磨溪构造嘉二段钻井技术

磨溪构造嘉二段钻井技术

一、井液密度及地层影响快速勘探河流的主要因素有以下几个：1。多产层压力系数差异很大是该区域的主要矛盾。T2l3段地层存在异常高压气层和盐水层,通常钻井液密度达2.0g/cm3。②J1z地层易垮塌。③T3x层研磨性较强,钻速低,机械钻速普遍低于2m/h。④T2l含硫化氢达30g/m3。⑤T1j5、T1j4层属于膏盐层,对钻井液的污染较强。⑥T1j2层超高压。达到2.13～2.16g/cm3,钻开T1j2前必须下套管封隔上部低压油气层,减少井漏及压差卡钻事故;由于井身结构的限制,T1j2段只能采用小井眼钻进,在高密度条件下小井眼机械钻速极低。二、技术措施1.采用欠平衡钻井工艺(1)强化钻井参数。在钻进参数上,采用高钻压、高泵压、大排量、高转速等的强化钻井参数。Ø311mm井眼段:钻压为280～300kN;转速为80～90r/min;泵压为14～18MPa;排量50L/s以上。在Ø216mm井眼段:钻压为180～200kN;转速为80～90r/min;泵压为14～18MPa;排量30L/s以上。(2)优化钻具结构。针对磨溪构造不同井段地层特点,在不同井段采用不同的钻具结构。在Ø311mm井段,采用带减震器的塔式钻具组合。在钻铤上要求使用Ø228.6mm钻铤3柱+Ø203.2mm钻铤3柱+Ø177.8mm钻铤2柱,满足大钻压的要求,采用刚性较大的下部钻具组合结构对防止井斜和防止钻具疲劳破坏有利;在Ø216mm井段,钻遇T3x6—T2l4层时,采用带一只稳定器的大钟摆钻具组合,主要是为了防止井斜和PDC钻头的顺利入井;在T2l4至T1j3井段,采用光钻铤结构,使用PDC钻头,该段有较多的石膏层,要求带随钻震击器。(3)使用低密度钻井液体系,采用欠平衡钻井工艺提高钻速。在欠平衡和钻井液方面:在第二次开钻井段(Ø311mm井眼),在大安寨组以上地层,采用密度小于1.05g/cm3的无固相钻井液,在进入大安寨组前倒换成密度小于1.08g/cm3的聚钾石灰钻井液钻进,原则上尽量延长该段无固相、低固相钻井液的使用时间,增加抑制剂,防塌材料,搞好井控工作。在第三次开钻井段(Ø216mm井眼):采用密度小于1.05g/cm3的无固相钻井液,井口安装旋转防喷器的欠平衡钻井方法。钻遇油气显示时,通过控压循环排气,了解流体性质,如果气量不大,则采用欠平衡钻井方法进行钻进;若是盐水,且盐水量较大,则采用压井后继续钻进的方法进行钻进,以免盐水污染钻井液,否则一直采用密度小于1.05g/cm3的无固相钻井液钻至T2l1221。但以上两种方法,在进入T2l1111层后,需将钻井液密度提到1.30g/cm3左右,压住T2l1111层的H2S气体。(4)优选钻头类型。在第二次开钻井段(Ø311mm井眼),选用了江汉生产的HJ437或HA437和HJ517G或HA517G钻头快速钻过该段松软、易水化膨胀地层,从而减少钻井液的浸泡时间,避免了因泥页岩水化膨胀而导致井下复杂。第三次开钻(Ø216mm)井段,T3x6—T2l4层含有石英砂岩,研磨性较强,采用具有保径作用的HA517G或HA537G钻头。T2l4中部至T1j2332井段,通过总结原几口井使用8刀翼的PDC钻头的经验,选用了6刀翼的PDC钻头。(5)优选钻井液体系,增加钻井液的抑制性。长期以来在磨溪构造钻井中,Ø311mm井眼钻井液密度过高,严重制约了机械钻速的提高。分析原因有两点:一是磨溪构造气层多,从表层的1000m开始,到3000m左右有多个产层,不得不把钻井液密度提起来;二是由于泥页岩水化膨胀造成井下垮塌十分严重,为了防塌而提高密度。有的井在Ø311.2mm井眼钻井液密度就高达1.70g/cm3左右。针对高密度制约钻井速度的实际情况,在第二次开钻井段开始就使用无固相钻井液,采取控制无固相失水,增强体系抑制性和提高无固相黏度的办法来解决垮塌问题。在进入油气层前或井下有垮塌迹象时转换成低密度的低固相钻井液来快速钻过地层,防止地层恶性垮塌,即“以快制胜”。三、现场应用和效果1.聚合物低固相钻井液体系2005年2月16日开始第二次开钻井段为165～1720m,采用Ø311mm的HA437、HA517钻头和聚合物无固相钻井液,钻井参数:钻压为250～280kN,转速为70r/min,排量为50L/s,泵压为14MPa;钻至井深310m,井下开始出现掉块,为保护井壁,延长低固相的使用时间,现场及时加入RLC-101、改性石墨,将API滤失量控制在10mL以内;转盘出现蹩跳时,采用高黏度的胶液携砂,较好地解决了井壁掉块的携带岩屑问题,并根据井下情况及时转化钻井液密度为1.04～1.08g/cm3聚合物低固相钻井液体系。该井在井深1598m发生溢流,为了平衡地层压力,将钻井液密度提至1.15g/cm3。2005年2月27日钻达Ø244.5mm套管下深处1720m,加重钻井液至1.23g/cm3,充分循环起钻,电测、通井、下套管一次成功。该井段的平均日进尺80.94m,平均机械钻速9.66m/h。2005年3月7日第三次开钻井段为1720～2742m,采用Ø216mmHA517G钻头和聚合物无固相钻井液钻进,钻井参数为:钻压为180～200kN,转速为80r/min,排量为30L/s,泵压为15MPa。