苏里格气田水平井井身结构优化及钻井配套技术

史配铭 李晓明 倪华峰 石崇东 姜庆波 程华林

史配铭, 李晓明, 倪华峰, 石崇东, 姜庆波, 程华林. 苏里格气田水平井井身结构优化及钻井配套技术[J]. 石油钻探技术, 2021, 49(6): 29-36. doi: 10.11911/syztjs.2021057
引用本文: 史配铭, 李晓明, 倪华峰, 石崇东, 姜庆波, 程华林. 苏里格气田水平井井身结构优化及钻井配套技术[J]. 石油钻探技术, 2021, 49(6): 29-36. doi: 10.11911/syztjs.2021057
SHI Peiming, LI Xiaoming, NI Huafeng, SHI Chongdong, JIANG Qingbo, CHENG Hualin. Casing Program Optimization and Drilling Matching Technologies for Horizontal Wells in Sulige Gas Field[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2021, 49(6): 29-36. doi: 10.11911/syztjs.2021057
Citation: SHI Peiming, LI Xiaoming, NI Huafeng, SHI Chongdong, JIANG Qingbo, CHENG Hualin. Casing Program Optimization and Drilling Matching Technologies for Horizontal Wells in Sulige Gas Field[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2021, 49(6): 29-36. doi: 10.11911/syztjs.2021057

苏里格气田水平井井身结构优化及钻井配套技术

doi: 10.11911/syztjs.2021057
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

Casing Program Optimization and Drilling Matching Technologies for Horizontal Wells in Sulige Gas Field

  • 摘要: 苏里格气田致密气藏埋藏深,钻遇地层塌漏问题突出,机械钻速低,前期水平井采用三开井身结构,难以达到钻井持续提速和降低钻井成本的目的。为此,在开展缩短中完周期、优化封固段和井眼尺寸等方面的理论分析,并进行井身结构优化过渡性方案现场试验的基础上,提出了井身结构优化思路,分析了可行性;然后,进行了封固段优选、井眼尺寸优化,设计了水平井小井眼二开井身结构。基于此井身结构,研究了井眼轨迹控制、个性化钻头和配套提速工具优选、强抑制高效润滑钻井液分段措施优化等关键钻井配套技术。该技术在19口井进行了现场应用,解决了长裸眼段“塌漏同存,上漏下塌”的问题,提高了各井段的机械钻速,大幅度缩短了钻井周期。研究结果表明,小井眼二开井身结构设计合理,钻井配套技术提速效果显著,可在苏里格气田水平井钻井中推广应用。
  • 图  1  典型三开井身结构

    Figure  1.  Typical three-section casing program

    图  2  地层三压力曲线

    Figure  2.  Three pressure curves of formation

    表  1  不同尺寸钻头钻进1 000 m时的破岩能耗

    Table  1.   Rock breaking energy consumption for drilling 1 000 m with bits in different sizes

    钻头外径/mm理论破岩面积/mm2机械比能/MPa钻压/kN转速/ (r·min–1扭矩/(kN·m)机械钻速/(m·h–1破岩总体积/m3消耗总能量/J
    152.418 232.220.038 9100704.061518.237 093.43
    152.418 232.220.032 5100704.061818.235 932.04
    215.936 591.060.027 4100705.761536.5910 040.59
    215.936 591.060.022 8100705.761836.598 355.20
    222.238 757.680.026 6100705.921538.7610 293.26
    222.238 757.680.022 1100705.921838.768 584.05
    228.641 022.500.025 8100706.081541.0210 573.14
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    表  2  不同井身结构下的排量计算结果

    Table  2.   Flow rates calculated with different casing programs

    井身结构井筒容积/
    m3
    井筒容积
    增量/m3
    单井岩屑量/
    m3
    岩屑增量/
    m3
    三开190.247.7655.2525.25 
    常规井眼二开(过渡)248.0105.5 946.50316.50  
    小井眼二开(先导)142.5 630.00 
     注:三开结构为ϕ346.0 mm×500 m/ϕ273.1 mm×500 m+(ϕ228.0 mm×2 200 m +ϕ215.9 mm×700 m)/ϕ177.8 mm×3 400 m+ϕ152.4 mm×1 500 m/ϕ114.3 mm×4 900 m;常规井眼二开(过渡)结构为ϕ346.0 mm×1 200 m/ϕ273.1 mm×1 200 m+ϕ215.9 mm×3 700 m/ϕ139.7 mm×4 900 m;小井眼二开(先导)结构为ϕ215.9 mm×2 600 m/ϕ177.8 mm×2 600 m+ϕ152.4 mm×2 300 m/ϕ114.3 mm×4 900 m。
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    表  3  靖50-21H2井的井身结构设计结果

