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        塔里木克深9 氣田復(fù)雜超深井鉆井關(guān)鍵技術(shù)

        2020-02-21 08:28:24王學(xué)龍何選蓬劉先鋒程天輝李瑞亮
        石油鉆探技術(shù) 2020年1期
        關(guān)鍵詞:機械鉆速氣田鹽水

        王學(xué)龍, 何選蓬, 劉先鋒, 程天輝, 李瑞亮, 富 強

        (中國石油集團渤海鉆探工程有限公司塔里木鉆井分公司,新疆庫爾勒 841000)

        克深9 氣田天然氣地質(zhì)儲量587×108m3,氣井平均完鉆井深7 785.00 m,是目前塔里木油田勘探開發(fā)最深的氣田。該氣田于2014 年開始試采,目前氣藏壓力保持程度高達87%,開發(fā)潛力巨大,為西氣東輸工程提供了資源保障??松? 氣田井底溫度高達185 ℃,地層壓力接近200 MPa,鹽上地層傾角大,吉迪克組地層、致密砂巖儲層機械鉆速低,鹽膏層溢流、漏失和卡鉆故障頻發(fā),安全鉆井難度大[1]。

        克深9 氣田勘探開發(fā)初期借鑒了塔里木庫車山前鉆井完井技術(shù)成果,鹽上高陡地層應(yīng)用垂直鉆井工具解決了防斜打直難題。但吉迪克組含礫地層、白堊系致密砂巖儲層使用國產(chǎn)常規(guī)PDC 鉆頭,平均機械鉆速分別只有1.50 和0.57 m/h。鹽膏層配套鉆井技術(shù)不成熟,窄安全密度窗口溢漏故障處理技術(shù)單一,使用傳統(tǒng)壓井工藝反復(fù)調(diào)整鉆井液密度找平衡點,處理效率低,鉆井液漏失量大,鹽膏層卡鉆時有發(fā)生,鹽膏層鉆井故障處理時間長(克深903 井鹽膏層鉆井故障處理時間長達85 d);雖然鉆成了井深超過8 000.00 m 的超深井,但整體平均機械鉆速低、鉆井周期長(克深903 井鉆井周期長達567 d),嚴重制約了該氣田的勘探開發(fā)進程。

        為了解決上述工程技術(shù)難點,塔里木油田開展了超深井鉆井關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),在鹽上高陡地層推廣應(yīng)用垂直鉆井工具,匹配高效PDC 鉆頭;在致密砂巖儲層引進360 旋轉(zhuǎn)齒鉆頭、渦輪+孕鑲鉆頭提速技術(shù);針對鹽膏層安全鉆井難點,應(yīng)用高密度油基鉆井液,探索應(yīng)用控壓放水技術(shù),增加鹽膏層窄密度窗口處理技術(shù)手段;總結(jié)井下故障處理經(jīng)驗,形成鹽膏層安全鉆井技術(shù)措施。將以上技術(shù)集成應(yīng)用,形成了克深9 氣田復(fù)雜超深井鉆井關(guān)鍵技術(shù),現(xiàn)場應(yīng)用效果顯著,大幅度縮短了鹽膏層鉆井故障處理時間,平均鉆井周期從420 d 縮短至368 d。

