顺北破碎地层微纳米封堵防塌钻井液技术研究与应用
塔里木盆地顺北区块超深井火成岩钻井液技术
塔里木盆地顺北区块超深井火成岩钻井液技术
金军斌
【摘 要】针对塔里木盆地顺北区块火成岩地层钻进中存在的井壁失稳严重、恶性漏失风险高、长裸眼漏塌同存、摩阻高和掉块卡钻等钻井技术难点,开展了钻井液体系配方优化研究。根据包被抑制剂对钻井液性能的影响试验、不同降滤失剂作用效果试验、复合封堵剂屏蔽封堵试验和复合润滑剂配比和降摩阻试验结果,研制了强抑制高封堵钾胺基聚磺钻井液。室内试验表明,火成岩岩样在该钻井液中的滚动回收率和线性膨胀率分别为96.07%和1.87%,钻井液能够抗5% NaCl和2%
CaSO4污染。该钻井液在顺北13井火成岩地层钻进中进行了现场试验,其二叠系火成岩地层平均井径扩大率仅为12.88%,复杂时效比顺北11 H井缩短了37.9
d;二叠系火成岩井段未发生漏失;辉绿岩地层平均井径扩大率比顺北1井降低了15.7百分点。室内研究与现场试验表明,强抑制高封堵钾胺基聚磺钻井液技术解决了顺北区块超深井火成岩钻井技术难点,可以在该区块进行推广。%Igneous
formations in the Shunbei Block of Tarim Basin are characterized by severe
instabili‐ty of bore hole walls ,higher risks of severe lost circulation ,the
coexistence of lost circulation and collap‐sing in long open‐hole
intervals ,high friction resistances ,bit sticking and other technical
challenges .Un‐der such circumstances ,research has been performed to
optimize formulas for drilling fluid systems .With consideration to the
塔里木盆地顺北地区二叠系随钻堵漏技术
塔里木盆地顺北地区二叠系随钻堵漏技术
肖绪玉;史东军;李国楠;于培志
【摘 要】井漏的发生不仅给钻井工程带来损失,也为油气资源的勘探开发带来极大困难.顺北地区二叠系火成岩发育,地层破裂,钻井时井下复杂主要表现为漏失.目前,该区块二叠系井漏现象频发,导致坍塌掉块,造成该区块井下复杂高发,给施工进度带来非常不利的影响.针对此问题,开展了顺北地区二叠系随钻堵漏技术研究,结合顺北1-1、1-5和1-6井的钻井实践以及二叠系地层特点,分析了该区块的二叠系钻进难点,总结了随钻堵漏技术具体的施工措施.为了应对地层可能出现较大漏失的情况,优选出了用于堵1、3和5 mm缝板的堵漏配方.
【期刊名称】《探矿工程-岩土钻掘工程》
【年(卷),期】2017(044)010
【总页数】5页(P37-41)
【关键词】二叠系;井漏;随钻堵漏;顺北地区
【作 者】肖绪玉;史东军;李国楠;于培志
【作者单位】中国地质大学〈北京〉,北京100083;中石化华北石油工程有限公司西部分公司,新疆轮台841600;中国地质大学〈北京〉,北京100083;中国地质大学〈北京〉,北京100083
【正文语种】中 文
【中图分类】TE254;P634.6 随着石油天然气勘探开发,井漏问题日益突出[1-3],井漏可能引起井塌、卡钻、井喷等其它钻井事故,给钻井工作带来了诸多不便。因此全面认识钻井堵漏技术的发展现状和关键技术,对解决工程中的实际问题有重要意义。目前,顺北地区二叠系井漏现象频发,导致次生垮塌甚至井下工程事故,造成该区块井下复杂高发,给施工进度带来了非常不利的影响。顺北地区二叠系火成岩发育,裂缝较多,所以渗漏严重。为确保安全快速生产,使钻井施工适应该地区井下的复杂情况,需要提出合理的有针对性的随钻技术对策。通过分析顺北地区漏失井和未漏失井的现场施工过程,总结提出了二叠系随钻堵漏施工措施和二叠系随钻堵漏钻井液维护措施,希望能对该区块同类井的随钻堵漏施工起到一定的借鉴和帮助作用。
顺北油气田鹰1井超深井段钻井液关键技术
◄钻井完井►doi:10.11911/syztjs.2019068
顺北油气田鹰1井超深井段钻井液关键技术
林永学, 王伟吉, 金军斌(中国石化石油工程技术研究院,北京 100101)摘 要: 鹰1井是顺北油气田的一口超深重点风险预探井,设计井深9 016.85 m(垂深8 603.00 m)。该井超深井段志留系柯坪塔格组与奥陶系桑塔木组等硬脆性泥岩地层、志留系裂缝性地层和奥陶系破碎性地层,在钻进过程中易出现井眼失稳、井漏、坍塌掉块等井下故障。为此,通过室内试验研究,分析了该井超深井段硬脆性泥岩地层井眼失稳机理、强压力敏感性裂缝性地层漏失原因及破碎性碳酸盐岩地层井眼失稳原因,应用“多元协同”井壁稳定基本理论,构建了SMHP–1强抑制强封堵钻井液,并制定了针对性强的防塌防漏技术措施。该井顺利钻穿大段硬脆性泥岩、裂缝性地层和破碎性地层,未发生井眼失稳及钻井液漏失,顺利钻至井深8 588.00 m完钻,创亚洲陆上井深最深纪录。现场应用表明,SMHP–1强抑制强封堵钻井液能够解决深部地层大段泥岩及破碎性地层的井眼失稳与漏失难题,为国内外深井超深井安全钻进提供了技术借鉴。关键词: 超深井钻井;井壁稳定;防漏;堵漏;钻井液;鹰1井;顺北油气田中图分类号: TE254 文献标志码: A 文章编号: 1001–0890(2019)03–0113–08