    Table  3.   Casing program design for Well Jing50-21H2

    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深/m水泥浆返高
    导管346.0 50273.1第四系50地面
    一开215.92 584177.8石千峰组2 584地面
    二开152.45 251114.3石盒子组0~5 248气层以上500 m
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    表  4  大功率螺杆与常规螺杆的参数对比

    Table  4.   Parameter comparison between high-power screwdrill and conventional screwdrill

    钻具型号外径/
    mm
    排量/
    (L·s–1
    转速/
    (r·min–1
    工作压降/
    MPa
    最大压降/
    MPa
    输出扭矩/
    (N·m)
    最大输出扭矩/
    (N·m)
    输出功率/
    kW
    7LZ172×1.5°(普通螺杆)172.019.5~39.584~1684.05.657 17610 137150
    7LZ172×1.5°(等壁厚螺杆)19.5~39.588~1775.57.859 86614 288238
    5LZ127×1.5°(普通螺杆)127.010.7~21.5140~2804.05.652 344 3 312 87
    7LZ127×1.5°(普通螺杆)12.35~24.70130~2613.24.522 468 3 277 75
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    表  5  小井眼二开与典型三开井身结构完成井钻井技术指标对比

    Table  5.   Comparison of completion and drilling technical indexes between two-section casing program for slim boreholes and typical three-section casing program

    井身结构完井数/口进尺/m平均井深/m钻井周期/d中完周期/d完井周期/d机械钻速/(m·h–1
    小井眼二开1991 2584 80329.044.476.0917.64
    典型三开34164 442 4 71542.939.936.2812.62
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  • [1] 李双贵,于洋,樊艳芳,等. 顺北油气田超深井井身结构优化设计[J]. 石油钻探技术,2020,48(2):6–11. doi:  10.11911/syztjs.2020002

    LI Shuanggui, YU Yang, FAN Yanfang, et al. Optimal design of casing programs for ultra-deep wells in the Shunbei Oil and Gas Field[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2020, 48(2): 6–11. doi:  10.11911/syztjs.2020002
    [2] 刘彪,潘丽娟,王圣明,等. 顺北油气田超深井井身结构系列优化及应用[J]. 石油钻采工艺,2019,41(2):130–136.

    LIU Biao, PAN Lijuan, WANG Shengming, et al. Casing program optimization and application of ultradeep wells in Shunbei Oil and Gas Field[J]. Oil Drilling & Production Technology, 2019, 41(2): 130–136.
    [3] 刘小刚,赵少伟,马英文,等. 渤海油田定向井井身结构优化及应用[J]. 石油钻采工艺,2019,41(4):455–459.

    LIU Xiaogang, ZHAO Shaowei, MA Yingwen, et al. Optimization of the casing program of directional well and its application in the Bohai Oilfield[J]. Oil Drilling & Production Technology, 2019, 41(4): 455–459.
    [4] 乐守群,王进杰,苏前荣,等. 涪陵页岩气田水平井井身结构优化设计[J]. 石油钻探技术,2017,45(1):17–20.

    LE Shouqun, WANG Jinjie, SU Qianrong, et al. The optimization of casing programs for horizontal wells in the Fuling Shale Gas Field[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2017, 45(1): 17–20.
    [5] 刘云芳. 平桥地区钻井复杂情况地层压力分析[J]. 江汉石油职工大学学报,2018,31(6):26–28. doi:  10.3969/j.issn.1009-301X.2018.06.007

    LIU Yunfang. Formation pressure analysis of drilling complexity in Pingqiao Area[J]. Journal of Jianghan Petroleum University of Staff and Workers, 2018, 31(6): 26–28. doi:  10.3969/j.issn.1009-301X.2018.06.007
    [6] 刘阳, 邓建明, 崔国杰, 等. 渤中凹陷19-6构造地层压力随钻精确监测技术[J]. 石油钻采工艺, 2018, 40(增刊1): 125-128.