        1 地層巖性特點與鉆井技術(shù)難點

        1.1 地層巖性特點

        克深9 氣田目的層為白堊系巴什基奇克組,發(fā)育一套鹽膏層,鹽頂埋深超過6 500.00 m。該氣田超深井采用五開井身結(jié)構(gòu):一開,采用φ660.4 mm 鉆頭鉆進,下入φ508.0 mm 套管封固地表疏松地層;二開,采用φ431.8 mm 鉆頭鉆進,下入φ365.1 mm 套管封固上部疏松地層;三開,采用φ333.4 mm 鉆頭鉆進,下入φ293.5 mm+φ273.1 mm 復(fù)合套管封固鹽上地層;四開,采用φ241.3 mm 鉆頭鉆進,下入φ206.4 mm尾管封固鹽膏層,完井作業(yè)階段φ196.8 mm 套管回接至井口;五開,采用φ168.3 mm鉆頭鉆進,下入φ139.7 mm 尾管封目的層。該井身結(jié)構(gòu)使用抗外擠強度150 MPa 的φ206.4 mm 高強度套管專封鹽膏層,備用一層套管處理復(fù)雜情況。該氣田已完鉆的9 口井均采用上述五開井身結(jié)構(gòu),鹽上井眼直徑大,滿足Power-V 等各種提速工具的井眼尺寸要求。三開φ293.5 mm+φ273.1 mm 復(fù)合套管下深近7 000.00 m,套管浮重高達4 900 kN,選用90DB 型鉆機(最大載荷超過6 850 kN),應(yīng)用7 500 kN 套管卡盤、7 500 kN吊環(huán)等下套管工具,精確計算通井鉆具組合剛度比,使用單根三穩(wěn)定器通井鉆具組合,解決了大井眼下超高負荷套管的技術(shù)難題。

        克深9 氣田自上而下鉆遇第四系,新近系庫車組、康村組、吉迪克組,古近系蘇維依組、庫姆格列木群組和白堊系巴什基奇克組、巴西改組地層。以克深905 井為例,第四系地層埋深0~749.00 m,巖性為大段砂礫巖、小礫巖與泥巖、粉砂質(zhì)泥巖呈不等厚互層,蹩跳鉆嚴重、可鉆性差;新近系地層埋深749.00~6 495.00 m,上部為大段礫巖夾薄層泥巖,中下部為砂泥巖互層,吉迪克組地層普遍含礫石,可鉆性差;古近系地層埋深6 495.00~7 375.00 m,蘇維依組地層為厚層泥巖、含膏泥巖夾粉砂巖,庫姆格列木群組地層自上而下為泥巖段、鹽膏段、白云巖段和膏泥巖段,鉆進中易發(fā)生井漏、鹽膏層縮徑、坍塌和卡鉆等故障;白堊系地層埋深7 375.00~7 695.00 m(未鉆穿),巖性為細砂巖、粉砂巖夾泥巖,存在高壓氣層易溢流、井漏、掉塊卡鉆和可鉆性差等難題[2]。

        1.2 鉆井技術(shù)難點

        1)鹽上高陡地層防斜打直打快難度大。鹽上井段平均長近7 000.00 m,占全井井深的90%,井斜控制難度大,使用傳統(tǒng)鐘擺鉆具組合或滿眼鉆具組合,鉆井參數(shù)受限,機械鉆速偏低。例如,克深7 井在3 520.00~7 090.00 m 井段使用常規(guī)鉆具組合鉆進,鉆井周期長達355 d,平均機械鉆速僅0.66 m/h。吉迪克組地層普遍含礫石,壓實程度高,可鉆性差。例如,克深7 井鉆進吉迪克組地層時使用了27 只鉆頭,平均單只鉆頭進尺僅59.00 m,平均機械鉆速0.46 m/h,鉆頭起出后發(fā)現(xiàn)磨損嚴重。

        2)鹽膏層安全鉆井難度大。鹽膏層井段高壓鹽水與薄弱漏層同存,安全密度窗口窄,鹽水層壓力系數(shù)最高達2.60,采用節(jié)流循環(huán)調(diào)整鉆井液密度重新建平衡處理溢漏時,會陷入溢漏交替轉(zhuǎn)換的惡性循環(huán),處理效率低,鉆井液漏失量大,同時,鹽水侵造成鉆井液性能惡化,會導(dǎo)致井壁坍塌。例如,克深7 井在鉆至井深7 764.16 m 時發(fā)生鹽水溢流,此時鉆井液密度2.35 kg/L,采用傳統(tǒng)處理方法,用密度2.50~2.55 kg/L 的鉆井液節(jié)流循環(huán)壓井發(fā)生井漏,因安全密度窗口窄,導(dǎo)致后期溢流、井漏頻繁交替出現(xiàn),鉆井液性能惡化導(dǎo)致井壁垮塌嚴重,被迫提前下套管封隔復(fù)雜層段,鉆井時間損失85 d,漏失鉆井液達1 445.3 m3。

