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大港深层钻完井技术研究

作　者: 何义忠
导　师: 黄志强
学　校: 长江大学
专　业: 石油与天然气工程
关键词: 大港油田深探井提速钻完井技术
分类号: TE242.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

大港油田为了建设大油田,加快探井建设的步伐,2012年在大港地区部署了多口深探井,为了顺利完成油田的勘探部署,开展了大港深层钻完井技术研究,通过课题研究,形成适合大港深层地层特点的钻完井技术,不断提高大港油田的整体钻井技术水平和施工服务能力。本项目主要开展提高大井眼井段的钻井速度、应用复合钻井技术提高深探井钻井速度、优选适合地层岩性特点的钻头达到提高钻井速度的目的、井下事故复杂预防及处理技术、欠平衡钻井技术的现场应用等方面的研究。针对大港滨海地区深井目前及下步施工中存在的技术难点,通过对现有的先进、成熟技术的的集成应用,制定有效的技术措施,探索适合大港深井钻完井配套技术,预期建井周期缩短10%、月速度提高10%、机械钻速提高5%、事故复杂同比下降30%、固井质量100%,实现安全、快速和优质的钻探施工。项目以大港油区深井为工程依托,施工由渤海钻探第一钻井公司承担。根据研究进度,将项目划分为四个阶段,即项目启动、资料搜集阶段；现场施工、技术跟踪阶段；优化方案、现场试验阶段；完成试验、撰写报告阶段。总结2011年的深探井施工经验,针对2012年大港油田公司部署的深井进行了钻头优选、大井眼提速,使用螺杆复合钻进提速、预防事故复杂、欠平衡钻井等技术进行了现场试验和研究。完成了提高大井眼井段的钻井速度研究。分析总结了大港油区探井影响大井眼钻速慢的原因,在优选大尺寸钻头、优化水力参数、提高井底破岩机械能量、井眼的净化能力等方面进一步研究,提高了大井眼井段的钻井速度。完成了应用复合钻井技术提高深井钻井速度研究。加大螺杆配高效PDC钻头的复合钻进方式使用井段,提高了深层井的机械钻速。完成了适合地层岩性特点的钻头优选。大港油区深部井段的泥页岩和泥质砂岩等在上覆岩层压力的作用下变得非常致密,不仅硬度和密度增加,而且机械性能也从常压下的脆性岩石向塑脆性岩石或塑性岩石转化。通过对地层可钻性研究,确定深部地层可钻性极值,优选了不同层位的钻头型号。完成了井下事故复杂预防及处理技术。大港油区不同程度事故复杂的主要原因为钻井液性能和地层岩性不匹配以及泥浆性能不好造成掉块或沉砂过多、井壁失稳。针对这种现状,在钻井中控制好钻井液各项性能指标,加大泥浆投入,用好泥浆净化设备,保证良好的泥浆性能,满足携岩、润滑、防塌要求,确保井壁稳定、井眼畅通。完成了欠平衡钻井技术的现场应用。2012年进行欠平衡钻井4口,均为探井,实施地层为沙河街组。施工的4口井中,3口井在钻进过程中点火成功,实现了边喷边钻,达到了欠平衡钻井的目的。1口井实现了后效点火,有效地降低了钻井液密度,实现了压力控制钻井。海古101井四开4912-5173m井段采用P13531JG钻头钻完四开设计井深,具体参数如下：钻压30KN,转速70rpm,排量22L/s,立压14MPa。进尺261m,纯钻48.5小时,机械钻速为5.38m/h。实现一只钻头钻完四开进尺,减少起下钻时间。M1655SS钻头在滨27井取得了较好的应用效果,使用井段2904-3829m,机械钻速达11.42m/h,同比滨85井同井段机械钻速提高41.6%。通过开展事故复杂预防研究,事故复杂率同比2011年降低56%。通过开展提高大尺寸井眼的机械钻速研究,2012年四开井Φ444.5mm井眼平均机械钻速提高了60.77%,311.1mm井眼平均机械钻速提高了30.27%；三开井311.1mm钻头平均机械钻速提高了18.56%。通过对该项目配套技术整体研究方案实施,项目实施的11口井在平均井深增加了6.09%的前提下,平均建井周期缩短了15.24%,平均机械钻速提高了28.59%,平均钻机月速提高了22.85%,取得很好的成效。通过优化井身结构、减少大井眼尺寸进尺,强化钻井参数、提高井底破岩机械能量,强化水力参数、提高井底和井眼的净化能力等方式,使得大尺寸井眼的机械钻速有了大幅度提高。应用复合钻井技术提高探井钻井速度,f311.1井眼从定向开始,使用螺杆+MWD导向钻具组合,采用“滑动、导向”钻进技术,提高机械钻速,直井从二开开始直接使用导向螺杆,提高钻速,控制井眼轨迹。针对大港深层可钻性差的特点,对钻头进行了个性化优选,现场试验取得了很好的技术指标,加快了钻井速度。通过大港深层钻完井技术的研究,总结分析了近几年大港深探井钻井施工的资料,就提高大井眼井段的钻井速度、应用复合钻井技术提高深井钻井速度、优选适合地层岩性特点的钻头达到提高钻井速度的目的、井下事故复杂预防及处理技术、欠平衡钻井技术的现场应用等方面进行探索和研究,形成了适合大港深层的钻完井技术,有以下几点结论与认识。分析了解了2011年大港深层已完钻井基础资料,得出了影响钻完井周期、机械钻速的原因。通过优化井身结构、减少大井眼尺寸进尺,强化钻井参数、提高井底破岩机械能量,强化水力参数、提高井底和井眼的净化能力等方式,使得大尺寸井眼的机械钻速有了大幅度提高。通过复合钻井技术配套高效PDC钻头的推广应用,缩短了钻井周期,提高了机械钻速。针对大港油区深井机械钻速低,进行岩石可钻性分析及不同层位钻头优选,建立了岩石可钻性极值剖面,确定了明化镇、馆陶、东营地层和沙河街地层的优选钻头型号。通过欠平衡(控压)钻井技术在探井中的应用有效的保护了油气层,降低了事故复杂,提高了钻井速度。通过对该项目配套技术整体研究方案实施,项目实施的11口井在平均井深增加了6.09%的前提下,平均建井周期缩短了15.24%,平均机械钻速提高了28.59%,平均钻机月速提高了22.85%,取得很好的成效。

