关于在我厂使用复合钻进技术的讨论

关于在我厂推广复合钻进技术的讨论瓦窑堡油田位于区域构造单元属鄂尔多斯盆地陕北斜坡中东部，为一向西倾斜的单斜构造，斜坡上构造活动十分微弱，地层产状平缓，地层倾角0.5度左右，每公里坡降8.010.0m，在岩石差异压实作用下，形成超伏鼻状隆起，局部有着少数微细天然裂。这些鼻状隆起、微细裂缝的存在与由相变引起的岩性有机结合，构成油气聚集的理想场所而形成油藏。瓦窑堡油区地层属于发育不完全的三叠系、侏罗系、白垩系和第四系地层，皆为陆源碎屑沉积。缺失三叠系顶部、侏罗系下统顶部、侏罗系上部、白垩系上部和第三系。存在五个区域性不整合面，其中第四系与白垩系呈角度不整合接触，其余四个为平行不整合。在沉积上为安塞三角洲沉积体系，属坪桥王窑指状砂体上的分支。主要开发油层是长6、长4+5、长2，三套油层。储层岩性特征以灰白色细粒砂岩为主，砂岩矿物成分主要有长石，石英，岩屑，黑云母。岩屑主要有变质岩屑、火成岩屑及少量沉积岩屑。砂岩中含有少量重矿物，包括锆石、石榴子石、磷灰石、绿帘石等。主要胶结物以自生矿物为主，含量达8.%11.6%，主要有泥质胶结、硅质胶结、钙质胶结、含有的矿物质：浊沸石、绿泥石、方解石、硅质、长石质和水云母。从“四性”关系上来看，瓦窑堡油田有较好的钻井基础。钻井是勘探和开发油气田的主要手段。要把地下的石油和天然气开采出来，要直接了解地下的地质情况，要证实已探明的构造是否含有油气以及含油气的面积和储量，都需要通过钻井来完成。钻井质量的优劣、速度的高低，直接影响着勘探与开发油气田的速度和水平。只有不断提高钻井工艺技术水平，优质、高效地钻井，才能真正达到以上的目的。瓦窑堡油田由最初钻单直井到后来采用定向井钻井技术，截止2010年我厂基本上是运用该技术。自从引进定向钻井技术后，一直是将定向和稳斜井段施工是分开进行的, 主要就是用螺杆定向后,起出钻具,卸掉螺杆,换成稳斜钻具钻进稳斜井段;才能保证稳斜施工的顺利进行，这也是所谓的普通钻井技术，也是多年来瓦窑堡油田一直使用的钻井技术。随着钻井技术的发展，目前国内外在钻井技术方面研究并成功运用复合钻进技术。所谓复合钻进技术, 就是采用带弯螺杆钻具的滑动导向钻具组合以转盘钻的形式进行的旋转导向钻井的钻井技术, 是预弯曲动力学防斜打快技术的一种特殊形式。2010年在我厂施工的天元8队，首先启用了目前较为先进的复合钻井技术，在2205-1井施工中得到成功运用。从该井的施工过程来看，该技术为加快钻井速度起到了一定的作用，平均机械钻速由原来的3.63m/h、0.80m/h分别提高到7.84m/h、1.84m/h, 大幅度的提高了钻井速度, 节约钻井周期14.17d, 取得了良好的经济效益。从该井来看，与普通钻井技术的井身质量对比可以看出,利用复合钻井技术能够有效的控制井斜,从而有效地保障了井身质量。从稳斜效果来看，有较好的稳斜效果, 井眼轨迹光滑, 钻井速度快, 至少节省了一次起下钻时间，保证连续作业。钻井时间由原来的10天/口，缩短到4天/口，极大的缩短钻井周期，经济效益十分显著。从该井采用复合钻井技术,可以看出改善了钻柱的受力情况, 减少了钻柱的弯曲程度, 从而避免或减少了钻柱的疲劳损坏, 降低了钻具事故的发生, 以及保护上层套管不被磨损，钻井延伸距离增大，抗扭拒能力增大的优点。该井队钻井速度从原来2口/月，提高到4口/月，极大地鼓舞了士气。当然该技术也它的有不足之处，抗失水、防塌、润滑、增粘、絮凝，各种剂量投资大，单项设备消耗增大，螺杆、扶正器，费用增大，还需要配备2-6根不等长短钻杆，目的调整井眼轨迹，需要泥浆泵排量增大，泥浆剂量相应增大。总体上讲，通过复合钻井技术在我厂的尝试和运用，可以显现出利大于弊，推广和运用势在必行。该技术的运用，有利于促进钻井工艺的进一步提高，更有利于我厂的长足发展。