塔河油田深井超深井鉆井液技術(shù)

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1、塔河油田深井超深井鉆井液技術(shù)郭才軒1王悅堅2宋明全1（1、中國石化石油勘探開發(fā)研究院德州石油鉆井研究所，2、中國石化西北分公司）摘要塔河油田主力油藏深度一般在5300m以下，是我國目前陸上油氣層埋藏最深的一個大型整裝油田。由于油氣埋藏深，鉆遇的地層多、而且復(fù)雜，曾一度給油氣田的開發(fā)和擴(kuò)展帶來了困難。后通過技術(shù)攻關(guān)和技術(shù)引進(jìn)，成功解決了塔河油田三疊、石炭系硬脆性泥頁巖地層的坍塌，奧陶系地層大型裂縫溶洞地層漏失，塔河油田新區(qū)巨厚鹽膏層塑性蠕變卡鉆等制約塔河油田的瓶頸問題。技術(shù)進(jìn)步使塔河油田在解決復(fù)雜問題的能力上得到大幅提升，6000m左右的開發(fā)井建井周期從原來的10

2、0多天縮短到70天以內(nèi)，新區(qū)超深鹽層鉆井成功率從2002年前不足40%提高到現(xiàn)在100%。主題詞超深井井眼穩(wěn)定欠平衡鉆井承壓封堵欠飽和鹽水塔河油田是中國石化在西部地區(qū)的一個大油田，近年來原油產(chǎn)量一年一個臺階，2004年原油產(chǎn)量達(dá)到357萬噸。原油產(chǎn)量的大幅提高，除了得益于油藏地質(zhì)技術(shù)進(jìn)步外，鉆井技術(shù)，尤其是鉆井液技術(shù)的發(fā)展也是重要的動力源之一。塔河油田的主力油藏位于奧陶系的裂縫型灰?guī)r地層中，埋深在5300m以上，有二套地層，一套不含鹽膏，位于塔河油田老區(qū)塊；另一套含有巨厚鹽膏層，位于塔河油田外圍新區(qū)。中國石化西北分公司針對塔河油田存在的主要鉆井液技術(shù)問題，組織聯(lián)

3、合攻關(guān)，通過近5年的努力，較好解決了三疊、石炭系井眼坍塌，巨厚鹽膏層塑性蠕變卡鉆和奧陶系裂縫性油氣藏的損害等技術(shù)難題，為塔河油田增儲上產(chǎn)、降本增效做出了巨大貢獻(xiàn)。一、塔河油田存在的主要鉆井液技術(shù)問題分析1、三疊、石炭系井眼坍塌問題長期鉆井實踐表明：塔河油田三疊、石炭系存在嚴(yán)重的井眼坍塌問題，鉆井中經(jīng)常會遇到大面積突發(fā)性井眼坍塌，嚴(yán)重時必須反復(fù)劃眼和通井，不僅影響了鉆井速度，而且影響了成井質(zhì)量，給后期的測井、固井、測試等作業(yè)埋下了隱患。我們隨機(jī)的對2002年和2003年施工的30口井進(jìn)行了統(tǒng)計分析，5000m以下地層擴(kuò)大率在0-10%的井7口、10-15%的井6口

4、、15-20%的井5口、大于20%的井12口。統(tǒng)計數(shù)據(jù)說明塔河油田三疊系、石炭系地層存在嚴(yán)重的擴(kuò)徑問題。從井徑曲線看，三疊、石炭系井徑很不規(guī)則，小的縮徑率達(dá)2%以上，大的井徑測不到邊。2、巨厚鹽膏層鉆井液問題塔河油田外圍新區(qū)石炭系的膏鹽層具有埋藏深、厚度大、蠕變速度快，鉆井中極易發(fā)生塑性蠕變卡鉆。早期在該區(qū)及其外圍施工30余口井，雖然沙10、沙24、沙42、鄉(xiāng)1、輪南46等井成功地鉆穿了巨厚鹽膏層，但大多數(shù)井都發(fā)生了不同程度的井漏、阻卡、套管變形甚至擠毀等問題，半數(shù)以上井因井漏、鹽膏層蠕變卡鉆、井眼坍塌埋鉆等事故而被迫提前完鉆或棄井。綜合分析認(rèn)為：①井身結(jié)構(gòu)上沒

5、有采取專打?qū)７獾姆桨?，使上低下高不同的壓力體系處于三開同一裸眼段，地層巖性特征、孔隙壓力和坍塌壓力變化大，為了安全鉆進(jìn)石炭系的膏鹽層，需要提高鉆井液密度以減少鹽膏層蠕變速度，而高的鉆井液密度會把上部地層壓漏，因此在進(jìn)入鹽層前提高地層承壓能力是鹽層鉆井的技術(shù)難題之一；②鹽膏層塑性蠕變速度快，而鉆井液密度因地層原因又不能提的很高，所以選擇鉆井液含鹽濃度是一個技術(shù)關(guān)鍵，高了會降低鹽層溶蝕速度，甚至在上返過程中形成鹽重結(jié)晶，而低了又不能保證井眼穩(wěn)定，因此控制鉆井液氯根平衡范圍也是鹽層鉆井成敗的關(guān)鍵技術(shù)之一。43、奧陶系油氣保護(hù)問題奧陶系油氣資源儲藏于灰?guī)r的裂縫溶洞中，油

6、藏壓力在1.08-1.10g/cm3之間，鉆井液密度窗口非常窄，稍高即漏、稍低則噴。油藏非均質(zhì)性強(qiáng)，裂縫開口大小和方向無規(guī)律可循，但連通性好。如S48井在奧陶系灰?guī)r儲層施工過程中，靜止就涌，循環(huán)則漏，平衡點很難掌握，奧陶系僅揭開7m，漏失鉆井液和油田水超過2700m3，不得不被迫提前完鉆。再者，對于裂縫性儲層，在地面測得的巖心裂縫寬度與井下實際裂縫寬度有較大的差別，因為地層裂縫在井下原始狀態(tài)下受地應(yīng)力的作用，其寬度隨應(yīng)力的變化而變化，難以大量的準(zhǔn)確獲取裂縫寬度等重要參數(shù)，導(dǎo)致無法制定具體、針對性強(qiáng)的油氣層保護(hù)技術(shù)措施，如防漏、堵漏、解堵技術(shù)措施等。因此奧陶系油氣

7、藏的漏失問題是制約塔河油田提高油氣產(chǎn)量的瓶頸問題。二、技術(shù)攻關(guān)與技術(shù)引進(jìn)針對上述技術(shù)難題，中國石化西北分公司聯(lián)合大專院校、科研院所進(jìn)行集體攻關(guān)，通過技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)引進(jìn)，形成了硬脆性泥頁巖防塌、弱膠結(jié)地層承壓堵漏、欠飽和鹽水鉆井液及屏蔽暫堵或欠平衡鉆井保護(hù)油氣層等多項技術(shù)。1、三疊、石炭系防塌技術(shù)（1）三疊系、石炭系井眼失穩(wěn)機(jī)理通過對三疊系石炭系地層原始巖心的完整性、層理及微裂隙的發(fā)育情況，地層粘土礦物總量、粘土礦物組分，地層分散性和水化膨脹性，泥頁巖浸泡以及巖石力學(xué)和測井資料求取地層坍塌壓力等系統(tǒng)分析研究后，認(rèn)為塔河油田三疊系石炭系地層失穩(wěn)的機(jī)理原因是：①三疊、

8、石炭系地層存在縱橫交錯的