讲义五、主要钻井工艺技术.ppt

五、主要钻井工艺技术,5.1钻井提速技术5.2欠平衡钻井技术5.3水平井技术5.4深井钻井技术,,钻井速度是影响成本的主要因素之一。一口典型的油气井中，接近50％的费用用于机械钻进，50％的费用用于完井下套管、注水泥、测井等）。美国的研究与实践表明如果钻井效率提高一倍，总的钻井费用可以降低约25％。因此，钻井提速，是降低钻井成本、实现效益最大化并实现科学生产的首要追求。向钻井要速度、要效益，对于油气钻井发展和钻井公司核心竞争力的提高都具有重要的意义。,5.1钻井提速技术,,通常最好的情况,技术极限,可以减少的时间,,,,理论上最好的情况,通常损失时间,不可预见损失时间,建井周期,建井周期的技术极限,,间接提速,,直接提速,5.1钻井提速技术,,1、直接提速技术2、间接提速技术,5.1钻井提速技术,常规技术井身结构优化高效PDC钻头PDC井下动力钻具复合钻井高压喷射..\zj\喷射钻井d.avi优选参数钻井优质钻井液技术欠平衡钻井,新技术空气钻井、空气锤钻井技术垂直钻井技术超高压喷射钻井技术清洁钻井液技术VSI技术颗粒冲击钻井技术激光钻井技术,1、直接提速技术,,VSI（虚拟强度指数）优化方法,岩石虚拟强度指数VSI,,岩石真实强度指数（TSI）,钻头输出功,岩石破碎能,岩石真实强度,岩石虚拟强度,各种有关因素,,各种有关因素,,,,,,虚拟强度指数（VSI）f（钻压，转速，扭矩，机械钻速，钻头类型和尺寸）,岩石真实强度指数（TSI）≈地层抗压强度,最高效VSI≈TSI低效VSITSI,VSI（虚拟强度指数）优化方法,,,ExxonMobil公司应用VSI方法,VSI方法在不同国家应用效果,原理与特点,通过钻头喷嘴给高密度的颗粒加速，利用颗粒作为原始的切削机械，使水力能量能发挥更有效的作用。能够穿过常规钻头喷嘴尺寸的高硬度、高密度的球体被加速到很高的速度，这些微粒的质量速度足够高，当它们接触到岩石表面时，能够破碎并逐出小块岩石。通过破碎如此小体积的岩石能明显提高机械钻速。由于施加的接触应力远高于坚硬岩石的强度，通过微粒的猛烈撞击，硬岩石很容易被破碎，每一次撞击压裂都会分离小块的岩石。,颗粒冲击钻井（PID）技术,系统组成,PID钻头微粒加工与注射系统PIS微粒回收系统PPS,实验情况,实验时，颗粒以大约15gpm的流速传送到泥浆排量为450gpm钻井液流中，然后运送这些充满微粒的泥浆通过立管送到钻头，总流体中含大约3的微粒。系统进行了四次现场试验，取得了积极效果，同井段钻速提高150-350。,压力预测技术新型钻具套管钻井连续管钻井技术膨胀管单一井径技术NDS技术控压钻井技术,2、间接提速技术,ESD静态当量泥浆密度停泵ECD循环当量泥浆密度开泵,,,,,,,,ESD,ECD,,环空摩擦损失,,,NDS技术,,泥浆密度与地层破裂关系分析,无风险钻井系统（NoDrillingSurprise，简称NDS）由斯伦贝谢公司研发，它是一个综合的服务包，通过风险管理，对油井进行设计和实时处理，从而使井身结构最优化；从而可以及早发现事故复杂发生的预兆，及时采取措施，预防复杂与事故的发生。,NDS可以实现井眼稳定性控制孔隙压力控制漏失控制井眼摩阻控制套管柱合理化,NDS工作原理图,NDS技术是经验钻井向科学钻井的重大进步，提高了对井下状况的判断,DN204井应用NDS技术，提高了对窄泥浆密度窗口的认识，将泥浆密度从过去的2.28g/cm3降低到2.18g/cm3，大大降低了泥浆漏失，该井目的层段仅漏失泥浆86方，而迪那地区第一、二轮井平均漏失达1500方。