南海莺歌海盆地中深层高温高压水平井钻井关键技术

吴江 李炎军 张万栋 杨玉豪

吴江, 李炎军, 张万栋, 杨玉豪. 南海莺歌海盆地中深层高温高压水平井钻井关键技术[J]. 石油钻探技术, 2020, 48(2): 63-69. doi: 10.11911/syztjs.2019112
引用本文: 吴江, 李炎军, 张万栋, 杨玉豪. 南海莺歌海盆地中深层高温高压水平井钻井关键技术[J]. 石油钻探技术, 2020, 48(2): 63-69. doi: 10.11911/syztjs.2019112
WU Jiang, LI Yanjun, ZHANG Wandong, YANG Yuhao. Key Drilling Techniques of HTHP Horizontal Wells in Mid-Deep Strata of the Yinggehai Basin, South China Sea[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2020, 48(2): 63-69. doi: 10.11911/syztjs.2019112
Citation: WU Jiang, LI Yanjun, ZHANG Wandong, YANG Yuhao. Key Drilling Techniques of HTHP Horizontal Wells in Mid-Deep Strata of the Yinggehai Basin, South China Sea[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2020, 48(2): 63-69. doi: 10.11911/syztjs.2019112

南海莺歌海盆地中深层高温高压水平井钻井关键技术

doi: 10.11911/syztjs.2019112
基金项目: 

国家科技重大专项“莺-琼盆地高温高压天然气富集规律与勘探开发关键技术”(编号:2016ZX05024-005)、中国海洋石油集团公司科技重大专项“莺琼盆地高温高压钻完井液、固井工艺研究与应用”(编号:CNOOC-KJ 135 ZDXM 24 LTD ZJ02)联合资助

详细信息
    作者简介:

    吴江(1983—),男,河南郑州人,2007年毕业于长江大学应用化学专业,2010年获中国石油大学(北京)油气井工程专业硕士学位,高级工程师,主要从事海洋钻井工艺研究及现场技术工作。E-mail:wujiang2@cnooc.com.cn

  • 中图分类号: TE5243+.1

Key Drilling Techniques of HTHP Horizontal Wells in Mid-Deep Strata of the Yinggehai Basin, South China Sea

  • 摘要: 针对南海莺歌海盆地中深层高温高压气藏水平井钻井中高密度钻井液流变性难以调控、大斜度井段套管磨损严重、摩阻扭矩大、钻具负荷大及大斜度井固井质量难以保证等问题,从保障钻井安全和提高钻井时效出发,进行了井身结构设计和抗高温高密度油基钻井液技术、钻井液微米级重晶石加重技术、高密度油基钻井液滤饼冲洗技术、高温高压含CO2气井套管材质优选、高温高压水平井段安全钻进等方面的技术研究,形成了南海莺歌海盆地中深层高温高压水平井钻井关键技术。现场应用表明,该技术可以有效保障安全高效钻井和提高固井质量,应用井投产后清喷产能比预期高30%。水平井钻井关键技术为南海莺歌海盆地中深层高温高压水平井钻井提供了技术保障,也可在同类条件同类型井钻井中推广应用。
  • 图  1  莺歌海盆地中深层地层四压力剖面

    Figure  1.  Four pressure profiles of mid-deep strata in the Yinggehai Basin

    图  2  微米级超微重晶石粒度分布

    Figure  2.  Particle size distribution of micron-ultafine barite

    图  3  冲洗液冲洗前后的滤饼

    Figure  3.  Filter cake before and after flushing

    图  4  腐蚀速率与温度、CO2分压的关系

    Figure  4.  Relationship between corrosion rate and temperature, CO2 partial pressure

    表  1  莺歌海盆地中深层高温高压水平井井身结构设计结果

    Table  1.   Casing program designed of high temperature and high pressure horizontal wells in the mid-deep formation of Yinggehai Basin