Key Drilling Fluid Technology in the Ultra Deep Section of Well Ying-1 inthe Shunbei Oil and Gas Field
LIN Yongxue, WANG Weiji, JIN Junbin(Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering, Beijing, 100101, China)Abstract: Well Ying-1 is an ultra-deep key investigative risk management pre-exploration well deployed by Sinopec inthe Shunbei Oil and Gas Field with designed well depth of 9 016.85 m (TVD 8 603.00 m). Drilling the welln encountereddownhole problems including wellbore instability, well leakage and borehole wall sloughing. They also easily occur in drillinghard brittle mudstone formations, such as the Silurian Kepingtage Formation and the Ordovician Sangtamu Formation. Forthis reason, laboratory studies have been carried out to analyze mechanisms contributing to the instability of large section ofhard brittle mudstone shale. As such, the reasons for leakage in the Silurian high pressure sensitive fissured formation, and thereasons for instability in Ordovician fractured formations. Based on the basic theory of “multivariate synergistic” wellborestability, the drilling fluid system SMHP-1 with strong inhibition and sealing capacity was constructed, and the technicalmeasures of mud loss and borehole wall collapse prevention were worked out. The well successfully drilled through a largesection of hard brittle mudstone and broken formation to a total depth of 8 588 m without borehole wall instability and drillingfluid loss, setting a record of the deepest onshore well depth in Asia. The field application showed that the drilling fluidsystem SMHP-1 could effectively solve the problems of wellbore stability and leakage in deep mudstone and brokenformations by strong inhibition and sealing capacity, and provide best practices for safe drilling of deep or ultra-deep wells athome and abroad.Key words: ultra-deep well drilling; wellbore stability; leakage protection; plugging; drilling fluid; Well Ying-1;Shunbei Oil and Gas Field
塔里木盆地顺北区块超深井火成岩钻井液技术 2
塔里木盆地顺北区块超深井火成岩钻井液技术
