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以创新成就速度,以科技支撑产能

——工程技术研究院玛湖地区水平井一体化钻井提速技术研发及应用纪实
作者:聂梦婷 熊超 张磊   时间:2020-01-10   来源:克拉玛依日报

本版图片由本报通讯员 裘新农 摄工程技术研究院钻井工程研究所科研团队开创了三项关键提速技术及一个创新点。

工程技术研究院玛湖地区水平井一体化钻井提速技术攻关团队。

    技术背景

    由于玛湖地区主力油藏储层致密,均属特低孔、特低渗油藏,储层天然裂缝不发育,直井普遍低产,有效开发难度较大。另外,该区油藏为异常高压,储层压力敏感强,产能影响因素复杂。多年开发实践证明,水平井体积压裂技术将成为推进玛湖地区高效开发的关键技术。

    技术研发

    工程技术研究院钻井工程研究所科研团队开创了三项关键提速技术,分别是钻井综合提速技术、常规螺杆定向工艺钻井提速技术及高性能白油基钻井液体系。

    技术应用

    玛湖地区一体化钻井提速技术的推广应用,不仅实现了钻井周期缩短的目标,更改变了过去依靠单个工具、单项技术提速的传统理念。技术创新有效推动了玛湖地区整体钻井速度的提升,更为玛湖地区高产稳产提供了强有力的支撑。

    目前,玛湖凹陷已成为集团公司原油一亿吨有效稳产和新疆油田持续上产的重要建产区域。据估算,2019至2025年,玛湖地区计划建产能超过1000万吨,2025年产油量突破500万吨,保持稳产6年。然而当前,玛湖地区整体钻井速度偏慢,尚不能满足规模快速建产和低成本开发的需求。

    寻求区域整体提速

    由于玛湖地区主力油藏储层致密,均属特低孔、特低渗油藏,储层天然裂缝不发育,直井普遍低产,有效开发难度较大。另外,该区油藏为异常高压,储层压力敏感强,产能影响因素复杂。多年开发实践证明,水平井体积压裂技术将成为推进玛湖地区高效开发的关键技术。

    然而,玛湖地区水平井钻井速度仍然受到地质条件、设备工具以及工艺等因素的制约。地质条件方面,该地区压力系统复杂,主体需采用三开结构;砂砾岩储层,可钻性差,钻头选型和提速难度大;储层薄,轨迹调整多,轨迹精细控制难;开发过程中,旋转导向工具易受循环时间限制,设备条件较为有限,强化参数受限;此外,还存在着井筒清洁工艺不完善、起下钻工艺未优化、不必要的短起下和频繁通井、多次测井等工艺及施工方面的短板。

    为此,2018年,新疆油田在玛131为示范区建成国内最大最深的丛式水平井平台,着手整体钻井提速,取得了显著的提速效果。2019年,在风南4、玛131、玛2等多个区块推广和持续攻关提速技术,寻求区域整体提速,成为工程技术研究院科研团队的使命和目标。

    创新研发三大技术

    为此,工程技术研究院钻井工程研究所科研团队开创了三项关键提速技术及一个创新点,以科技创新为驱动,助力玛湖地区增速上产。

    一是钻井综合提速技术。集成直井段PDC钻头+螺杆防斜打快技术、斜井段螺杆定向提速技术、轨迹设计和精细控制技术、系统优化提速技术,多种技术手段的集成应用突破了整体提速技术瓶颈。

    基于地层可钻性和钻头适应性评价,直井段优选强攻击性的高性能PDC钻头,同时兼顾防斜和强化参数提速需求,选用Φ197毫米大功率螺杆。在风南4、玛2、玛东2井区应用后,二开井段钻进时间缩短至8-118天,同比缩短24%-34%,机械钻速提高至15.1-16.8米/小时,同比提高12%-40%。

    二是常规螺杆定向工艺钻井提速技术,包括定向PDC钻头优化设计技术、适宜螺杆和特殊工具优选技术及钻具组合优选和轨迹控制技术。

    在定向PDC钻头选型方面,重点考虑工具面控制效果和确保侧向切屑能力,同时兼顾钻头攻击性和寿命,形成斜井段PDC钻头优选方案;通过不同规格螺杆钻具输出功率和扭矩评价,不同井眼选取不同规格的螺杆,并在长水平段实施过程中选用水力振荡器降摩减阻工具,实现了全程螺杆钻进;为确保水平段复合钻进稳斜能力,减少定向纠斜频次,通过评价不同钻具组合轨迹控制能力,水平段优选螺杆双扶正器稳斜钻具组合,实现单趟钻进尺770米,复合钻进机械钻速提高至10.6米/小时,滑动进尺占比降低至3.5%,实现了钻井提速和轨迹精细控制的目的。

    三是通过处理剂优选和配方优化,研发形成高性能白油基钻井液体系。该技术在玛东2井区4口井应用后,井况得以改善——起下钻和扩划眼时间由350小时降低至154小时,井径扩大率较水基钻井液得以明显改善,三开井段平均钻进时间缩短到29.5天。玛湖1井区玛湖029_H井应用油基钻井液,实现3038米水平段安全钻完井,创造玛湖地区完钻井深最深、水平段长最长两项纪录。

    同时,为了推广区块提速模板实现整体提速的目的,工程技术研究院联合海峡能源建立DOC钻井优化远程支持中心,实现钻、测、录井数据实时回传和参数实时优化,从而完善提速技术方案,达到综合提速目的。

    科技促进增速上产

    玛湖地区水平井一体化钻井提速技术的应用,使得玛湖地区多个区块离增速上产的目标更加接近。

    其中,系统优化提速技术的推广应用,使风南4、玛2、玛东2、玛18等区块整体提速20%-40%,多井刷新区块钻井技术指标。PDC钻头+螺杆提速技术在风南4、玛东2区块取得了与旋转导向相当的提速效果,寻求到一种高效低成本的轨迹控制方式。玛东2井区四口井使用油基钻井液体系,解决了硬脆性泥岩地层井壁失稳和钻井提速的难题。

    玛湖地区一体化钻井提速技术的推广应用,不仅实现了钻井周期缩短的目标,更改变了过去依靠单个工具、单项技术提速的传统理念。技术创新有效推动了玛湖地区整体钻井速度的提升,更为玛湖地区高产稳产提供了强有力的支撑。

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