巴西BM-C-33区块深水优快钻井技术研究与应用

巴西BM-C-33区块深水优快钻井技术研究与应用

侯绪田;赵小祥;赵向阳;廖璐璐;鲍洪志;潘堤

【摘要】BM-C-33区块位于巴西Campos盆地,水深2600~3000 m,钻井设备要求高;盐膏层厚度200~2000 m,井身结构复杂;石英含量高导致硬地层机械钻速慢,窄密度窗口地层漏喷严重.由于深海油气田钻井风险高、开发成本大,迫切需要进行优快钻井研究降低开发成本.文章通过优选钻井平台等装备,确保了钻井作业效率和安全.通过优选钻井液体系及优化井身结构,解决了盐岩层蠕变和海底低温条件下易形成水合物的难题.利用涡轮+孕镶钻头等高效破岩技术,解决了盐下硅质碳酸盐岩(Lagoa Feia A组)可钻性差的问题.采用精细控制井底循环当量密度并配合有效的堵漏技术,解决了盐下碳酸盐岩储层Lagoa Feia B和C组的密度窗口窄的难题.巴西BM-C-33区块的应用结果表明,优快钻井配套技术大幅降低了钻井周期和成本,可以为国内深水钻井施工提供借鉴.

【期刊名称】《钻采工艺》

【年(卷),期】2018(041)002

【总页数】4页(P33-36)

【关键词】深水钻井;钻井平台优选;井身结构优化;水基钻井液;钻头优选;深水控压与堵漏

【作者】侯绪田;赵小祥;赵向阳;廖璐璐;鲍洪志;潘堤

【作者单位】中国石化石油工程技术研究院;中国石化石油工程技术研究院;中国石化石油工程技术研究院;西南石油大学"油气藏地质及开发工程"国家重点实验室;中

国石化石油工程技术研究院;中国石化石油工程技术研究院;中国石化石油工程技术

研究院

【正文语种】中文

BM-C-33区块位于巴西Campos盆地，水深2 600～3 000 m，分为PDA、SEAT和Gavea三个构造，盐膏层厚度的不同(200～2 000 m)导致盐下碳酸盐岩

地温梯度也略有不同，但三个构造所钻遇地层层系基本相同。BM-C-33区块钻遇复杂情况：下部地层机械钻速慢、密度窗口窄、井控问题引起的非生产时间和相关费用高、ECD高且难于控制、地层不稳定与井壁泥页岩膨胀及裂缝性盐下碳酸盐

岩储层安全钻井密度窗口窄、涌漏同存且漏失严重。本文基于技术难点，开展了钻井技术优化研究，应用表明，本文提出的优化技术大幅降低了钻井周期和成本，可以为今后国内深水钻井施工提供了借鉴[1-2]。

一、钻井难点分析

巴西RSB项目BM-C-33区块的作业水深已达到了超深水的范畴，水越深，所需

隔水管更长、钻井液容积更大、设备的压力等级更高，从而要求海上钻井平台具有足够的甲板负荷和空间存放隔水管、钻杆、套管以及其他散料等，以满足钻井施工要求。水深增加，深水恶劣的作业环境，使得起下隔水管、套管和钻杆耗费较长时间，钻井非作业时间增加，对设备的可靠性要求苛刻。

Lagoa Feia Reteiro盐岩层厚度大，盐岩层蠕变易造成套管挤毁，还会造成井眼

缩径而引发卡钻。另外海底温度低，会给钻井作业带来很多问题。如在低温环境下，钻井液的黏度和切力大幅度上升，会出现显著的胶凝现象，井筒中的天然气在低温及特定压力条件下会形成水合物，造成管线及井筒堵塞。在钻井液设计、固井水泥浆设计以及测试设计中都要考虑海水温度的影响，特别是海底的低温环境和沿程海

水的冷却作用[3-5]。

盐下硅质碳酸盐岩(Lagoa Feia A组)可钻性差，作业费用高昂，Lagoa Feia A组

碳酸盐岩孔隙度较低、硅质化严重，可钻性差，平均机械钻速为2 m/h以下。盐

下碳酸盐岩储层Lagoa Feia B和C组裂隙发育，孔隙度和渗透率均较高，属于目标储层，但由于该破裂压力较低，仅为1.5～1.76 g/cm3，而地层压力最高可达1.62 g/cm3，密度窗口最小时只有0.03 g/cm3左右，钻进过程中较易发生井漏、井涌等复杂情况，无论使用油基钻井液还是水基钻井液均无法克服该钻井复杂。