    LIU Yang, DENG Jianming, CUI Guojie, et al. Precise detection technology of formation pressure while drilling in BZ19-6 structure of Bozhong Sag[J]. Oil Drilling & Production Technology, 2018, 40(supplement 1): 125-128.
    [7] 刘彪,张俊,王居贺,等. 顺北油田含侵入岩区域超深井安全高效钻井技术[J]. 石油钻采工艺,2020,42(2):138–142.

    LIU Biao, ZHANG Jun, WANG Juhe, et al. Technologies for the safe and efficient drilling of ultradeep wells in the areas with intrusive rocks in the Shunbei Oilfield[J]. Oil Drilling & Production Technology, 2020, 42(2): 138–142.
    [8] 刘彪,潘丽娟,易浩,等. 顺北含辉绿岩超深井井身结构优化设计[J]. 石油钻采工艺,2016,38(3):296–301.

    LIU Biao, PAN Lijuan, YI Hao, et al. Casing program optimization of ultra-deep well with diabase reservoir in Shunbei Block[J]. Oil Drilling & Production Technology, 2016, 38(3): 296–301.
    [9] 冯林,母亚军,杨代明,等. 马深1井二开大井眼优快钻井技术[J]. 石油钻采工艺,2016,38(5):577–582.

    FENG Lin, MU Yajun, YANG Daiming, et al. Big hole of second section of Well Mashen-1 optimized drilling technology[J]. Oil Drilling & Production Technology, 2016, 38(5): 577–582.
    [10] 胡大梁,欧彪,何龙,等. 川西海相超深大斜度井井身结构优化及钻井配套技术[J]. 石油钻探技术,2020,48(3):22–28. doi:  10.11911/syztjs.2020053

    HU Daliang, OU Biao, HE Long, et al. Casing program optimization and drilling matching technologies for marine ultra-deep highly deviated wells in Western Sichuan[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2020, 48(3): 22–28. doi:  10.11911/syztjs.2020053
    [11] 林四元,张杰,韩成,等. 东方气田浅部储层大位移水平井钻井关键技术[J]. 石油钻探技术,2019,47(5):17–21.

    LIN Siyuan, ZHANG Jie, HAN Cheng, et al. Key technology for horizontal well of extended reach drilling in the shallow reservoirs of the Dongfang Gas Field[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2019, 47(5): 17–21.
    [12] 杨灿,王鹏,饶开波,等. 大港油田页岩油水平井钻井关键技术[J]. 石油钻探技术,2020,48(2):34–41. doi:  10.11911/syztjs.2020036

    YANG Can, WANG Peng, RAO Kaibo, et al. Key technologies for drilling horizontal shale oil wells in the Dagang Oilfield[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2020, 48(2): 34–41. doi:  10.11911/syztjs.2020036
    [13] 路宗羽,赵飞,雷鸣,等. 新疆玛湖油田砂砾岩致密油水平井钻井关键技术[J]. 石油钻探技术,2019,47(2):9–14. doi:  10.11911/syztjs.2019029

    LU Zongyu, ZHAO Fei, LEI Ming, et al. Key technologies for drilling horizontal wells in glutenite tight oil reservoirs in the Mahu Oilfield of Xinjiang[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2019, 47(2): 9–14. doi:  10.11911/syztjs.2019029
    [14] 王敏生,光新军,耿黎东. 页岩油高效开发钻井完井关键技术及发展方向[J]. 石油钻探技术,2019,47(5):1–10.

    WANG Minsheng, GUANG Xinjun, GENG Lidong. Key drilling/completion technologies and development trends in the efficient development of shale oil[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2019, 47(5): 1–10.
    [15] 史配铭,肖春学,王建军. 苏里格南部气田大斜度井钻井技术[J]. 石油钻采工艺,2019,41(1):18–22.

    SHI Peiming, XIAO Chunxue, WANG Jianjun. Drilling technologies used for the highly deviated wells in Southern Sulige Gasfield[J]. Oil Drilling & Production Technology, 2019, 41(1): 18–22.
    [16] 聂云飞,朱渊,范萧,等. 自激式涡流控制水力振荡器研制与应用[J]. 石油钻探技术,2019,47(5):74–79.

