土库曼斯坦南约洛坦三高气井钻井工艺技术.pdf

一 3 0 一 ■ 技术交流 石 油 和 化 工 设 备 2 0 1 2 年 第1 5 卷 土库曼斯坦南约洛坦三高气井钻井工艺技术 蔡春林 ，高利华 ，李军平 1 ． 中石油川庆钻探土库曼分公司 ， 陕西 西安 7 1 0 0 21 2 ． 中石油川庆钻探钻采工程技术研究院，陕西 西安 7 1 0 0 2 1 [ 摘要]土库曼斯坦南约洛坦区块地质情况极为复杂，钻井事故频繁，钻井成功率极低。中石油川庆钻探土库曼分公司选 用x ％-P I C 钻头实现了高压盐膏层安全钻进，解决了盐膏层蠕变缩径等复杂问题，采用随钻堵漏和钻井参数配合双重防漏堵 漏措施，有效解决了产层的井漏问题，在该地区的钻井获得成功。 [ 关键词]土库曼斯坦；南约洛坦；石油气井；双芯P D C ；防漏堵漏；钻井工艺 1 地质特性与钻井技术难点 1 ． 1 地质特性 土库 曼斯 坦 南约 洛坦 区块 地质 条件 极 为复 杂上 部 O 4 0 0 m为粘 土、流沙 、含砂砾粉 砂岩 ，钻井易漏 、易垮塌 ；中部 4 0 1 2 4 0 0 m 为 石 灰 质 粘 土 和 硬 石 膏粘 土 ， 砂 泥 岩 、石 灰 岩 ；2 4 0 0 ～3 3 5 O m为深 灰色泥 岩 、泥板岩 ，底 部为石 膏及 盐岩层 。3 3 5 0 ～4 0 0 0 m井段 主要 以 硬 石 膏和盐 岩 为主 ， 同时盐膏层 中含 有 油气 ， 属异常 高压地层 ，最 高当量 密度为2 ． 3 4 g ／ c m ； 4 0 0 0 ～5 O 0 0 m以石灰 岩为主 ，孔 隙较发 育 ，产 层压 力 高 5 9 ． 4 ～6 2 ． 7 MP a ，并存 在 多套压 力 系 统 ，上 高 下低 ，压 力 窗 口窄 ；地 层 温 度 高 1 4 0 ～ 1 8 0 ℃ 、天 然 气 中硫 化 氢 含 量 高 4 ． 1 5 ～6 ％，属 典型的 “ 三 高” 即高压油气 井 、高含硫 油气井 、高危地区油气井 气井 ，钻 井液漏失井段 多，钻井难度大，施工风险高 。在 2 0 0 7 年中石油川庆钻探南约洛坦项 目中标 以前 ， 当地 和 外 国石 油公 司在 该区域 的钻 探成 功仅 为 4 0 ％，是世界公认 的钻井难度和钻探风险最大地区 之一。 表1 地层压力和温度 梯度 井段下边界的压力，M P a 分层 井段，米 地 层压 力 地层 破裂压 上覆岩石压 地温系 地层压力 破裂压力 岩石压力 温度℃ M P a／ l O O m 力M P a ／ l O O m 力M P a ／ l O O m 数 *C／ l O O m NQ 0 1 0 3 0 l _ 0 5 1 ． 7 8 2 ． 3 3 ． O 1 O ． 8 1 8 ． 3 2 3 ． 7 6 1 P 2 1 0 3 0 1 4 0 0 1 ． O 3 1 ． 7 6 2 ． 3 2 ． 4 1 4 ． 4 2 4 ． 6 3 2 ． 2 7 0 P 1 1 4 0 0 1 5 6 0 1 ． 0 4 1 ． 7 7 2 ． 3 2 ． 6 1 6 ． 2 2 7 ． 6 3 5 ． 9 7 4 K 2 k m - K 2 t 1 5 6 0 2 2l 5 1 ． O 3 1 ． 7 6 2 ． 3 2 ． 5 2 2 ． 8 3 9 ． O 5 O ． 9 9 0 K 1 S J 3 t t 2 2 l 5 3 3 9 0 1 ． O 7 1 ． 7 9 2 ． 3 2 ． 2 3 6 ． 2 6 0 ． 7 7 8 ． O 1 1 6 3 3 9 0 3 7 5 0 1 ． 9 7 2 ． 2 4 2 ． 3 1 ． 4 7 4 ． 0 8 4 ． 0 8 6 ． 3 1 2 l J 3k m 3 7 5 0 3 8 9 0 1 ． 2 6 2 ．0 8 2 ． 3 2 ． 1 4 9 ． 1 4 8l _ 1 2 8 9 ． 7 1 1 2 5 J 3 k m J 3 k 一 0 3 8 9 0 4 4 6 0 1 ． 2 6 1 ． 9 4 2 ． 3 2 ． 1 5 6 ． 