缺点：1、第一口井泥浆投资大抗失水；防塌、润滑、增粘、絮凝，各种剂量投资大2、设备：单项消耗增大，螺杆、扶正器，费用增大，还需要配备2-6根不等长短钻杆，目的调整井眼轨迹3、提升设备的增大，费用增大4、需要泥浆泵排量增大1、钻井情况：钻井钻具的保护；钻井液维护（浅井）上下提钻和材料消耗2、轨迹：与定向井对比3、中靶：数据对比（井斜、方位）中靶统计对比（举例说明）4、5、后期生产维护：套管：修理、井下磨损等；油管：计算油管磨损，经济效益对比油杆：计算修井检泵经济效益对比本报讯（通讯员黄延兵）自年月份进入冀东市场以来，华北石油管理局钻井二公司以提高钻井速度和综合经济效益为出发点，大力推广新技术新工艺。其中，复合导向钻井技术成为冀东市场的亮点，仅今年上半年，华北钻二复合导向钻井进尺就达米，占公司总进尺的，不仅提高了机械钻速，而且降低了事故复杂时效。 该公司在冀东市场承钻的大都是井斜在度、位移在米以上的深斜井，应用复合导向钻井技术可以实现上直段、造斜段、稳斜段、降斜段几个工序一次完成，并有利于防碰绕障、扭方位钻进的顺利进行，可有效减少起下钻次数，提高生产效率。但由于该地区含砾岩较多，甲方和其他油田钻井队一直认为该地区不易采用复合钻井。 该公司进入冀东市场以后，深入调研，认真查阅邻井地质资料，于年初在井不同井段采用复合导向加钻头的钻井技术。经过试验和论证，取得了成功，平均机械钻速达到米小时，远远超过常规钻井速度。之后，该公司在冀东市场全面推广复合导向加钻头技术，钻井总时间达到小时，使用钻头打进尺米，平均单只钻头使用小时。尤其在深部地层段使用钻头顺利钻至米，创造了冀东油田前所未有的钻进成绩。 复合导向加钻头技术的应用，大大提高了钻井速度和生产运行质量。上半年，该公司在冀东市场开钻口，完井口，进尺米，井身质量、固井质量合格率。其中队承钻的高井，采用复合导向加钻头技术，仅用天就打完米进尺，创该断块最好水平。涡轮钻具复合钻进技术是大幅度提高钻井速度、防斜打快的主要手段之一，随着涡轮钻具性能、型号的完善，加上高效PDC钻头的蓬勃发展，涡轮钻具复合钻井技术将得到大规模推广应用。在对涡轮钻具和螺杆钻具结构、性能和使用优缺点进行对比的基础上，提出了涡轮钻具复合钻进最佳工况的概念，给出了明确的转速范围；从涡轮钻具的特性和PDC钻头配合要求着手，详细论述了涡轮钻具复合钻进的机理；建立了涡轮钻具系统在钻井过程中的动态和纵向振动模型，为获得最佳的涡轮钻具复合钻进效果提供了理论依据。在国内高陡构造的典型地区进行防斜打快的应用实例涡轮钻具复合钻进技术是大幅度提高钻井速度、防斜打快的主要手段之一，随着涡轮钻具性能、型号的完善，加上高效PDC钻头的蓬勃发展，涡轮钻具复合钻井技术将得到大规模推广应用。在对涡轮钻具和螺杆钻具结构、性能和使用优缺点进行对比的基础上，提出了涡轮钻具复合钻进最佳工况的概念，给出了明确的转速范围；从涡轮钻具的特性和PDC钻头配合要求着手，详细论述了涡轮钻具复合钻进的机理；建立了涡轮钻具系统在钻井过程中的动态和纵向振动模型，为获得最佳的涡轮钻具复合钻进效果提供了理论依据。在国内高陡构造的典型地区进行防斜打快的应用实例表明，机械钻速明显提高，钻井周期大大缩短，钻井成本大幅度下降，经济效益显著。复合钻进情况下深层油气层录井方法研究时间：2004-05-15 22:06:42来源：本站原创|钻井三公司地质录井公司作者：佘明军 随着钻井新工艺尤其是复合钻进在油田勘探开发过程中的推广使用，加之深层油气资源由于自身地质构造特点等因素的影响，使得传统的地质录井方法在深层油气层的录井工作方面已难以适应现场工作的需要，往往导致在复合钻井工艺下进行钻井作业时的深层油气层不易被录取，甚至有可能被地质录井人员漏取。如何能够在复合钻进的情况下对深层油气层采取适当的录井方法是亟待解决的问题，也正是本研究课题的主要内容。一 复合钻进的原理及特点 复合钻进是指井队在钻井过程中，对常规的钻具组合结构进行改进，在钻挺与钻头之间加一驱动装置，可以保持让转盘驱动钻头的同时，利用钻井液循环的动能带动该驱动装置高速运转进一步驱动钻头转动。这样以来，钻头的转动动力就由两部分复合而成，达到了快速钻进的目的。 目前在油田的生产过程中，比较成熟的复合钻进工艺主要是采用螺杆加金刚石复合片钻头（Polycrystalle Diamond Compact,以下简称PDC钻头）进行钻井的方式。