从而降低了钻井复杂和风险，缩短了钻井周期，提高了钻井安全水平。,压裂破坏区,孔隙压力梯度,坍塌压力梯度剪切破坏，井壁垮塌掉块,泥浆密度,泥浆漏失梯度,破裂压力梯度,ECD,,,,,,,,,垮塌破坏区,应用NDS技术，合理选择钻井液密度是减少井下复杂、控制井漏的最佳手段,新疆油田在霍003井三开井段应用NDS技术，提高了对井下状况的认识，提高密度不再是防止卡钻的唯一措施，泥浆密度由原来的2.6g/cm3降至2.38g/cm3，减少了漏失和由此引发的水化坍塌，井漏次数和漏失量大幅度下降，大幅度减少了井下事故和复杂，缩短了钻井周期。,控压钻井（MPD）能够精确地控制井筒环空压力剖面，有效地实现安全钻井技术。解决高温高压、深水窄密度窗口安全钻井问题用于解决酸性介质环境下的安全钻井问题解决大位移井、长水平段水平井钻井过程中因过高的超平衡压力引发的钻井液对储层伤害问题,各技术之间的关系,控压钻井技术,,,,UBD,MPD,PD,旋转控制头气体控制放喷系统内防喷工具,常规钻井,,,窄窗口钻井,,,控压钻井技术,控压钻井技术,,当量循环密度降低工具通过降低环空流体的部分环空压耗和部分静液压力，达到降低当量循环密度的目。,控压钻井技术,,2006年俄克荷拉马州东南部油田的一口井试验。不使用当量密度降低工具时，井底压力当量密度为1.221g/cm3。使用工具钻进过程中，井底ECD1.113～1.137g/cm3，约降0.11g/cm3。,控压钻井技术,,地层孔隙压力,地层破裂压力,,5.1钻井提速技术5.2欠平衡钻井技术5.3水平井技术5.4深井钻井技术,欠平衡钻井技术特点,5.2欠平衡钻井技术,2008年，在各油田与各施工服务企业的共同努力下，欠平衡、气体钻井工作量大幅度增长，较2007年增加了35，圆满完成了210口井的年度任务。,,中国石油近年欠平衡钻井应用情况,5.2欠平衡钻井技术,近三年欠平衡钻井主要应用情况,5.2欠平衡钻井技术,邛西3井全过程欠平衡钻井的成功应用，带动了西南油气田欠平衡钻井的高潮，大大提高了四川盆地须家河储层的地质认识，开创了勘探的新局面。2008年，在合川～安岳地区须家河储层共实施欠平衡钻井28口，有效保障了该区勘探发现的需要。,四川盆地欠平衡钻井应用分布图,应用构造15个应用井数240口探明储量05年前600亿方06年后2300亿方,（1）欠平衡钻井的规模应用打开了四川盆地须家河勘探的新局面,5.2欠平衡钻井技术,（2）欠平衡钻井技术的应用，提高了火山岩储层保护水平,通过欠平衡技术，2008年又在西峡沟区块的马207井三叠系地层首次发现工业油气流，在马208井二叠系地层首次发现工业油气流。,储层特点低压易漏、储层易污染裂缝发育、易恶性井漏应对措施充氮气保护，欠平衡钻井,牛东地区欠平衡钻井基础数据表（投产井）,吐哈油田牛东地区,不同钻井方式井数所占比例,不同钻井方式产量所占比例,5.2欠平衡钻井技术,,长深平1井成功后，为减少污染、解放产能，吉林油田又在长岭气田分别针对营城组、登娄库组实施了两口欠平衡分支水平井长深平2、长深D平1。