2 8 6 ． 5 2 1 0 2 ． 6 1 3 6 J 1 ． 2 4 4 6 0 4 5 0 0 1 ． 2 O 1 ． 8 8 2 ． 3 2 ． 6 6 0 9 4 ． 0 l l 5 1 5 0 1 ．2井身结构 井深结构设计见图1 所示。 1 ．3 钻井技术难点 1 一开井 眼大，环空返速低 、钻屑量大、 携砂 困难 表层套管尺寸大 2 0 ” ，刚性强，下 套管困难； 2 二开裸眼泥岩井段长达3 0 0 0 m，井眼尺 寸大 ，钻井液携砂困难且井壁极易失稳； 3 三开 巨厚盐膏互层 4 0 0 m，盐层 的溶解 、塑性变形及硬石膏吸水膨胀造成井眼缩 作者简介蔡春林 1 9 7 4 一，男，甘肃宁县人，本科 1 9 9 7 年毕业 于石油大 学 华东 钻 井工程专业 ，工程 师。现从事钻 井 技术工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第1 1 期 蔡春林等 土库曼斯坦南约洛坦三高气井钻井工艺技术 一 3 ． 1 3 9 ’ ／ 8 ” l O 0 0 mm 钻头、 3 0 5 0 m 2 8 ’ ／4 ” q 7 3 0 mm 导管 t 3 0 ． 5 0 m ， 一 2 6 ” 6 6 0 ．4 mm钻头 5 0 0 m 2 0 ” q o 5 0 8 mm复台套管 x 5 0 0 m 悬挂器位 4 m l 7 ／2 ” 叫 4 4 5 m m 钻 头 3 6 4 5 m ／ ／ 8 ／8 ” 2 1 2 ．7 mln 钻头， 5 0 0 0 m 1 3 s ／ 8 ” 3 3 9 ．7 ram套管一 3 6 4 2 m ／ 6 5 J 8 ” 1 6 8 ． 3 套管 4 9 9 5 m ／ 。 ／l，1 ／／ ／ ／ 1 2 ／ 8 ” 3 0 7 ．9 mm 钻头 4 0 7 8 m 9 7 ／ 8 ”2 5 0 8 尾管 ， 3 4 4 2 ． 4 0 7 8 m 9 ／ 8 ” 套管回 按 0 3 4 4 2 m 图1 井深结构设计图 径 ；夹层中油气和高压盐水极易污染钻井液； 4 四开 目的层漏喷 同层 ，安全密度的控制 防漏 、防喷 十分困难； 5 土库曼 甲方提供的地质资料少 ，地层变 化大 ，准确卡层困难，给钻井带来极大风险。 1 ． 4 钻井技术措施 1 ． 4 ． 1 工程技术措施 钻井 工 艺突 出了下 述技术特 点 1 合理 制定技术措施 ，预防各种井下事故； 2 优化钻 具组合 和钻井参 数 ，做好 防斜 打直 工作 ； 3 良好 的防硫 除硫 特 性及 对钻 具采 取 防腐措 施 ； 4 一二开重点突 出钻具组合 ，做好防斜打直工 作； 5 岩膏层选用双芯钻头，防止缩径卡钻； 6 加强地质资料 的收集和对 比，做好 防喷和防 漏预案 。 1 ． 4 ． 2钻井液技术措施 1 一开采用低 固相聚合物体系 ； 2 二 开采用低 固相两性离子聚合物聚磺钻井液体系 ； 3 三开采用高密度饱和盐水聚磺钻井液体系 ； 4 抗高温保护储层堵漏钻井液体系 。 2现场施工 2 ． 1一开现 场施工 一 开的钻 具组合和钻井参数要满足防斜打直 的要求，保证表层套管一次下到底 1 钻导管采用高粘的坂土浆低排量钻进 ， 防止冲垮流沙层 ，保证 导管一次性下到位 ，并保 证导管完全封固流沙层； 2 钻表层 的钻进速度不宜过快 在2 天 以 上 钻完 ，低于2 天时下套管 困难 ，采取轻压 吊 打，并且进行倒划眼，导管脚出去l O m后将排量提 lJ 7 O L ／ s 以上 ，采用钟摆钻具组合和塔式钻具组合 6 根9 ” 3 11 6 根8 ” 钻铤 ，在第3 根和第4 根钻铤之间加 扶 正器 ； 3 早开泵晚停泵，泥浆性能要满足大井眼 下的携砂和悬砂要求； 4 表层完钻后起钻到井 口后用原钻具下到 井底通井一次，确保无遇 阻和下钻一 次性到底时 再充分循环后起钻下套管； 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 一 3 2 一 ■ 技术交流 石 油 和 化 工 设 备 2 0 1 2 年 第1 5 卷 5 适 当储备 白土含量为 1 0 ％～1 2 ％的稠浆 5 0 m 作为清扫液。