苏里格致密气藏超长水平段水平井钻井完井关键技术

史配铭 倪华峰 石崇东 王学枫 王万庆 屈艳平

史配铭, 倪华峰, 石崇东, 王学枫, 王万庆, 屈艳平. 苏里格致密气藏超长水平段水平井钻井完井关键技术[J]. 石油钻探技术, 2022, 50(1): 13-21. doi: 10.11911/syztjs.2021056
引用本文: 史配铭, 倪华峰, 石崇东, 王学枫, 王万庆, 屈艳平. 苏里格致密气藏超长水平段水平井钻井完井关键技术[J]. 石油钻探技术, 2022, 50(1): 13-21. doi: 10.11911/syztjs.2021056
SHI Peiming, NI Huafeng, SHI Chongdong, WANG Xuefeng, WANG Wanqing, QU Yanping. Key Technologies for Drilling and Completing Horizontal Wells with Ultra-Long Horizontal Sections in the Sulige Tight Gas Reservoirs[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2022, 50(1): 13-21. doi: 10.11911/syztjs.2021056
Citation: SHI Peiming, NI Huafeng, SHI Chongdong, WANG Xuefeng, WANG Wanqing, QU Yanping. Key Technologies for Drilling and Completing Horizontal Wells with Ultra-Long Horizontal Sections in the Sulige Tight Gas Reservoirs[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2022, 50(1): 13-21. doi: 10.11911/syztjs.2021056

苏里格致密气藏超长水平段水平井钻井完井关键技术

doi: 10.11911/syztjs.2021056
基金项目: 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司致密油气藏工程技术中心重点科技计划项目“苏里格气田三维水平井钻井提速技术研究”(编号:CZ2020-05)资助
详细信息
    作者简介:

    史配铭(1984—),男,甘肃景泰人,2008年毕业于重庆科技学院石油工程专业,工程师,主要从事水平井、小井眼定向井钻井完井方面的技术研究与管理工作。E-mail:zjs3spm@cnpc.com.cn。

  • 中图分类号: TE243+.1

Key Technologies for Drilling and Completing Horizontal Wells with Ultra-Long Horizontal Sections in the Sulige Tight Gas Reservoirs

  • 摘要: 针对苏里格气田致密气藏超长水平段水平井钻井完井过程中循环泵压高、摩阻扭矩大、机械钻速低、井眼清洁困难、完井套管柱下入困难等问题,分析了超长水平段水平井钻井完井技术难点,进行了高效钻具和钻井设备优化配置、井眼轨道设计和井眼轨迹控制、水平段钻井提速和清洁,以及旋转导向钻井、强抑制润滑性水基钻井液和“旋转引鞋+套管”漂浮下入等技术研究,形成了苏里格致密气藏超长水平段水平井钻井完井关键技术。现场试验2口井,平均井深7 027 m,平均水平段长3 719.5 m,钻井周期50.93 d,取得了很好的效果。其中,靖50-26H1井完钻井深7 388 m,水平段长4 118 m,创造了当时长庆油田井深最深和国内陆上油气井水平段最长2项纪录。研究与试验结果表明,该技术可为苏里格致密气藏高效勘探开发提供技术支撑,也可为国内致密气超长水平段水平井安全高效钻井完井提供借鉴。
  • 图  1  水平段抗拉强度校核图

    Figure  1.  Tensile strength check of horizontal section

    图  2  水平段抗扭强度校核图

    Figure  2.  Torsional strength check of horizontal section

    图  3  采用不同钻井液时的通井摩阻、扭矩对比

    Figure  3.  Comparison of friction and torque in drafting process with different drilling fluids

    图  4  完井套管柱下入摩阻对比

    Figure  4.  Comparison of friction in running of completion casing string

    表  1  典型的“导管+三开”井身结构

    Table  1.   Typical “conductor + three sections” casing program

    开钻
    次序
    钻头外径/
    mm
    井深/
    m
    套管外径/
    mm
    套管下入
    层位
    套管下入
    深度/m
    水泥浆
    返高
    备注
    导管444.5 50426.0第四系50地面 封流沙层、疏松易漏黄土层,确保表层施工安全
    一开346.1 500273.1直罗组500地面 封固上部易垮塌层、水层及漏层,进入稳定地层30 m
    且井深不小于500 m,以满足井控要求
    二开222.23 298177.8石盒子组3 295地面 封固复杂地层,为储层专打作好井筒准备
    三开152.46 298114.3石盒子组0~6 295技术套管
    之上
     水泥返至技术套管800 m以上,满足采气要求
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    表  2  ϕ152.4 mm井眼中钻具在定排量下的循环压耗