金军斌
【期刊名称】《石油钻探技术》
【年(卷),期】2016(044)006
【摘 要】针对塔里木盆地顺北区块火成岩地层钻进中存在的井壁失稳严重、恶性漏失风险高、长裸眼漏塌同存、摩阻高和掉块卡钻等钻井技术难点,开展了钻井液体系配方优化研究。根据包被抑制剂对钻井液性能的影响试验、不同降滤失剂作用效果试验、复合封堵剂屏蔽封堵试验和复合润滑剂配比和降摩阻试验结果,研制了强抑制高封堵钾胺基聚磺钻井液。室内试验表明,火成岩岩样在该钻井液中的滚动回收率和线性膨胀率分别为96.07%和1.87%,钻井液能够抗5% NaCl和2%
CaSO4污染。该钻井液在顺北13井火成岩地层钻进中进行了现场试验,其二叠系火成岩地层平均井径扩大率仅为12.88%,复杂时效比顺北11 H井缩短了37.9
d;二叠系火成岩井段未发生漏失;辉绿岩地层平均井径扩大率比顺北1井降低了15.7百分点。室内研究与现场试验表明,强抑制高封堵钾胺基聚磺钻井液技术解决了顺北区块超深井火成岩钻井技术难点,可以在该区块进行推广。
【总页数】7页(P17-23)
【作 者】金军斌
【作者单位】中国石化石油工程技术研究院,北京 100101; 页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,北京 100101
【正文语种】中 文 【中图分类】TE254+.6
【相关文献】
1.塔里木盆地玉科区块超深井膏盐层段套管损坏机理与防治措施 [J], 孙一流;陈勉;金衍;杨沛;卢运虎
2.顺北区块超深井钻井液技术 [J], 贺春明;黄华东;雷敏
3.牛东区块火成岩防塌钻井液技术 [J], 陈剑德
4.顺北油气田火成岩侵入体覆盖区超深井优快钻井技术 [J], 翟科军; 于洋; 刘景涛;
白彬珍
5.顺北超深井钻井液技术 [J], 雷敏
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顺北油气田鹰1井超深井段钻井液关键技术 2
顺北油气田鹰1井超深井段钻井液关键技术
林永学;王伟吉;金军斌
【摘 要】鹰1井是顺北油气田的一口超深重点风险预探井,设计井深9016.85
m(垂深8603.00 m).该井超深井段志留系柯坪塔格组与奥陶系桑塔木组等硬脆性泥岩地层、志留系裂缝性地层和奥陶系破碎性地层,在钻进过程中易出现井眼失稳、井漏、坍塌掉块等井下故障.为此,通过室内试验研究,分析了该井超深井段硬脆性泥岩地层井眼失稳机理、强压力敏感性裂缝性地层漏失原因及破碎性碳酸盐岩地层井眼失稳原因,应用\"多元协同\"井壁稳定基本理论,构建了SMHP-1强抑制强封堵钻井液,并制定了针对性强的防塌防漏技术措施.该井顺利钻穿大段硬脆性泥岩、裂缝性地层和破碎性地层,未发生井眼失稳及钻井液漏失,顺利钻至井深8588.00 m完钻,创亚洲陆上井深最深纪录.现场应用表明,SMHP-1强抑制强封堵钻井液能够解决深部地层大段泥岩及破碎性地层的井眼失稳与漏失难题,为国内外深井超深井安全钻进提供了技术借鉴.
【期刊名称】《石油钻探技术》
【年(卷),期】2019(047)003
【总页数】8页(P113-120)
【关键词】超深井钻井;井壁稳定;防漏;堵漏;钻井液;鹰1井;顺北油气田
【作 者】林永学;王伟吉;金军斌
【作者单位】中国石化石油工程技术研究院,北京 100101;中国石化石油工程技术研究院,北京 100101;中国石化石油工程技术研究院,北京 100101 【正文语种】中 文
【中图分类】TE254
顺北油气田位于新疆阿克苏地区和巴州交界处,属于断溶体油气藏,埋深超过7
300.00 m,最深达8 600.00 m,是目前世界上油藏埋深最深的油气田之一,具有超深、超高压、超高温的特点[1-2]。鹰1井是该油气田的一口重点风险预探井,目的是探索顺托果勒低隆北缘构造北三维区北西向、北东向断裂交汇处的储层发育特征、横向展布规律及含油气性,设计井深9 016.85 m,垂深8 603.00 m。顺北油气田超深井钻井实践表明,井深6 000.00 m以深地层极其复杂,面临一系列钻井难题:志留系柯坪塔格组和奥陶系桑塔木组等地层发育大段泥岩,水敏性强,井眼易失稳;志留系地层裂缝发育,压力敏感性强,漏失风险大;奥陶系地层破碎程度高、胶结差,易坍塌掉块,引起卡钻等井下故障。为此,笔者在分析大段硬脆性泥岩及奥陶系破碎性地层井眼失稳、志留系强压力敏感性裂缝性地层漏失原因的基础上,通过优选高性能封堵防塌剂、优化钻井液抑制性能等技术措施,构建了SMHP-1强抑制强封堵钻井液,并采取了相应的防塌、防漏及井壁稳定技术措施,保证了鹰1井超深井段钻井安全,顺利钻至井深8 588.00 m完钻,创亚洲陆上井深最深纪录。鹰1井的顺利完成,标志着中国石化8 500.00 m以上特深复杂地层钻井液关键技术取得突破,为超深油气资源的高效勘探开发提供了技术支撑。
顺北油气田辉绿岩地层井壁稳定钻井液技术
◄钻井完井►doi:10.11911/syztjs.2022041
引用格式:李凡,李大奇,金军斌,等. 顺北油气田辉绿岩地层井壁稳定钻井液技术[J]. 石油钻探技术,2023, 51(2):61-67.