该办法结合PDC钻头的自身能够适应高速运转的特点，使钻头的转速就由通常的70转/分钟左右增加到240转/分钟左右。从而达到提高钻速，降低钻井成本的目的。 复合钻进的优点是钻时显著降低、钻井成本大幅度下降，有利于提高钻井队伍的经济效益。 正如任何事物的出现都具有两面性一样，复合钻进工艺同样如此。由于钻头转速过快，使钻达地层剥落的岩石颗粒遭受的研磨强度同原钻井工艺相比有很大提高。这样以来，返到地面后的岩屑颗粒极为细小，对于砂岩而言基本成为粉末。在对岩屑清洗后，即使含有砂岩地层，砂岩颗粒也所剩无几而难以挑出，岩屑则主要是以泥岩颗粒为主，从而导致通过岩屑录井来寻找和发现油气层的办法失去作用。 同时，由于机械钻速的提高，还造成了钻时反映地层性质的可靠性大为降低。通常，钻时的快慢可以很好的反映地层的岩性，比如，钻时明显加快的地层可能是砂岩地层（油气资源的主要储集层），而钻时变慢的地层往往是泥岩地层。由于复合钻进情况下，钻时无论泥岩地层还是砂岩地层都有不同程度的下降，导致钻时曲线的变化幅度不明显。更有甚者，对于钻达的薄层砂岩地层，钻时曲线很难反映出来。所以，常规录井方法中的钻时录井方法也受到了严峻的挑战。 对于埋藏较深的地层，采用复合钻井工艺技术后，一方面，岩屑颗粒如前文所述本身就已经十分细小；另一方面，再经过井眼内长距离、高速度的运移，使岩屑颗粒又一次经过研磨，因此到达地面的岩屑将基本是泥岩颗粒。对于含有油气的砂岩地层，即使岩屑颗粒能够到达地面，但它们的气体特征参数也明显降低。二 综合录井仪的的功能 综合录井仪是近年来随着计算机技术以及大规模数据采集处理技术的发展而研发的一种地质录井设备。 它通过采用多种传感器装置，在计算机的控制下，对钻井施工过程中的有关参数进行采集、处理、分析，并得出结论。 通常，它可以通过压力传感器来记录立管压力、大钩负荷、钻盘扭矩等工程参数；利用电磁传感器记录泵冲、绞车的转动情况参数；利用专用传感器记录钻井液性能参数和地层中的气体参数（包括全烃、烃组份、非烃参数）。 对综合录井仪记录的参数进行处理分析，能够推算出钻时参数、钻压参数、地层压力参数等和地层中油气含量更为密切的的参数，最终可以判定地层中是否含有油气资源。尤其是综合利用这些参数，可以有效的录取复合钻进条件下的深层油气资源，解决发现深层油气层与推广使用复合钻井新工艺之间的矛盾。三 复合钻进情况下深层油气层录井方法的研究 由于本课题研究的重点是如何在复合钻井的条件下对深层油气层准确录取，我们主要挑选了具有代表性的两口井的资料进行分析对比，找出深层油气在综合录井仪资料中的表现特征，总结出规律。 （一）白44井 1.区域地质特征及构造情况简介 白44井位于山东省荷泽县李村乡白庙气田白17井东偏南480m，白9井西偏南470m，构造上位于东濮凹陷中南部兰聊断层下降盘白庙构造白9断块。 白庙气田位于山东省荷泽市于东明县交界处，区域构造位置处于东濮凹陷兰聊断层下降盘中部，白庙构造南邻葛岗集洼陷，北连前梨园洼陷，东以兰聊断裂为界，西与桥口油田相望，是一个在基岩隆起背景上继承性发育并受兰聊断层控制的逆牵引半背斜构造，南北长约12.5Km，东西宽约5Km，区域面积为50Km2。 根据现有资料分析，白庙构造沙二下主要为构造圈闭，沙三中为构造岩性圈闭，沙二下沙三中亚段主要含气，沙三下亚段油气并存。 白44井的钻探目的是白庙气田产能建设，该井在井深2000m至井底均采用复合钻进工艺施工。 2. 部分井段综合录井参数及解释结果 在本井的录井过程中，共解释油气层40层，油气显示主要以深层为主，其中井深超过3500m的油气层共有33层。全井录井过程中全烃最高值为22.457%，井段是3752.003756.00m，地层处于沙三下。