,长深1井与长深平1井欠平衡钻井效果对比,长深D平1井井身结构示意图,（2）欠平衡钻井技术的应用，提高了火山岩储层保护水平,5.2欠平衡钻井技术,（3）通过实施欠平衡钻井，潜山勘探取得重大突破,技术对策地层压力系数0.991.07目的层段采用0.920.93水包油、充气欠平衡或添加玻璃微珠来控制钻井液密度，优化技套下深，实现油层专打,地质效果继兴古7井通过欠平衡钻井首次在兴隆台太古界潜山发现油气之后，2008年通过欠平衡又在兴古12、兴古9、陈古2等井均取得良好的油气发现，兴古12井6mm油嘴自喷日产油44t，气1.22万方，揭开了兴隆台潜山潜山内幕。,欠平衡规模应用揭开了兴隆台潜山内幕,兴隆台潜山带2008年欠平衡井分布图,5.2欠平衡钻井技术,（3）通过实施欠平衡钻井，潜山勘探取得重大突破,技术措施针对文古3井目的层孔隙压力为0.97－1.03，应用0.89－0.90g/cm3的水包油钻井液，回压控制在2MPa。地质成果中途测试获日产油302.64方、气94643方，继长6井之后又一口欠平衡井在潜山获得高产，展示了潜山内幕油气藏的良好勘探前景。,华北古潜山勘探再获重大发现,文古3井三压力剖面,5.1钻井提速技术5.2欠平衡钻井技术5.3水平井技术5.4深井钻井技术,水平定向钻井原理演示,5.3水平井技术,中国石油2000－2008年水平井完成情况,近几年，中石油水平井应用规模、应用领域、应用效果、应用水平均实现了跨越式发展。,,5.3水平井技术,三降降低了开发钻井数降低了土地占用总量降低了开发操作成本,水平井已成为各油气田开发工作的重要抓手，经过几年推广，取得了“三提”、“三降”的显著效果；同时，规模应用也有力地促进了水平井技术的快速进步。,三提提高了新井单井平均日产量提高了储量动用程度提高了油藏的采收率,水平井、直井与平均单井日产量对比图,水平井与直井万吨产能建设井数对比图,5.3水平井技术,各类油藏水平井适用情况分析,5.3水平井技术,水平段最长广安002-H1井水平段长2010m，国内陆上水平段最长井。,完钻井深4055米，垂深1773.8米；水平段长2010米，用时27天；储层厚度13米，钻遇率82.74；正电胶中空玻璃微珠低密度钻井液。,5.3水平井技术,新疆油田有效解决了浅层疏松地层大尺寸井眼高造斜率、套管柱安全下入、井身质量等技术问题，钻成了国内水垂比最高的超浅水平井，提升了水平井的技术水平，也为高效动用一大批浅层稠油储量提供了技术手段。,,,斜深354m最大垂深126m,关键技术可循环加压装置钻具结构优化优质泥浆,超浅水平井技术为浅层稠油高效开发提供了有效保障,水平分支钻井原理演示,5.3水平井技术,分支水平井技术具有大幅度增加单井油藏泄油面积，从而提高油藏综合效益的作用。近三年的水平井规模推广中，分支水平井技术也取得了长足进步。目前，各油田共完成分支水平井70口，在辽河、新疆、大庆、吉林、大港、西南、冀东、长庆均已得到应用。,分支水平井技术继续得到推广,中国石油近年分支水平井应用情况,5.3水平井技术,2006年完成中石油第一口鱼骨分支井杜84－H238井。2007年累计完成鱼骨分支水平井18口。完成了杜32-兴H101Z六分支水平井。,累计注汽量增加了79.4，累计采油量增加了61.6，平均日产量增加了72.5,5.3水平井技术,新疆油田2007年鱼骨水平井实施效果统计,完钻6口井，平均日产油17.3t，是邻井水平井的1.7倍，是周围直井产量的4.4倍。,5.3水平井技术,2008年整体部署复杂结构水平井8口，目前完钻6口、投产6口。通过复杂结构水平井的整体实施，边台北潜山区块日产由实施前的42吨上升到218吨，采油速度由0.29％提高到1.0。