        3)白堊系致密砂巖儲層可鉆性差,鉆井周期長。致密砂巖儲層埋藏超深,壓實程度高、研磨性極強,常規(guī)PDC 鉆頭鉆進效率低。例如,克深904井鉆進7 657.93~7 902.29 m 致密砂巖儲層井段用時43.0 d,平均機械鉆速只有0.57 m/h,共使用5 只PDC 鉆頭,平均單只鉆頭進尺48.87 m[3-5]。

        2 鉆井關(guān)鍵技術(shù)

        針對克深9 氣田超深井鉆井技術(shù)難點,從垂直鉆井工具、PDC 鉆頭優(yōu)選、致密儲層提速、鹽膏層安全鉆井、控壓放水、油基鉆井液等方面進行了技術(shù)攻關(guān),形成了復(fù)雜超深井鉆井關(guān)鍵技術(shù)。

        2.1 垂直鉆井工具+高效PDC 鉆頭技術(shù)

        庫車山前構(gòu)造帶多口井鉆井實踐表明,垂直鉆井工具能解決高陡地層防斜打直打快的難題,解放鉆井參數(shù),發(fā)揮PDC 鉆頭的優(yōu)勢。為此,塔里木油田在鉆進鹽上高陡地層時主要選用了Power-V 垂直鉆井工具,并聯(lián)合國內(nèi)外廠家研制了高效PDC 鉆頭。

        2.1.1 Power-V 垂直鉆井工具

        Power-V 垂直鉆井工具穩(wěn)定性好,適用于井下各種復(fù)雜環(huán)境,近鉆頭推靠巴掌旋轉(zhuǎn)指向糾斜,類似三穩(wěn)定器滿眼鉆具組合鉆進,滿足下套管前通井鉆具組合剛性需要。目前,塔里木油田主要應(yīng)用了PD900 型和PD1100 型Power-V 垂直鉆井工具,適用于φ444.5,φ431.8,φ333.4 和φ311.1 mm 井眼,工作參數(shù)為:轉(zhuǎn)速60~200 r/min、排量38~75 L/s、最高承壓170 MPa、最高耐溫150 ℃、使用壽命超過200 h。施工過程中每趟鉆要實測鉆井泵的上水效率,準確計算工作壓降;施加鉆壓保證鉆具不發(fā)生彎曲,井底振動在中等程度以下;倒劃眼時排量降至正常鉆進排量的80%~90%,轉(zhuǎn)速降至50~60 r/min[6]。

        2.1.2 高效PDC 鉆頭的研制

        吉迪克組地層埋深5 000.00 m 以深,壓實程度高,普遍含礫石及石英顆粒,研磨性極強??松? 井吉迪克組地層使用常規(guī)PDC 鉆頭鉆進,復(fù)合片崩齒多,鼻部、肩部和碳化鎢基底磨損嚴重,表明該地層研磨性極強,常規(guī)PDC 鉆頭復(fù)合片抗沖擊能力不足,導(dǎo)致鉆頭先期崩齒損壞失效。針對地層巖性特點和鉆頭磨損情況,聯(lián)合史密斯鉆頭公司研制了X516、SI616 和SDI516 系列鉆頭,其具有以下特點:復(fù)合片的抗沖擊性和抗研磨性高、布齒密度高,切削齒出露高度低,從而限制了鉆頭主切削齒吃入深度,可降低崩齒概率。聯(lián)合DBS 鉆頭公司研制了MM55RH 和FX65D 系列鉆頭,其中,MM55RH 型鉆頭采用H3切削齒,提高了耐高溫性,R1后綴齒平衡鉆頭軸向鉆壓,提高了鉆頭工作的穩(wěn)定性,多重力平衡設(shè)計降低局部切削齒載荷;FX65D 型鉆頭具有強熱穩(wěn)定性,并采用雙排齒設(shè)計,提高了抗沖擊性和研磨性[7-9]。