部分深层井段中具有代表性的油气层录井参数及解释结果见表（1）、表（2）： 表1 白44井综合录井钻时参数、气测参数、地质参数 井深钻时全烃C1C2C3iC4nC4DCSNDCS指数孔隙度DCS 3931.00210.0610.0140.0010.0010.0010.0011.180.9211.15 3932.00220.9110.5930.0380.0070.0020.0021.180.9211.15 3933.00220.8770.6140.0380.0080.0020.0021.180.9411.15 4020.00170.1970.0890.0070.0010.0010.0021.190.9211.14 4021.00131.1730.4720.0330.0070.0010.0021.190.8711.14 4022.00141.9951.4230.0990.0360.0050.0111.190.8811.14 4023.00112.2841.2550.0680.0160.0020.0041.190.8511.14 表2 白44井综合录井岩屑录井、钻井液录井结果及解释成果 井深 岩性 岩屑湿照 岩屑干照岩屑滴照密度粘度气测解释电测解释 3931.00浅灰色荧光粉砂岩无无 无 1.7107气层气层 3932.00浅灰色荧光粉砂岩无无 无 1.7107气层气层 3933.00浅灰色粉砂岩 无无 无 1.7107气层气层 4020.00浅灰色粉砂岩 无无 无 1.787气层气层 4021.00浅灰色粉砂岩 无无 无 1.787气层气层 4022.00浅灰色粉砂岩 无无 无 1.787气层气层 4023.00浅灰色粉砂岩 无无 无 1.787气层气层 （二）桥75井 1.区域地质特征及构造情况简介 地面位置：山东省东明县城关乡桥口油气田（位于桥20井330度约18米）。 构造位置：东濮凹陷桥口构造东翼桥14断块区。 桥口构造位于东濮凹陷黄河南地区中央隆起带北端，是葛岗集洼陷西翼、黄河断层上升盘上的一个继承性发育的断背斜构造。该构造南与新霍构造相连、北与刘庄构造相望、西以黄河断层为界、东邻葛岗集生油洼陷，构造面积约60 Km2。 该构造已发现沙一沙四共七套含油气层系，截止目前，沙一沙三探明石油地质储量1078104吨，深层沙三3沙三4探明天然气储量45.08108 m3，凝析油27.6104吨。 桥口东翼含气区以玉皇庙断层为界分为南部含气区和北部含气区。桥75井是部署在桥口东翼桥14断块区高部位的双靶定向井，将钻遇桥口东翼桥14断块深层沙三3沙三4的主要含气层系。钻探目的是进一步评价桥口东翼深层气的产能，了解形成稳产高产的条件，搞好深层凝析气藏的开发试验，为下一步规模开发桥口东翼深层天然气资源做好准备。 2.地质录井解释成果 本井于2002年7月29日开钻，9月24日钻至井深4366.00m按 设计要求完钻。全井主要采用复合钻进工艺进行钻井作业，同时，依据设计原则，于井深3885.00m开始取芯，至9月20日共取心芯八次，取心芯井段3885.004276.85m，取芯进尺92.57m，芯长91.89m，平均收获率99.4%，其中含油气岩芯长17.89m，荧光岩芯13.47m，不含油气储集层14.31m。该井在沙一段、沙三3沙三4亚段地层中均见到油气显示。全井油气显示主要集中在沙三3沙三4亚段，既3476.004312.00m，多为深层油气，全烃最高值达到32.666%,井段为3481.003482.00m，地层处于沙三3段。由于采用了复合钻井技术，使得全井没能发现真正的含油气砂岩颗粒（岩心除外）。部分井段油气层的录井参数及解释结果见表（3）、表（4）： 表3 综合录井钻时参数、气测参数、地质参数 井深钻时全烃C1C2C3iC4nC4DCSNDCS指数孔隙度DCS 3980.00143.9640.7320.0890.0540.0190.0531.270.9611.15 3981.001013.0684.7200.4630.1390.0270.0701.270.8911.15 3982.001013.9726.6900.6260.1650.0300.0781.270.9211.15 3983.001210.6221.9440.1870.0730.0180.0511.270.9811.15 4022.001210.8381.1420.2260.1290.0680.2031.281.1311.14 