边台潜山意义为辽河油田实现潜山难采储量的高效开发开辟了新途径，同时也创造了国内多项分支井新纪录，,关键技术水平悬空侧钻技术减阻降扭技术分支井眼轨迹控制技术分支重入技术,边台H3Z井身结构示意图,5.3水平井技术,辽河油田小35平1双分支水平井，利用两个分支分别开发小33和小35两个断块。两个分支共钻遇含油井段862.9米，控制石油地质储量85万吨，相当于8口直井的效果，投产后获得日产油气当量180吨,产量是同一区块直井的6-8倍。,辽河20分支鱼骨状水平井完钻,,静52潜山井位部署图,针对静52潜山区块由于储层裂缝发育程度低、物性差、直井开发效果差的技术难点，利用悬空侧钻技术、降摩减阻等技术完成了一口20分支水平井，钻井总进尺7587m，主水平段1002m、水平段总进尺4334m。创造了中石油多项水平井钻井纪录，为辽河油田实现潜山难采储量的高效开发开辟了新途径。,分支水平井演示动画..\zj\分支井演示flash.,长庆油田2006年实施了杏平1鱼骨井，该井是当时中国石油陆上分支数最多、累计水平段最长的一口分支井。主水平井完钻井深2768m，主水平段长1203m。共钻7个分支，水平段总长度3503m，全井累计进尺5068m，分支井段油层钻遇率87.7。,长北单一分支井的长度一般都在1000-2000米，多口井产量突破了百万方。CB12-1、CB5-1等井产量超过或接近200万方，实现了低渗气田的高效开发。CB12-1井两条水平段长分别为1969m和1946m，试生产初期产量170万方，中期产量200万方。,Shell长北天然气井采用分支井技术,大位移钻井取得实质性突破，海油陆采得以实现,关键技术旋转导向技术漂浮下套管优质泥浆减摩降扭技术,大港庄海8段块大位移钻井与油藏关系图,根据大位移井统计图可以看出目前庄海8区块大位移水平井在世界大位移水平井中的位置。,5.3水平井技术,技术难点油层厚度薄、有底水，井身轨迹控制要求精度高关键技术PeriScope15地质导向地质效果井眼轨迹始终控制在油层顶面以下0.5m内，陆梁24口井平均油层钻遇率达到了90.7，有效地避开了底水。,地质导向技术快速发展保证了复杂油藏高效开发的要求,2008年应用地质导向井数占总水平井井数的40.3，平均油层钻遇率87.4（较2007年又提高了2.8％）。地质导向技术为保证薄层、特殊油藏油藏水平井开发效果发挥了关键作用。,新疆陆梁区块陆2645地质导向应用情况,导向钻井特点,5.1钻井提速技术5.2欠平衡钻井技术5.3水平井技术5.4深井钻井技术,5.4深井钻井技术,中国石油近几年6500米以上超深井井数统计,近几年，随着钻井技术的进步，超深井钻井能力显著增强，安全钻成了一批高难度井。,近两年完成的典型超深井6500m,5.4深井钻井技术,气体钻井技术垂直钻井技术非常用井身结构技术桥浆、智能凝胶等各种堵漏技术控压钻井高温、高密度钻井液深井高效钻头深井特种钻具,应对深井主要措施,基本形成了应对超深井钻井的配套技术,剑门1井井身结构,钻井井深7009m钻井周期333d,须家河钻遇高压水层,密度2.42-2.46,被迫提前下入177mm套管。,149mm小井眼，井眼长达2006m。,剑门1井与邻近构造井的周期对比,克深2井实钻井身结构,,,,,,,,克深2井施工进度曲线,2007-06-19开钻,垂直钻井,,,,克深2实际和设计钻井施工情况,,,谢谢大家,