        X516、SI616、SDI516 系列鉆頭在1 口井進行了現(xiàn)場試驗,平均單只鉆頭進尺242.50 m,平均機械鉆速1.40 m/h;FX65D、MM65H3系列鉆頭在1 口井進行了現(xiàn)場試驗,平均單只鉆頭進尺197.00 m,平均機械鉆速1.42 m/h。與克深7 井同層段國產(chǎn)常規(guī)PDC鉆頭相比,平均單只鉆頭進尺提高3~4 倍,平均機械鉆速提高3.0 倍。

        庫車組—康村組上部地層為砂泥巖互層,地層可鉆性好,選用中低密度布齒、強攻擊性的PDC 鉆頭。統(tǒng)計分析克深9 氣田該層段PDC 鉆頭應(yīng)用效果發(fā)現(xiàn),百施特MS1953SS 型、新速通STS915K 型和DBS 的SF56H3型、SF55H3型等鉆頭應(yīng)用效果較好,其中,克深905 井應(yīng)用了STS915K 型鉆頭,單只鉆頭進尺1 415.00 m,機械鉆速高達26.20 m/h。

        2.2 致密砂巖儲層鉆井提速技術(shù)

        克深 9 氣田致密砂巖儲層約含50% 的礫石,PDC 鉆頭可鉆性級值10~14??松? 井使用常規(guī)平面齒PDC 鉆頭鉆進儲層的平均機械鉆速只有0.57 m/h,平均單只鉆頭進尺48.87 m。為提高致密砂巖儲層鉆進速度,引進了史密斯360 旋轉(zhuǎn)齒鉆頭,并采用渦輪鉆具+孕鑲鉆頭提速技術(shù),通過超高轉(zhuǎn)速刻劃磨蝕替代傳統(tǒng)PDC 的剪切破巖[10]。

        2.2.1 360 旋轉(zhuǎn)齒鉆頭

        傳統(tǒng)PDC 鉆頭切削齒復(fù)合片與地層的接觸面積小,輕微磨損后攻擊性大幅降低。360 旋轉(zhuǎn)齒鉆頭的外肩部安裝能夠360°旋轉(zhuǎn)的復(fù)合片,在地層反作用力下,復(fù)合片可360°自由旋轉(zhuǎn),能避免復(fù)合片受力集中導(dǎo)致的過早磨損,整個復(fù)合片可全部接觸地層,實現(xiàn)圓周均勻磨損,提高了復(fù)合片的利用率,使鉆頭使用壽命大幅度提高[11]。

        2.2.2 渦輪鉆具+孕鑲鉆頭提速技術(shù)

        渦輪鉆具利用鉆井液的高壓液能,通過多組抗沖擊葉片產(chǎn)生800~2 000 r/min 的高轉(zhuǎn)速,帶動鉆頭高速旋轉(zhuǎn);其采用全金屬構(gòu)件,結(jié)構(gòu)牢固,抗沖蝕,使用壽命達500 h,可抗320 ℃高溫。孕鑲鉆頭由天然金剛石、硬質(zhì)合金和孕鑲材料高溫堆焊集結(jié),通過孕鑲齒中金剛石的自銳刻劃磨蝕巖石。渦輪鉆具+孕鑲鉆頭提速技術(shù)是鉆進可鉆性差、研磨性強、礫石層石英含量高等極難鉆地層的有效手段[12]。

        2.3 鹽膏層安全鉆井技術(shù)

        克深9 氣田鹽膏層平均厚度500.00 m 左右,埋深超深,地層壓力系數(shù)高,蠕變性強,縮徑阻卡、井漏、溢流等井下故障頻發(fā),且易誘發(fā)卡鉆。鹽膏層卡鉆故障處理難度大,解卡成功率低,易導(dǎo)致回填側(cè)鉆,造成巨大損失。例如,克深904 井鉆至井深6 883.24 m 時(鹽膏層)發(fā)生卡鉆,套銑、磨銑處理效率低,回填側(cè)鉆耗時達45.0 d。鹽底卡層是鹽膏層鉆井階段的關(guān)鍵環(huán)節(jié),由于鹽底巖性組合差異大,標志層底板泥巖薄、鉆時高,導(dǎo)致鹽底卡層難度極大,如鉆過標志層會發(fā)生惡性漏失,鹽膏層縮徑卡鉆風險大;如未鉆至標志層則出現(xiàn)漏封,多下一層套管導(dǎo)致目的層小井眼完井,制約完井投產(chǎn)。