在274～3117m井段,采用G447LPDC钻头带螺杆钻进,使用聚磺钻井液体系,密度为1.26g/cm3,于2005年3月29日钻至固井井深3117m,将钻井液密度加至1.30g/cm3,充分循环起钻,电测、通井、下套管一次成功。该段的平均机械钻速4.34m/h,平均井径为227.8mm,平均井径扩大率为5.5%。2.安三矿3.4m2005年2月18日第二次开钻井段203～1694m,Ø311mmHA437、HA517G钻头,聚合物无固相钻井液,钻进参数:钻压为280～300kN,转速为80r/min,排量为50L/s,泵压为15MPa;钻至1384m遇井涌显示,关井不起压,通过循环排气后继续钻进至井深1520m,将体系转换为聚合物低固相钻井液,密度加到1.15g/cm3。2005年2月28日钻达固井井深1694m,将钻井液密度提至1.25g/cm3,充分循环起钻,电测、通井、下套管一次成功。该井段平均机械钻速8.15m/h。2005年3月7日第三次开钻井段1694～2284m,Ø216mmHA517G钻头,采用聚合物无固相钻井液钻进,钻井参数:钻压为200～220kN,转速为85r/min,排量为30L/s,泵压16MPa;钻至1894m遇井涌显示,关井求压(无固相钻井液密度1.05g/cm3)求得地层压力系数为1.31,用密度1.46g/cm3聚合物钾石灰钻井液100m3压井,压井后恢复钻进,并逐渐将密度由1.42g/cm3降至1.38g/cm3,井口控制回压2～3MPa,通过分离器点火,边喷边钻,由于火焰太高(8～10m)井口压力过大(3～5MPa),决定将钻井液密度提高至1.40g/cm3,井口控制回压1.5～2MPa钻进,在T3x4发现方解石,出现新的显示层,地层压力系数增加,将密度加至1.46g/cm3,但此时有层出现漏失,漏速为3～8m3/h,漏失钾石灰钻井液80m3,通过随钻堵漏后,钻至井深2052m,按甲方要求进行中测,产气8.29×104m3/d,盐水240m3/d。由于气产量大,且产水,在中测后,拆掉旋转防喷器用1.50g/cm3的钻井液继续钻进,钻至井深2284m,下GP446D的PDC钻头钻进,于2005年3月31日钻至3108m的固井井深,钻井过程中井下正常,通井、电测、下套管及固井一次成功;该井段的平均机械钻速为5.08m/h,平均井径238mm,平均井径扩大率为10.1%。3.磨溪构造机械钻速较低,钻井技术措施较重要。据见表1,2磨159井是在磨47、磨48的基础上,进行钻井施工的,2005年2月28日第二次开钻井段203～1708m,用Ø311mmHA437、HA517G钻头,聚合物无固相钻井液,钻井参数:钻压为280～300kN,转速为80r/min,排量为50L/s,泵压为14MPa;钻至井深1414m遇井涌显示,关井不起压,通过循环排气后继续钻进,由于每次接单根时后效严重,于是将体系转换为聚合物低固相钻井液,钻井液密度逐渐加至1.27g/cm3,2005年3月14日钻达固井井深1708m,钻井液密度加至1.35g/cm3,通过充分循环后,起钻,电测、下套管、固井较为顺利;该井段平均机械钻速为7.05m/h;由于在钻进时在井深1500m以前就将钻井液密度增加到1.2g/cm3,是导致该井段钻速较低的原因之一。2005年3月20日第三次开钻钻井井段为1708～2473m,采用Ø216mmHA517G钻头和聚合物无固相钻井液钻进,钻井参数:钻压为180kN,转速为75r/min,排量为30L/s,泵压为15MPa;钻至井深2096m遇井涌显示,关井求压,压力不高,用密度为1.13g/cm3聚合物钾石灰钻井液压井后,井口控制回压1.5～2MPa钻进,钻至井深2410m(T2l3)又遇显示,关井不起压,通过循环排气后,继续控制回压1.5～2MPa钻进。在井段2473～3094m用GP446D的PDC钻头,钻井液密度加到1.45g/cm3,2005年4月8日钻至3094m固井井深,钻井过程中井下正常,起下钻畅通,电测、下套管及固井顺利;该井段的平均机械钻速为4.17m/h。通过综合运用钻井技术措施、强化钻井参数,磨溪构造机械钻速有较大幅度的提高。磨溪气田不同井不同井段的钻速对比见表1,可以看到通过磨溪快速钻井技术措施在磨47、磨48、磨159井的运用,效果很明显。四、段外连续井段(1)在磨溪构造采用高钻压、大排量、高泵压和适当转速等强化钻井措施,极大地提高了磨溪气田的钻井速度。(2)在磨溪构造的第四次开钻井的钻井中,第二次开钻层段,通过加强钻井液体系的抑制性,确保良好的钻井液性能,实施无固相或低固相钻井液钻进,这是既能保证井下安全,又能提高机械钻速的有效措施。(3)第三次开钻层段的上半部(T3x6—T2l1221),采用安装旋转防喷器利用欠平衡钻井技术,使用无固相钻井液或较低密度的聚钾钻井液,能够较大幅度地提高钻井速度。(4)从平均井径扩大率分析,磨47井平均井径扩大率8.8%,磨48井为14.42%,说明磨溪构造地层普遍存在着井壁失稳问题,这种问题可以通过强化钻井措施(特别是加大排量携出垮塌物)、调整钻井液性能加以部分解决。(5)磨溪气田在T2l4—T1j3223层井段使用六刀翼PDC钻头(GP446D)