LI Fan, LI Daqi, JIN Junbin, et al. Drilling fluid technology for wellbore stability of the diabase formation in Shunbei Oil & Gas Field [J].
Petroleum Drilling Techniques,2023, 51(2):61-67.
顺北油气田辉绿岩地层井壁稳定钻井液技术
李 凡1,2, 李大奇1,2, 金军斌1,2, 张杜杰1,2, 方俊伟3, 王伟吉1,2
(1. 页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室, 北京 102206;2. 中石化石油工程技术研究院有限公司, 北京 102206;3. 中国石化西北油田分公司石油工程技术研究院, 新疆乌鲁木齐 830001)
摘 要: 针对顺北油气田辉绿岩地层钻井过程中井壁坍塌失稳的技术难题,采用X射线衍射、扫描电镜、高压压汞、线性
膨胀、滚动回收率、三轴岩石力学测试仪等方法,研究了辉绿岩组构特征、理化性能,分析了岩石力学性能及钻具振动对辉绿
岩井壁稳定的影响。分析结果表明,微裂缝的弱面效应易诱发辉绿岩岩体井壁垮塌失稳,钻具的扭转振动、横向振动会对辉绿
岩井壁失稳产生较大影响。为此,对钻井液密度、封堵性能和携岩性能进行优化,形成了辉绿岩井壁稳定钻井液技术,并制定
了配套的技术措施。辉绿岩井壁稳定钻井液技术在顺北X井三开应用后,顺利钻穿厚22 m的辉绿岩,钻进过程中钻井液性能
良好,没有出现明显的复杂情况,起下钻正常,井段平均井径扩大率仅为6.0%。辉绿岩地层井壁稳定钻井液技术能够保证辉
绿岩井段的安全顺利钻进,井眼规则,对解决辉绿岩井壁失稳复杂具有较好的效果。
微纳米封堵技术研究及应用
8 钻井液与 完井 液 2015年3月
组地层脆性矿物含量高达60%以上,膨胀性黏土矿
物含量较低,基质微孔隙、微裂缝、层理发育,属于
典型的硬脆性泥页岩。其井壁失稳主要机理为:在井
底压差、毛细管力、化学势差等作用下,钻井完井液
滤液沿着微裂缝或层理面优先侵入,造成近井壁的孑L 隙压力增加,削弱了液柱压力对井壁的有效应力支撑
作用;滤液侵人引起页岩水化作用、水化膜“楔人”
作用,使微裂缝开裂、扩展、分叉、再扩展,相互贯
通,最后与主裂缝贯通,最后地层沿某一力学性质最
弱的裂缝发生破坏,造成井壁掉块等情况[13-15]。
针对KL3—2油田东营组下段及沙河街组地层井
壁失稳机理,提出相对应的防塌钻井液对策:物理封
堵结合化学固(黏)结页岩井壁,直接降低渗透率,
改善页岩膜效率,进而阻缓压力传递,减少滤失量,
甚至改善页岩力学性质;物理封堵结合抑制水化,抑 制泥页岩水化作用或改变其润湿性,尽量减小水化斥
力;有限活度平衡防塌作用,降低钻井液的水活度,
或/和提高泥页岩膜效率;基于井壁稳定性力学/化
学耦合分析,确定安全密度窗口,提高有效应力支撑
井壁作用 ]。
2微纳米封堵钻井液体系
针对KL3—2、KL10—1、BZ35—2油田开发井中东
营组下段和沙河街组地层井壁失稳机理,钻井液技术
对策为:合理的钻井液密度,加强对微裂缝的封堵, 加强抑制性,研选微纳米封堵剂HSM和页岩抑制剂
氨基硅醇HAS,构建了如下的微纳米封堵钻井液体系。
3%海水膨润土浆+0.15%Na2CO +0-3%NaOH