        通過多口井鉆井探索,分析總結(jié)鹽膏層復(fù)雜情況,制定了鹽膏層安全鉆井技術(shù)措施[13]:

        1)鉆開鹽膏層前進行地層承壓試驗,保證鉆開鹽膏層時的安全密度。井口安裝旋轉(zhuǎn)控制頭,為溢流關(guān)井后帶壓活動鉆具、安全起鉆創(chuàng)造條件,避免關(guān)井后活動鉆具受限發(fā)生卡鉆。

        2)選用大水眼鉆頭,以滿足采用大粒徑堵漏材料堵漏要求。一旦發(fā)生井漏應(yīng)立即吊灌起鉆,防止由漏失轉(zhuǎn)為溢流錯過起鉆安全時間。

        3)鉆井參數(shù)異常時,采取“進一退三”試鉆方式鉆進。

        4)通過短起下鉆判斷鹽膏層蠕變情況,起下鉆時控制阻卡鉤載不超過100 kN,以劃眼處理為主;中完作業(yè)采取擴眼、提高鉆井液密度和測蠕變等措施,增長安全下套管時間。

        5)如果預(yù)測有高壓鹽水層,鉆開鹽水層前進行承壓堵漏,將上部地層承壓能力提高至2.40 kg/L 以上。

        6)鹽底卡層時,鉆至標志層前30.00~50.00 m,改用小直徑鉆頭鉆導(dǎo)眼卡層(單趟進尺不超過1 個立柱的長度),再用原鉆頭進行擴眼。

        2.4 控壓放水技術(shù)

        克深9 氣田鹽膏層普遍發(fā)育高壓鹽水,通過分析鹽水層的溢流特點、建立物理模型,結(jié)合油基鉆井液抗污染能力強的特點,試驗應(yīng)用了控壓放水技術(shù),且應(yīng)用效果明顯,為高壓鹽水層安全鉆進提供了新的技術(shù)手段。

        1)高壓鹽水層定容分析。構(gòu)造運動、鹽巖塑性流動擠壓鹽水層儲集體,導(dǎo)致形成高壓鹽水層。分析實鉆鹽水層的溢流情況發(fā)現(xiàn),高壓鹽水主要存儲于泥巖裂縫中,鹽水層也是漏層,裂縫開啟和閉合導(dǎo)致溢漏轉(zhuǎn)換,置換現(xiàn)象導(dǎo)致溢流發(fā)現(xiàn)滯后。反復(fù)提高鉆井液密度壓井,關(guān)井套壓無降低趨勢;降低鉆井液密度后,關(guān)井套壓隨之降低,說明高壓鹽水儲集體定容特性明顯,具備放水泄壓的物理條件[14]。

        2)井筒安全性評估。由于使用油基鉆井液鉆進,井筒安全性評估就是定量分析油基鉆井液抗鹽水污染性能。采用克深904 井密度2.57 kg/L 的油基鉆井液進行試驗,模擬地層高壓鹽水組分,配置Cl-1質(zhì)量密度19.0×104mg/L、密度1.18 kg/L 的鹽水,鹽水加量分別為10%,20%,30%和80%。試驗結(jié)果表明,鹽水加量為30%時油基鉆井液破乳失去流動性;鹽水加量低于30%時,隨著鹽水體積比增加,油基鉆井液逐漸增稠,經(jīng)處理可恢復(fù)原有性能。綜合評價認為,鹽水侵入量低于10%時,鉆井液性能處于可控狀態(tài)。