有异常情况及井下 出现复杂情 况时做清扫液或完钻通井起钻稠塞子使用。 2 ． 2二开现场施工 二开井眼尺寸 大，裸眼段长 ，上部地层可钻 性好，是提高机械钻速和缩短建井周期的关键井 段。 1 二开钻进 要低钻压 4 ． 6 吨 ，高转速 9 0 ． 1 0 0 r p m，大排量，采用钟摆钻具组合和塔 式钻具组合，充分实现快速钻进和 防斜打直的 目 的； 2 早开泵晚停泵，在条件允许时尽可能开 大排量； 3 钻具组合中必须使用浮 阀，防止因泥浆 倒返引起堵水眼； 4钻 到2 7 0 O m左 右 ，起钻 对钻具探 伤一 次； 5 在井 深超过2 8 0 0 m以后 ，由于排 量 降 低 ，要适 当降低转速 7 0 ． 8 0 r p m，确保P DC 钻 头的复合片不会因冷却不够而烧坏； 6 一旦发生钻具事故，必须立即充分循环 处理泥浆，确保落鱼不被沉砂掩埋； 7 下套管前采用双扶通井 在第2 根和第 3 根钻铤之间加第一个扶正器，在第3 根和第4 根钻 铤之间加第 二个扶正器 ，循环后进行短起 下， 确保 在一 次性 下到 底 的情 况 下 ，充 分循环 后 垫 5 0 m 高粘泥浆 粘度1 5 0 秒左右 起钻下套管。 2 -3高压盐高层井段钻井施工 三开盐 膏层钻进重点是防止盐层 中的软泥岩 蠕动卡钻 。为此要严格执行盐膏层 打一退二划三 技术措施 即钻 1 m，提2 m，划3 边 ，简化 钻 具组合 只加 1 2 根8 ” 钻铤 ，使用双芯钻头 为 了解决领眼部分泥包 ，扩 眼部分 的水眼堵上2 ～ 3 图2 双芯钻头照片 个 ，并控 制钻 时在每 米 1 0 分钟 以上 ，每钻进 1 5 0 m短起一 次，执行有遇 阻就划 眼的措施 ，有 效防止了盐层蠕动、缩径卡钻风 险。在 1 0 2 项 目 中，没有一口井在盐膏层中遇卡。 2 ．4 储层井段钻井施工 四开是全井 中风险最大 的井段 ，既要解决第 八层 的坍塌 问题 ，又要做好第十层 的防漏堵漏防 喷工作 ，为有效解 决该 问题 ，在钻井过程 中不断 总结和完善了以下切实可行的措施 1 为有效解决第八层坍塌问题，在钻第八 层时采用的钻井液密度为1 ． 4 5 左右； 2 为防止第十层漏失，在钻 穿第八层后， 将密度逐渐 降到1 ． 3 6 左右，在第九层 中部加入封堵 性和暂堵性堵漏剂 ，含量达到6 ％～ 8 ％，排量降低 到 1 7 1 9 L ／ s ； 3 钻进 中控 制钻 时在每 米1 0 分钟 以上 ， 使用简单的钻具组合 1 2 根6 ” 钻铤 ，1 5 根加重钻 杆，钻压控制在5 t 以内； 4 为 了堵漏 ，四开 的钻头 不装喷嘴 ，并 在钻 到第 九层 下部 时 ，地 面配 制储 备有 效容 积 3 0 m 、浓度2 0 ％的桥浆 即利用地层漏失屏蔽桥 堵原理 ，搭配颗粒粗细不 同的堵漏剂配制 的堵漏 泥浆； 5 在第十层钻穿后，将密度和排量逐渐提 升上去 密度提 高到1 ． 3 8 N 1 ． 4 0 ，排量提 1J 2 4 L ／ S ，为后续 的电测和下套管固井作业打下坚实的 基 础 ； 6 在裸眼段下钻接立柱期间要活动转盘， 尽量减 少钻 具静 止 时间 ，同 时下钻控 制 下放速 度，严 禁猛提猛放 ，把地层压漏 ，若有遇阻立即 提起 来接顶驱往下划眼 ，若无遇 阻，最后两柱必 须开泵划下去； 7 裸眼段起下钻遇阻不得超过5 吨 ，超过 5 吨就接顶驱划眼 ，并在划 眼和倒划眼过程中必须 控制遇 阻吨位在2 吨以内，严密观察扭矩变化 ，严 防憋停顶驱，造成卡钻事故； 8 接立柱速度要快，做到早开泵晚停泵 ， 每柱钻完划眼一次，划眼时要控制速度 ，严防卡 钻 ； 9 发现井漏立即停钻 ，降排量循环观察 ， 如果漏速小于1 0 m ／ h ，就加大堵漏剂浓度到1 0 ％， 采取随钻堵漏 ；如果漏速大于 1 0 m ／ h ，若条件允 下转2 7 页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m