尔地区钻井难点海拉尔区块预计发育大磨拐河组、南屯组、主探铜钵庙组、兼探塔木兰沟组和基底主要目的层为铜钵庙组该地区地层压力和坍塌压力正常泉头组破裂压力较低基底破裂压力存在不确定性地温梯度./()上部伊敏组地层为大段泥岩泥岩水敏性强遇水后容易发生水化膨胀导致井眼缩颈、堵环空泥包钻头和钻具引起泵压高甚至憋泵、起钻挂卡下钻遇阻等事故发生()易发生井斜层位多、地层倾角大、断层多海拉尔地区地层倾角一般为 部分地层甚至超过 易出现井斜超标或定向出靶等问题给钻井设计和施工带来很大困难()断层发育易发生井漏在大磨拐河组、南屯组、基底断层发育并且南屯
4、组底部地层破裂压力系数低为./施工中易发生井漏引发井壁失稳坍塌()研磨性强可钻性差机械钻速慢 海拉尔地区的地层多为砂砾岩或火山岩研磨性强导致钻进和取心机械钻速低同时易发生钻具疲劳断落事故()防斜打快矛盾突出 海拉尔地区的地层倾角大需要采用防斜技术来控制井身质量但防斜技术又会影响钻井速度造成防斜打快的矛盾 如果不采用防斜技术导致井身质量不达标增加后期纠斜的难度和风险如果采用防斜技术可能导致钻井速度降低延长钻井周期 年 月山东石油化工学院学报.第 卷 第 期 .钻井提速设计优化.井身结构设计针对海拉尔地区地质构造以及地质风险优化井身结构设计 根据地层压力、井壁稳定性、钻井液性能等因素合理确定井眼尺
5、寸、套管规格和固井方案减少套管段数 降低钻井成本 提高钻进效率 因此设计采用二层或三层井身结构直井一开钻进至伊敏组稳定地层 处封固上部不稳定地层 当下部地层的破裂压力系数较低时应做承压实验满足后续钻进要求 二开钻进采用阶梯井眼针对伊敏组钻遇大段泥岩泥岩遇水发生水化膨胀导致井眼缩径、进一步导致井壁坍塌这一问题使用 尺寸钻头钻穿伊敏组和大二段增加环空间隙保证井眼环空畅通避免缩径和憋压情况发生防止钻头发生泥包导致钻井效率降低后续使用.尺寸钻头钻进至预定井深 井身结构如图 所示定向井一开表套进入伊敏组 稳定地层处封固第四系、第三系、青元岗组 封隔浅水层流沙层提高井控安全性为安装井口防喷装置和悬挂套管提
6、供支撑满足后续承压试验需要二开采用阶梯井眼针对伊敏组大磨拐河组上部大段泥岩易水化膨胀缩径、易坍塌问题当造斜点较浅时使用 钻头钻至造斜点以上 造斜点较深时使用 钻头钻穿伊敏组和大二段增大环空间隙保证井眼环空畅通避免缩径、憋压、钻头泥包具体看地层埋深还可深下然后使用.钻头继续钻进至完钻当井深超过 、井斜角大于 或视平移超过 考虑到施工周期较长、摩阻扭矩大井斜角处于 的岩屑床堆积区返砂效果不好同时底部岩性致密钻具易疲劳易发生事故复杂为保证钻井安全采用三开井身结构二开下至靶点附近图 海拉尔地区井身结构.钻头及钻具组合优选大庆油田海拉尔区块地质构造复杂地层倾角大岩性多变单井纠斜平均损失 因此井斜控制难度
7、大常规钟摆钻具轻压吊打的方式无法满足防斜打快的需求因此有必要开展该区块井斜情况研究分析影响井斜的因素划分井斜高发区域和层位并有针对性地进行钻具组合选择提高钻进和纠斜效率保证钻井井身质量提高钻井效率根据岩石可钻性进行钻头优选具体参数如表 所示表 钻头优选层位岩性钻头南二段黑灰泥岩、灰色粉砂岩南一段泥岩、粉砂岩、砾岩南屯组地层断层发育倾角大存在砾岩使用(可搭配液动旋冲)复合钻头平均钻速为./铜钵庙组泥岩、粉砂岩、凝灰质粉砂岩、杂色砂质砾岩岩性多为砂砾岩可钻性差使用(可搭配液动旋冲)复合钻头平均钻速为./塔木兰沟组泥岩、玄武岩、凝灰岩、安山岩、砂质砾岩岩性多为火山岩可钻性差使用休斯敦非平面齿钻头(可
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