        3)控壓放水作業(yè)程序。針對油基鉆井液抗鹽水污染能力強的特點,高壓鹽水儲集體定容可實施控壓放水作業(yè)。具體作業(yè)流程為:調(diào)節(jié)節(jié)流管匯節(jié)流閥的開度來控制井口套壓,控制高壓鹽水進入井筒的速度,精準計量排放量、排放速率,單次放水量不超過井筒容積的10%;節(jié)流循環(huán)排污調(diào)整鉆井液性能后,關(guān)井求壓驗證排放效果;出水速率變小時,可適當降低鉆井液密度;通過多次循環(huán)放水作業(yè),繪制總排放水量與關(guān)井套壓的關(guān)系曲線,檢驗放水效果。放水作業(yè)的主要風險是鹽結(jié)晶堵塞環(huán)空和節(jié)流管匯,導(dǎo)致套壓突然增大,防治措施是當監(jiān)測到振動篩析出結(jié)晶鹽或者套壓異常波動時,上下調(diào)整節(jié)流閥的開度直至套壓平穩(wěn)[15]。

        2.5 油基鉆井液技術(shù)

        克深9 氣田鹽膏層埋深近7 500.00 m,井溫高達170 ℃,鉆進高壓鹽水層時鉆井液密度需高達2.50~2.60 kg/L,普遍應(yīng)用VERSACLEAN 油基鉆井液,該鉆井液最高密度超過2.50 kg/L,抗溫達180 ℃,穩(wěn)定性好,抗污染能力強。基本配方為:柴油+2.5%氯化鈣+2.0%~3.0%VERSAMUL+2.0%~3.0%VERSACOAT HF+0.5%~1.0%VERSAGEL HT+1.0%~1.5% VERSATROL+0.1%~0.2%ECOTROL RD+0.3%~0.6%SOLTEX-O+2.0%~3.0%石灰+重晶石。鉆井液主要性能為:密度2.20~2.50 kg/L,漏斗黏度80~140 s,動切力5~10 Pa,塑性黏度小于70 mPa?s,初切力1~5 Pa,終切力5~12 Pa,油水比(95~75)/(5~25),150 ℃高溫高壓濾失量不大于10 mL,破乳電壓不低于400 V[16]。

        主要維護措施:控制油水比穩(wěn)定在(90~85)/(10~15)范圍內(nèi);監(jiān)測氯離子變化情況,控制150 ℃高溫高壓濾失量不超過10 mL,維持破乳電壓大于400 V;一旦高溫高壓濾液中見到自由水,且高溫高壓濾失量有增大趨勢,及時加入VERSAMUL 和VERSACOAT 進行處理。向井漿補充重晶石提高密度時,同時補充乳化劑、潤濕劑,以保持重晶石的潤濕性。鉆進過程中根據(jù)高溫高壓濾失量和破乳電壓變化情況,調(diào)整乳化劑加量。

        3 現(xiàn)場應(yīng)用

        克深9 氣田第一輪鉆了4 口井,平均鉆井周期420.0 d,平均機械鉆速2.30 m/h,平均單井故障處理時效8.7%。復(fù)雜超深井鉆井關(guān)鍵技術(shù)在2 口井進行了現(xiàn)場試驗,平均鉆井周期368.0 d,平均機械鉆速2.60 m/h,平均故障處理時效4.6%。與應(yīng)用前相比,單井鉆井周期平均縮短52.0 d,平均機械鉆速提高13.0%,故障處理時效降低4.1 百分點。

        1)垂直鉆井工具+高效PDC 鉆頭提速技術(shù)??松?-2 井鹽上地層井段長6 749.00 m,251.00~6 749.00 m 井段使用垂直鉆井工具,將井斜角控制在1.0°以內(nèi)。庫車組地層應(yīng)用STS915K、SF56H3強攻擊性PDC 鉆頭,康村組下部—吉迪克組地層應(yīng)用史密斯SI516、MI516 和X516 高抗研磨性PDC 鉆頭,共使用鉆頭16 只,鉆井周期140.0 d,平均單只鉆頭進尺422.00 m,平均機械鉆速3.45 m/h,與該氣田同層段平均鉆井指標相比,平均機械鉆速提高30.0%,單只鉆頭平均進尺提高73.0%,鉆井周期縮短49.0 d,提速效果顯著。