+0.4%PF—PLUS+0.3%PF.PAC—LV+2.O%RS.1+
2%TEMP+1.5%PF—DYFT+5%KCl+2%HSM+1%HAS +2%PF.LUBE(重晶石加重至l_3 g/cm ) 其中的微纳米封堵剂HSM是采用硅烷偶联剂对
SiO 纳米粒子进行表面处理,将双键修饰到纳米粒
子表面,然后通过反应将温敏性聚N一异丙基丙烯酰
科技成果——深厚复杂岩土中冻结法凿井关键技术
科技成果——深厚复杂岩土中冻结法凿井关键技术
适用范围
近年来,我国东、西部地区深井建设中普遍遇到深厚复杂岩土层,冻结法是其最主要的凿井方法。本技术适用于表土层厚度800m以内,含水岩层深度1000m以内的复杂岩土层中凿井,突破了深厚复杂岩土层下固体资源开发的凿井技术瓶颈制约,推广应用前景广阔。
技术原理
在待开凿的井筒周围钻冻结孔;在孔内下入钢质冻结管,再在冻结管内下入塑料管,形成冻结器;在冻结器内循环来自制冷站的低温盐水,使周围地层冻结,形成筒形冻土墙—冻结壁;而后在冻结壁的保护下掘砌施工井壁,形成永久的封水与支护结构。
关键技术
冻结井壁关键技术:井壁永久荷载和冻结压力理论,双层复合井壁和单层井壁设计理论,适应表土层沉降的井壁结构及其设计理论,井壁防裂技术、接茬防渗技术,(钢纤维)高强混凝土井壁施工技术。
冻结壁关键技术:冻结壁厚度设计理论,多圈管冻结壁发展厚度与平均温度计算方法,分圈异步冻结技术,高效保温局部冻结技术,预防冻结管断裂技术,控制冻结技术,冻结孔内缓凝水泥浆固管封水技术。
工艺流程
1、打井筒检查孔;
2、确定冻结深度; 3、确定井壁结构与材料,设计井壁厚度等;
4、设计冻结壁的厚度及平均温度;设计冻结方案、工艺和冻结孔位置等;
5、打冻结孔,下入钢质冻结管和塑料供液管,形成冻结器;同时建制冷站;
6、在冻结器内循环来自制冷站的低温盐水,冻结地层形成合格冻结壁;
7、掘砌施工井壁;
8、停冻,拔出供液管并充填冻结管。
主要技术指标
(1)可开凿表土厚度达800m的特厚表土井筒、富水岩层深达1000m的井筒;
(2)井壁(钢纤维)混凝土强度等级可达(CF100)C100;
(3)可预防冻结管断裂及冻结孔导水淹井事故;
(4)可预防深厚表土层沉降引起的井壁破裂灾害;
(5)与传统的双层复合井壁技术比,新型单层冻结井壁技术壁厚减少近50%。
典型案例
1、深厚表土层冻结法凿井技术:已施工49个表土厚度达400-754m(创世界纪录)的井筒,井壁混凝土设计等级达CF90。
顺北4条带志留系复杂压力系统钻井液技术研究
顺北 4条带志留系复杂压力系统钻井液技术研究
摘要:顺北油田4条带部分井志留系断层发育,地层破碎,承压能力低,塔塔埃尔塔格组漏失压力普遍低于1.38g/cm3,柯坪塔格组存在异常高压盐水,盐水压力高于1.40g/cm3,负压力窗口,出现了上漏下溢的复杂情况,同时因地层破碎,伴随垮塌掉块,出现更加复杂的漏、出、垮同存的复杂局面,给钻井液维护处理带来了全新的挑战。在前期总结的志留系防漏堵漏推荐做法的基础上,优化改进,形成了适应顺北4条带志留系特性的钻井液技术, 解决了4条带志留系漏、出、垮同存的瓶颈性难题,在顺北43X井和顺北4-6H井中得到应用,顺利下入垂钻工具,确保井身质量的同时,达到提速提效的目的。
关键词:顺北油田4条带 志留系 漏、出、垮同存 堵漏推荐做法