    开钻程序钻头直径/mm套管直径/mm备注
    导眼锤入762.0 采用海洋工程船锤入,隔水管壁厚25.4 mm,钢级D36,入泥72.00 m
    1660.4508.0 套管下至井深500.00 m,通过井控措施防浅层气,保证在下部井段安全钻进
    2444.5339.7 套管下至莺歌海组二段中下部巨厚泥岩,尽可能封固莺歌海组二段砂层,以满足下一开次在压力过渡带的钻进要求
    3311.1244.5 套管下至黄流组一段顶部以上泥岩层并尽可能增加下深,以缩短ϕ215.9 mm裸眼段长度
    4215.9177.8 以适当的井斜角揭开目的层
    5149.2149.2 水平段在储层中,需下入打孔管支撑井壁,尾管内打水泥塞封隔储层后回接ϕ177.8 mm套管,再钻开套管附件及水泥塞进行完井作业,生产封隔器下至ϕ177.8 mm回接套管内,尾管悬挂器顶部以上50.00 m、生产封隔器以上100.00 m的回接套管至ϕ177.8 mm尾管均采用防腐套管
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    表  2  新型抗高温高密度油基钻井液基本性能

    Table  2.   Basic properties of new high temperature and high density oil-based drilling fluids

    油水比状态密度/(kg·L–1表观黏度/(mPa·s)塑性黏度/(mPa·s)动切力/Paϕ100ϕ6/ϕ3静切力/Pa破乳电压/V高温高压滤失量/mL
    80 : 20滚动前1.8043.53211.5289.0/8.04.5/5.01 763
    热滚16 h31.0265.0184.0/3.03.0/4.0 9070.8
    热滚96 h23.0203.0124.0/3.02.0/2.0 4222.8
    85 : 15滚动前1.9036.5297.5228.0/7.04.0/5.01 973
    热滚16 h27.5234.5165.0/5.03.0/4.01 1081.2
    热滚96 h22.0202.0113.0/2.01.0/2.0 4573.8
    95 : 5滚动前2.0026.5215.5216.5/5.54.0/4.0 2 000+
    热滚16 h22.0193.0194.0/4.03.0/4.01 9771.6
    热滚96 h20.0172.5173.0/1.02.0/1.01 0871.5
     注:热滚温度为165 ℃,流变性在50 ℃下测得;高温高压滤失量测试条件为165 ℃,3.5 MPa。
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    表  3  新型抗高温高密度油基钻井液沉降稳定性试验结果

    Table  3.   Sedimentary stability test results of new high temperature and high density oil-based drilling fluid

    老化前密度/
    (kg·L–1
    老化时间/
    h
    取样位置老化后密度/
    (kg·L–1
    沉降系数
    1.3016上部1.290.50
    下部1.31
    48上部1.270.51
    下部1.33
    96上部1.270.51
    下部1.33
    1.6016上部1.580.51
    下部1.64
    48上部1.560.51
    下部1.65
    96上部1.530.52
    下部1.67
    1.8016上部1.820.51
    下部1.86
    48上部1.80.51
    下部1.89
    96上部1.790.51
    下部1.89
     注:老化条件165 ℃下滚动。
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    表  4  模拟地层水条件下不同材质试样的腐蚀速率

    Table  4.   Corrosion rate of different materials under simulated formation water

    材质液相腐蚀速率/(mm·a–1气相腐蚀速率/(mm·a–1
    13Cr–L800.005 430.009 07
    13CrS–1100.003 340.007 50
    13Cr–L800.005 920.009 84
    13CrS–1100.000 980.006 55
    13CrM–1100.007 270.014 51
    TN80–3Cr0.004 560.072 07
    P1100.015 920.075 38
    N800.018 550.092 32
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    表  5  井深4 900.00 m处ϕ149.2 mm小井眼复合钻杆水力模拟结果

    Table  5.   Hydraulic simulation results of compound drill pipe in ϕ149.2 mm slim hole at depth of 4 900.00 m

    钻杆直径及长度排量/(L·min–1泵压/MPa当量循环密度/(kg·L–1
    ϕ149.2 mm套管鞋ϕ149.2 mm井眼底部
    ϕ149.2 mm钻杆>3 300.00 m60015.2041.9051.927
    ϕ101.6 mm钻杆1 600.00 m90019.4651.9171.944
    ϕ149.2 mm钻杆>3 800.00 m60015.0451.9101.934
    ϕ101.6 mm钻杆1 100.00 m90018.7551.9231.951
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-08-05
  • 修回日期:  2019-11-28
  • 网络出版日期:  2020-01-16
  • 刊出日期:  2020-03-01

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