    NIE Yunfei, ZHU Yuan, FAN Xiao, et al. Development and application of self-excited vortex control hydraulic oscillator[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2019, 47(5): 74–79.
    [17] 沈国兵,刘明国,晁文学,等. 涪陵页岩气田三维水平井井眼轨迹控制技术[J]. 石油钻探技术,2016,44(2):10–15. doi:  10.11911/syztjs.201602002

    SHEN Guobing, LIU Mingguo, CHAO Wenxue, et al. 3D trajectory control technology for horizontal wells in the Fuling Shale Gas Field[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2016, 44(2): 10–15. doi:  10.11911/syztjs.201602002
    [18] 胡祖彪,张建卿,王清臣,等. 长庆油田华H50-7井超长水平段钻井液技术[J]. 石油钻探技术,2020,48(4):28–36. doi:  10.11911/syztjs.2020050

    HU Zubiao, ZHANG Jianqing, WANG Qingchen, et al. Drilling fluid technology for ultra-long horizontal section of Well Hua H50-7 in the Changqing Oilfield[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2020, 48(4): 28–36. doi:  10.11911/syztjs.2020050
  • [1] 曹辉, 李宝军, 赵向阳.  厄瓜多尔Tambococha油田水平井钻井液技术, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2021104
    [2] 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, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2021056
    [3] 谭天宇, 邱爱民, 汤继华, 李浩, 席佳男, 霍丽芬.  吉兰泰油田吉华1区块超浅层水平井钻井关键技术, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2021038
    [4] 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, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2019112
    [5] 史配铭, 薛让平, 王学枫, 王万庆, 石崇东, 杨勇.  苏里格气田致密气藏水平井优快钻井技术, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2020083
    [6] 路宗羽, 赵飞, 雷鸣, 邹灵战, 石建刚, 卓鲁斌.  新疆玛湖油田砂砾岩致密油水平井钻井关键技术, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2019029
    [7] 向雄, 杨洪烈, 刘喜亮, 由福昌, 周姗姗.  南海西部超浅层气田水平井EZFLOW无固相弱凝胶钻井液研究与应用, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2018024
    [8] 杨海平.  涪陵平桥与江东区块页岩气水平井优快钻井技术, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2018071
    [9] 陈明, 黄志远, 马庆涛, 刘云鹏, 葛鹏飞, 夏广强.  马深1井钻井工程设计与施工, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.201704003
    [10] 乐守群, 王进杰, 苏前荣, 常合磊, 陈林.  涪陵页岩气田水平井井身结构优化设计, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.201701003
    [11] 王万庆.  陇东气田水平井钻井技术, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.201702003
    [12] 张东清.  龙凤山气田北209井钻井提速技术, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.201604005
    [13] 刘匡晓, 王庆军, 兰凯, 赵转玲.  涪陵页岩气田三维水平井大井眼导向钻井技术, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.201605003
    [14] 李克智, 闫吉曾.  红河油田水平井钻井提速难点与技术对策, 石油钻探技术. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2014.02.023
    [15] 韩福彬, 李瑞营, 李国华, 代晓东, 陈绍云.  庆深气田致密砂砾岩气藏小井眼水平井钻井技术, 石油钻探技术. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2013.05.011
    [16] 巢贵业.  松南地区火山岩水平井优快钻井技术, 石油钻探技术. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2013.06.012
    [17] 周贤海.  涪陵焦石坝区块页岩气水平井钻井完井技术, 石油钻探技术. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2013.05.005
    [18] 许孝顺.  TP2CX超深开窗侧钻中短半径水平井钻井技术, 石油钻探技术. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2012.03.026
    [19] 朱健军.  侧钻超短半径水平井J37-26-P14井钻井设计与施工, 石油钻探技术. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2011.05.023
    [20] 靳金荣, 滕春鸣, 刁意舒, 赵冬云, 周建设.  赵东平台C/D区块水平井钻井完井配套技术, 石油钻探技术. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2011.05.006
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-10-15
  • 修回日期:  2021-10-21
  • 网络出版日期:  2021-11-16
  • 刊出日期:  2021-11-25

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