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攻堅克難推廣欠平衡鉆井技術

發布日期:2015-04-17  來源:中國石油新聞中心 瀏覽次數:546
核心提示:氮氣泡沫欠平衡鉆井是當前國際上已經成熟的一種鉆井新技術。其優點是靜液柱壓力低,漏失量小,攜屑能力強,對油氣層傷害小,保證
      氮氣泡沫欠平衡鉆井是當前國際上已經成熟的一種鉆井新技術。其優點是靜液柱壓力低,漏失量小,攜屑能力強,對油氣層傷害小,保證水敏性地層鉆井安全,可及時發現油氣層,提高單井產量。

自2006年大牛地氣田在水平分支井——DF1井使用氮氣泡沫進行欠平衡施工,至今共施工7口欠平衡工藝水平井,均見到較好油氣顯示。其中水平井DP14井首次在盒1儲層實現自然建產。大牛地氣田具有低壓、低滲、水敏等特點,應用欠平衡鉆井技術,能很好地解決氣田使用普通泥漿造成對產層污染的問題,欠平衡鉆井技術在水平井施工方面展現良好前景。

幾經波折,實現天然氣成果與成本壓縮雙豐收

由于大牛地氣田屬于典型的特低滲儲藏,現有2000多億立方米難動用的低品位儲量。只有解放這些儲量,才有望實現氣田持續增產、穩產。然而,動用這部分儲量的關鍵是要解決產量低、成本高的難題,欠平衡鉆井可以滿足解決這兩大難題的要求。

為驗證欠平衡鉆井對提高單井產量和降低成本的作用,2005年底,大牛地氣田首次運用氣體鉆井技術承鉆D12-1井,僅用20多小時就鉆完200多米儲氣層井段,機械鉆速比常規鉆井提高3~4倍,鉆井所用的流體是純液氮組成的循環介質,大限度地減少對儲氣層的傷害。

2006年底,華北分公司繼續探索欠平衡鉆井技術在水平井的應用,首次選用美國威德福公司的氮氣泡沫欠平衡鉆井技術施工水平分支井——DF1井,由于地層情況,該井未完成設計井深,但機械鉆速的提高和天然氣釋放效果得到進一步驗證。

2007年,華北分公司繼續探索適用大牛地氣田的欠平衡鉆井技術,選用比重較輕的無固相漂珠鉆井液體系,在DP3井、DF2井等水平井中試用獲得成功,對提高機械鉆速和儲層保護起到積極作用,其中DF2井目前日產氣2.5萬立方米。

2008年,華北局三普鉆井公司在施工的水平井DP14井,首次選用可循環氮氣鉆井技術,但終因出現井下復雜情況未能實現全程欠平衡鉆井,改用常規鉆井液后,欠平衡鉆井的意義大打折扣。

2009年初,華北石油局、華北分公司按照中國石化要求,確立水平段長在800米~1000米的水平井要在80天完成的目標。圍繞這一目標,他們成立以專家和技術人員組成的水平井工作組,現場解決水平井施工遇到的各種難題,快速決策每一步實施方案。

2009年9月施工的DP19井,進入水平段鉆進后,選用的氮氣泡沫欠平衡鉆井技術,在鉆至水平段幾十米便出現良好天然氣顯示,實現邊鉆進邊點火,目測火焰高達6米以上。

該井所用鉆井介質比重非常輕,可大限度地發揮機械鉆速的釋放,機械鉆速是常規鉆井液的3~5倍,鉆至1000米水平段長,僅耗時77.66天,已完全具備80天以內施工一口水平段長1000米的水平井的實力,并且顯示出水平井提速的大空間,實現天然氣成果與成本壓縮雙豐收。

氮氣泡沫鉆井獲得成功,促進大牛地氣田欠平衡水平井的快速發展,進一步驗證該鉆井技術比較適合應對難動用儲層。據悉,華北分公司在部署2010年工程計劃時,有意向增加多水平井施工份額,在擬定新增產能建設中,依靠水平井實現的建產占一半以上,欠平衡鉆井技術將呈現加廣闊的應用前景。

氮氣泡沫,實現水平井天然氣開采全過程清潔化生產

大牛地氣田天然氣儲層屬河流狀分布,儲層展布方向難以確認,儲層垂深位置會有變化,在實施水平井水平段鉆井中,常常會發生井筒軌跡脫離含氣儲層進入泥巖層的現象。進入非含氣的泥巖,不但造成無效進尺,井壁還極易坍塌引發卡、埋鉆具事故,非常危險。在運用常規鉆井液體系施工的水平井,一般都采取打水泥塞封堵無效的泥巖層井段,重新側鉆,使鉆頭回到含氣儲層鉆進。

DP19井選用的是氮氣泡沫欠平衡鉆井工藝技術,可大限度減少對儲層的污染,利于單井天然氣產量提高。在發生井筒軌跡脫離含氣儲層的情況下,如果采用打水泥塞的方法封堵無效井段,就會造成對儲層的重新污染而失去欠平衡鉆井的意義。遇到這種狀況,必須退出無效井段,在鉆頭懸空狀態下,利用單彎螺桿和地質導向儀器重新向其他方位側鉆出新井筒。這種方法可避免儲層污染,時效又高。

由于該井水平段采用的氮氣泡沫鉆井,裸眼井段無任何潤滑性,就好像鉆具在磨刀石上滑動,摩擦阻力和扭矩力都大,加之水平段較長、井眼尺寸小,直徑僅為89毫米的鉆具就像軟面條一樣躺在井底,脫壓現象嚴重,井口施加的鉆壓很難傳遞到鉆頭上,給懸空側鉆增加諸多困難。

施工井隊與勝利油田鉆井研究院DP19水平井項目組成員密切配合,詳細分析實鉆巖樣和隨鉆數據的變化情況,優選側鉆點,制定切實可行的側鉆技術措施,在水平段長500米和800多米處,井筒軌跡兩次發生脫離含氣儲層時,均采取懸空下切定向技術一次成功,豐富了氮氣泡沫欠平衡條件下懸空側鉆經驗。

懸空側鉆成功,就像在水平井主井眼內打分支,為大牛地氣田即將部署施工的水平分支井奠定基礎。同時,DP19井水平段全程實施欠平衡鉆井獲得成功,配合大牛地氣田新引進的不壓井作業裝置,實現水平井天然氣開采全過程清潔化生產。

推廣受限,攻克難關努力實現氣田的高效開發

DP19井在鉆達設計A點井深時,因地層變化回填側鉆重復進尺212.81米。水平段作業期間,井眼軌跡兩次脫離儲層鉆遇泥巖,被迫采取懸空下切側鉆技術,使井眼繼續沿儲層鉆進。共造成20多天無效時間,因此,準確預測儲層展布方向,對提高鉆井實效至關重要,這就對儲層預測技術提出高要求。

氮氣泡沫鉆井在水平段鉆進過程中,一旦施加較高的機械鉆速,會引起巖屑返排不及時,形成阻塞,影響錄井人員對巖性的正確判斷,鉆井的速度受到限制,這就要求與欠平衡快速鉆進相匹配的錄井技術以及加進的地質導向儀器,能夠準確判斷地層的巖性。

另外,氮氣泡沫欠平衡鉆井仍然存在風險大、成本相對高、不易消泡等問題,廣泛推廣受到諸多原因的限制。

如果能有效排除以上不利因素,形成成熟技術,運用氮氣泡沫欠平衡鉆井技術,水平井鉆井周期完全有可能控制在60天以內。投資成本會有較大幅度降低,對動用低品儲量保持持續增產、穩產,實現氣田的有效、高效開發產生深遠的影響。

 
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