        2)致密砂巖儲層鉆井提速技術(shù)應(yīng)用效果??松?05 井、克深9-1 井使用360 旋轉(zhuǎn)齒鉆頭鉆進致密砂巖儲層,與使用常規(guī)固定齒PDC 鉆頭的克深9 井相比,平均單只鉆頭進尺提高39%,平均機械鉆速提高40.0%~68.0%;克深902 井使用了渦輪+孕鑲鉆頭,平均單只鉆頭進尺提高59.0%,平均機械鉆速提高86%(見表1)。

        表 1 致密砂巖儲層鉆井提速技術(shù)應(yīng)用效果Table 1 Application of speed-up drilling technology in tight sandstone reservoirs

        3)控壓放水技術(shù)、鹽膏層安全鉆井技術(shù)措施和油基鉆井液技術(shù)應(yīng)用效果??松?07 井、克深905 井鹽膏層井段平均長643.00 m,應(yīng)用鹽膏層安全鉆井技術(shù)措施、高密度油基鉆井液技術(shù)和控壓放水技術(shù),平均鉆井周期65.0 d,未發(fā)生井下故障,與第一輪的4 口井(鹽膏層井段長574.00 m、鉆井周期121.0 d)相比,鹽膏層平均鉆井周期縮短56.0 d。

        克深905 井鉆至井深6 975.00 m 時發(fā)生鹽水溢流,此時鉆井液密度2.45 kg/L,將鉆井液密度提至2.58 kg/L 壓穩(wěn)后,鉆至井深7 229.00 m 時頻繁發(fā)生井漏,將鉆井液密度降至2.56 kg/L 時發(fā)生溢流,安全密度窗口0.02 kg/L,決定應(yīng)用控壓放水技術(shù)。該井控壓放水18 次,累計排放鹽水189.9 m3,鉆井液密度從2.58 kg/L 逐步降至2.49 kg/L,不漏不溢,安全密度窗口由0.02 kg/L 擴大至0.09 kg/L,使用密度2.49 kg/L 的鉆井液順利鉆至中完井深(見圖1)。

        圖 1 克深905 井控壓放水應(yīng)用效果Fig. 1 Application effect of pressure management water drainage in Well Keshen 905

        鹽膏層井段使用油基鉆井液鉆進,其密度最高達2.58 kg/L,性能穩(wěn)定,鉆遇高壓鹽水層后多次實施控壓放水,鉆井液油水比最低降至70/30,未出現(xiàn)井壁垮塌情況,經(jīng)過處理調(diào)整后鉆井液性能恢復(fù),表明該油基鉆井液具有較強的抗鹽水污染能力。

        4 結(jié)論與建議

        1)垂直鉆井工具+高效PDC 鉆頭是鹽上高陡地層最主要的鉆井提速技術(shù);致密砂巖儲層應(yīng)用360旋轉(zhuǎn)齒鉆頭、渦輪鉆具+孕鑲鉆井技術(shù),提速效果顯著,但渦輪鉆具堵漏作業(yè)受限,長時間高泵壓鉆進對循環(huán)系統(tǒng)抗壓性能要求高。

        2)吉迪克組難鉆地層應(yīng)用史密斯、DBS 高效PDC 鉆頭鉆進,取得了一定的提速效果,但平均機械鉆速低于1.50 m/h,提速潛力巨大,建議試驗應(yīng)用個性化PDC 鉆頭+扭沖工具+垂直鉆井工具、非平面齒鉆頭+大扭矩螺桿+垂直鉆井工具等多種提速工具。

        3)控壓放水技術(shù)僅適用于小儲量鹽水定容體;對于容水量大的高壓鹽水層,需繼續(xù)探索高密度油基鉆井液精細控壓鉆井技術(shù),加大鹽膏層油基鉆井液堵漏技術(shù)研究力度,利用高效的堵漏技術(shù)提高薄弱地層的承壓能力,增大安全密度窗口。

        4)克深9 氣田超深井地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,吉迪克組地層、鹽膏層井下故障頻發(fā),目前主要靠經(jīng)驗判斷處理,建議引進井下安全監(jiān)測工具,實時掌握井下鉆具的工作狀態(tài),及時發(fā)現(xiàn)井下安全隱患。

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