顺北油田油气储量丰富,油气资源量17亿吨,是中石化勘探开发的重点区域之一,2020年已探明油气藏较好区块,主要集中在1号条带和5号条带上,其中5号断裂带志留系塔塔埃尔塔格组断层裂缝发育,井漏、出水情况并存,漏失概率达81.8%,漏失总量近万方,其中1口井被迫调整井位,3口井调整井身结构提前下套管。通过大量现场资料,分析了顺北区块志留系地质特征及漏失原因,根据孔隙、裂缝性地层特征进行了封堵防漏材料的复合优选,优化了防漏堵漏技术方案,形成的顺北区块志留系防漏堵漏推荐做法1.0版,解决了5区志留系漏失难题。2021年以来4号条带陆续出现了多口超千吨井,4条带成为顺北主力开发带,井位数量增加,其中顺北43X井和顺北4-6H井志留系钻遇破碎带,出现了漏失、溢流出水、垮塌掉块的复杂情况,通过优化志留系防漏堵漏推荐做法,形成了志留系防漏堵漏推荐做法2.0版,解决了顺北4条带漏失、溢流出水、垮塌的复杂难题。
1 漏失机理及堵漏技术难点分析 1.1 漏失机理
采用漏失段岩心和成像测井法来识别裂缝位置、裂缝类型及裂缝宽度大小,从而来研究漏失机理。从志留系塔塔埃尔塔格组和柯坪塔格组取出的岩心(如图1所示)资料来看,可以发现岩心上有不同级别的裂缝存在,结合测井成像图(如图2所示)进一步验证了志留系塔塔埃尔塔格组和柯坪塔格组非均质裂缝的存在。
顺北56X特深水平井钻井关键技术
顺北56X特深水平井钻井关键技术
白彬珍;曾义金;葛洪魁
【期刊名称】《石油钻探技术》
【年(卷),期】2022(50)6
【摘 要】顺北56X井是部署在顺北V号条带的超深重点风险预探井,钻井过程中面临二叠系和志留系易漏失、奥陶系破碎地层井壁稳定性差、奥陶系桑塔木组易井斜、井眼轨迹控制难和储层钻遇裂缝带气侵等技术难点。为此,针对二叠系、志留系和奥陶系的地质特征,选用防漏堵漏钻井液和高温强封堵油基钻井液,并制定相应维护处理措施,有效预防了二叠系和志留系的漏失,保障了奥陶系的井壁稳定;应用“大扭矩螺杆+垂直钻井系统”防斜打快技术,实现了直井段的防斜打快;通过优化井眼轨道、采用工具面快速调控工艺、配套高温随钻测量技术和制定井眼轨迹技术方案,使该井井眼轨迹与井眼轨道符合度高,实现准确中靶;利用“微过平衡密度+简易控压”钻井技术,解决了储层钻遇裂缝带气侵的问题。顺北56X井钻井过程中未出现井控风险,准确中靶,顺利钻至井深9300.00 m(垂深8087.94 m)完钻,成为我国目前最深的水平井,同时也是目前亚洲陆上最深的水平井。该井安全成井,表明我国具备了钻特深水平井的能力,可为中国石化“深地一号”工程顺北特深层油气藏勘探开发提供技术支撑。
【总页数】7页(P49-55)
【作 者】白彬珍;曾义金;葛洪魁
【作者单位】中国石油大学(北京)石油工程学院;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室;中石化石油工程技术研究院有限公司 【正文语种】中 文
【中图分类】TE921
【相关文献】
1.顺北1-4H井超深小井眼中短半径水平井钻井难点及技术对策2.顺北1-4H井超深小井眼短半径水平井钻井技术3.小井深超深短半径水平井钻井技术在塔河油田的应用——以TK1105CH井为例4.顺北5-5H超深Ø120.65 mm小井眼水平井钻井技术5.顺北油田超深小井眼水平井定向钻井技术
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