4023.002010.6971.1720.2050.1160.0570.1921.281.0811.14 4257.00351.6630.1320.0150.0150.0110.0531.381.1111.11 4258.00301.3390.1320.0150.0150.0110.0531.381.1411.11 4259.002210.4645.7100.3030.1080.0280.0981.381.1011.11 4305.00141.8510.2670.0660.0090.0030.0171.401.0111.10 4306.00172.1450.3530.0740.0110.0030.0181.401.0411.10 4307.00167.3561.3720.2360.0570.0170.0821.400.7730.13 表4 白44井综合录井岩屑录井、钻井液录井结果及解释成果 井深岩性 岩屑湿照 岩屑干照岩屑滴照密度粘度 气测解释 电测解释 3980.00灰白色粉砂岩无无无1.4473气层气层 3981.00灰白色粉砂岩无无无1.4473气层气层 3982.00灰白色粉砂岩无无无1.4473气层气层 3983.00灰白色粉砂岩无无无1.4473气层气层 4022.00浅灰色荧光粉砂岩无无淡黄色1.4285气层气层 4023.00浅灰色荧光粉砂岩无无淡黄色1.4285气层气层 4257.00灰白色含气粉砂岩无无无1.4680气层气层 4258.00灰白色含气粉砂岩无无无1.4680气层气层 4259.00灰白色含气粉砂岩无无无1.4680气层气层 4305.00灰白色粉砂岩无无无1.4976气层气层 4306.00灰白色粉砂岩无无无1.4976气层气层 4307.00灰白色粉砂岩无无无1.4976气层气层 （三）数据分析 从表（1）、表（2）可以看出，正是因为采用了复合钻进工艺，白44井的两层显示层中，第一层（3931.003933.00m）的钻时变化（钻时不降反升，与常识背道而驰）不明显，通过钻时来划分砂岩、泥岩地层难以实现。对于两层显示层岩屑录井、钻井液录井的效果也均不理想。 同样，对于表（3）、表（4）中桥75井的四层显示层（3980.003983.00m、4022.004023.00m、4257.004259.00m、4305.004307.00m）也同样显示出某些数据同常规录井的规律不太一致，就有可能遗漏这几层油气资源。 但是，通过上文表中的数据显示：油气层的DCS指数均偏低于DCSN，同时，孔隙度DCS的数值相对较高。考虑到DCS、DCSN、孔隙度DCS均是反映地层压力特性的参数，因持可以利用它们来判断地层地渗透性。 根据相关理论，随着地层深度的增加，地层的压力也随之增加，并且二者之间基本成正比例关系。DCS是反映单位深度内增加的地层压力，DCSN是DCS的正常值，一旦地层的渗透性增加，则地层压力增加，体现为DCS就高于正常值DCSN，反之亦然。 不同岩性地层的渗透性使不同的，通常泥岩地层的渗透性要远低于砂岩地层。因此，在常规录井方法受到影响时，可以充分综合考虑多种参数，尤其是利用地层参数DCS、DCSN，再结合气体参数，基本可以做到录准、录全深层油气层。四 研究成果的效益分析 随着本研究项目的完成，以及投入生产中应用，将会为社会带来巨大的经济效益。 首先，由于我们的研究成果能够解决复合钻进技术带来的可能导致深层油气在录井过程中被遗漏的负面影响，钻井新工艺推广过程中的障碍也就被扫清。因此，有利于促进钻井工艺的进一步提高，促进科学技术的快速发展，有利于国家战略物质-石油工业的发展，有利于社会的稳定。 第二，正是由于本成果能够准确录各个井段的油气层，更加丰富了录井手段，提高地质录井队伍的战斗力，就为我们参与日益激烈的市场竞争奠定了坚实的基础，为我们今后的生存发展开阔了空间。 第三，在为甲方提供生产服务的同时，可以帮助甲方提高经济效益。比如，桥75井的4305.004307.00m井段，钻时由14min/m上升到17 min/m，全烃由