二、优快钻井措施

1.超深水钻井平台等装备优化

巴西RSB项目BM-C-33区块采用Ø244.5 m m套管为完井套管，开眼尺寸达到

了1 066.8 mm，隔水管尺寸Ø533.4 mm，长度近2 500 m，安装了浮力块进行减重，水下防喷器为2个环形加7个闸板，隔水管+水下防喷器的重量近900 t，静态作业载荷近1 000 t，第二代半潜式平台已经无法满足施工要求。结合作业区复杂的洋流条件及满负荷物资储备要求，优选了第七代钻井作业船M号。M号采用双井架，立根盒载荷可达1 200 t，具备足够的空间以及承载能力排立不同的钻柱组合，满足钻井需要，并且具备排立套管的能力，能够有效节约作业时间，其主井架静态大钩载荷达到1 134 t，完全满足超深水井下入BOP以及隔水管的载荷

需要；整个平台可变载荷达到了20 000 t，其储备物资的能力符合相关应急标准

的需要；平台配备6个动力定位系统，确保了复杂海况条件下钻井作业安全；考

虑到复杂海况下防喷器出现故障的几率加大，为了减少修理及停待时间，专门备用了一套防喷器系统[6-8]。

2.基于修正设计系数的深水井身结构优化

修正设计系数的井身结构设计方法是一种针对窄窗口的精细设计方法，全井段各类设计系数不再取某一固定数值，而是先根据经验估算值设计出初步的井身结构，自

上而下或自下而上依次为基础重新计算不同尺寸井段的各类设计系数，从而确定出新的安全钻井液密度窗口剖面，以此为基础设计出一套新的井身结构方案。本文仅以自上而下设计方法为例，介绍修正设计系数的井身结构设计方法，自下而上设计方法与其类似，其设计流程如图1，表1为优化后的井身结构。

图1 修正设计系数的井身结构设计流程图(以自上而下方法为例)

盐层较薄使用1#井身结构，盐层较厚使用2#井身结构。目前这套井身结构系列已在巴西RSB项目BM-C-33区块同类型井中被广泛采用，优化进程表明钻完井工

具尺寸的匹配性、破岩体积量、破岩效率及综合经济效益都被证明是最好的。

3.深水钻井液体系优化

巴西RSB项目BM-C-33区块地层以泥页岩、盐膏岩和硅质碳酸盐岩为主，钻井

液技术主要以防止泥页岩水化、盐膏层蠕变，盐下碳酸盐岩Lagoa Feia B组和C

组井漏为重点。导管段和一开采用海水钻进(1.03 g/cm3)；二开采用合成基钻井

液(1.12～1.14 g/cm3)；三开盐层段采用饱和盐水钻井液或合成基钻井液体系(1.32～1.55 g/cm3)；四开盐下碳酸盐岩储层段采用水基钻井液(1.07～1.15

g/cm3)。盐下碳酸盐岩储层在早期的一口井曾使用合成基钻井液，从6 228 m发生严重漏失，打水泥塞堵漏后强钻至完钻井深共漏失合成基钻井液2 548.61 m3，大大提高了钻井成本和非生产时效。体系效果没有达到预期，主要原因是合成基钻井液费用高、与之相配伍的防漏堵漏处理剂少，增加了堵漏的难度和处理时间，后期所钻的井改成了用水基钻井液来钻，钻井成本和非生产时效都大幅降低。

表1 巴西RSB项目BM-C-33区块优化后井身结构表序号开钻次序井段长度/m井深/m钻头尺寸/mm套管尺寸/mm套管下入深度/m岩性备注1#导管111．52872660．4钻头+1066．8扩孔器914．42869．34淤泥质土一开11173989711．2558．83977．37页岩二开

183****9460．38355．6×346．015806．38砂岩，砂泥岩，石灰岩，页岩等