    Table  2.   Circulating pressure losses of drilling tools in a ϕ152.4 mm borehole under fixed flow rate

    钻头外径/
    mm
    钻杆外径/
    mm
    排量/
    (L∙s–1
    钻具内压耗/
    MPa
    环空压耗/
    MPa
    “钻头+螺杆+地面管汇”的
    压耗/MPa
    循环泵压/
    MPa
    环空返速/
    (m∙s−1
    152.488.91834.045.397.146.541.49
    101.6 13.819.357.130.261.78
     注:钻井液密度1.33 kg/L,漏斗黏度70 s,塑性黏度21 mPa∙s,旋转黏度计ϕ600读数为66、ϕ300读数为45;水平段长4 000 m,井深7 300 m。
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    表  3  不同扣型钻具性能参数

    Table  3.   Parameters of drilling tools with different connection types

    钻具
    扣型
    钻杆
    外径/mm
    钻杆接箍
    尺寸/mm
    钻杆壁厚/
    mm
    接头拉伸
    载荷/kN
    接头扭矩
    载荷/(kN∙m)
    管体拉伸
    载荷/(kN∙m)
    管体扭矩
    载荷/(kN∙m)
    内压强度/
    MPa
    挤毁强度/
    MPa
    CQST39101.6123.88.383 49053.282 28756.81134.4138.8
    CQ403 30033.302 30056.80134.4138.8
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    表  4  膨胀降滤失水泥浆的性能

    Table  4.   Properties of expanded fluid loss reducing cement slurry

    水泥浆密度/
    (kg∙L–1
    API滤失量/
    mL
    抗压强度1)/MPa初始稠度/
    Bc
    最终稠度/
    Bc
    稠化时间2)/
    min
    水泥石膨胀
    率,%
    55 ℃/24 h55 ℃/48 h
    领浆1.88~1.923621.024.512704150.1
    中浆25.030.0364
    尾浆27.032.5314
     注:1)抗压强度的测试条件,55 ℃/24 h指在55 ℃温度下老化24 h,55 ℃/48 h指在55 ℃温度下老化48 h;2)稠化条件为85 ℃/40 MPa。
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    表  5  试验井的技术指标

    Table  5.   Technical indicators of test wells

    井号完钻井深/m水平段长/m钻井周期/d完井周期/d建井周期/d机械钻速/(m·h–1
    靖45-24H26 6663 32144.4410.0256.0414.81
    靖50-26H17 3884 11857.42 7.7965.2111.62
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    表  6  井眼轨道优化设计数据

    Table  6.   Data of optimized borehole trajectory design

    剖面造斜点井深/m偏移距/m入窗点井深/m全角变化率/((°)·(30m)–1摩阻/kN
    纠偏井段扭方位井段斜井段
    优化前1 0006003 200041242.3
    优化后 6506003 20036 527.3
     注:优化前剖面,指“直—增—稳—降斜扭方位—稳—增—水平段”;优化后剖面,指“直—增—稳—增斜扭方位—稳—增—水平段”。
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    表  7  常规钻具与旋转导向钻具应用数据对比

    Table  7.   Application data comparison of conventional drilling tools and RSS drilling tools

    井号钻具组合应用井段/m全角变化率/
    ((°)·(30m)–1
    最大平均
    靖45-24H2PDC钻头+螺杆
    钻具+ MWD+
    水力振荡器
    3 345~5 1073.871.77
    靖50-26H13 270~5 1323.481.98
    靖45-24H2旋转导向5 107~6 6662.560.59
    靖50-26H15 132~7 3883.060.89
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-10-15
  • 修回日期:  2021-10-18
  • 网络出版日期:  2021-11-11
  • 刊出日期:  2022-03-07

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