全文目录

摘要  4-7
Abstract  7-13
第一章绪论  13-16
  1.1 引言  13
  1.2 主要研究内容及技术指标  13
  1.3 完成的主要工作及取得成果  13-14
  1.4 关键技术的解决  14-15
  1.5 结论及建议  15-16
第二章深井国内外发展现状  16-20
  2.1 概述  16-17
  2.2 国外发展现状  17
  2.3 国内发展现状  17-18
  2.4 深井相关经济技术指标对比  18-20
第三章提高大尺寸井眼的机械钻速  20-26
  3.1 大港深层完钻井井身结构  20-21
  3.2 影响大井眼机械钻速原因  21-23
  3.3 提高大井眼尺寸机械钻速的方法  23-26
第四章应用复合钻井技术提高探井钻井速度  26-31
  4.1 复合钻进技术适应性分析  26
  4.2 复合钻进和常规钻井使用对比分析  26-28
  4.3 2012年复合钻进技术应用概况  28-30
  4.4 应用效果分析  30-31
第五章优选适合地层岩性特点的钻头  31-45
  5.1 钻头优选方法  31
  5.2 已完钻井钻头使用情况  31-32
  5.3 地层可钻性研究  32-43
  5.4 钻头优选结果  43-45
第六章井下事故复杂预防及处理技术  45-53
  6.1 深井在施工过程中主要难点  45
  6.2 根据施工难点,采取的主要技术措施  45-46
  6.3 2011年探井事故复杂统计  46-47
  6.4 事故复杂预防措施  47-51
  6.5 2012年事故复杂统计  51-53
第七章欠平衡钻井技术的现场应用  53-66
  7.1 实施欠平衡井的适应性条件  53-54
  7.2 满足储层保护欠平衡方式优选  54-55
  7.3 欠平衡方式优选方法  55
  7.4 现场应用情况  55-57
  7.5 欠平衡钻井作业注意事项  57-64
  7.6 结论  64-66
第八章结论  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-72
个人简介  72-74
附录1 经济及社会效益分析报告  74-76

大港深层钻完井技术研究

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