欠平衡钻井设计与施工.

欠平衡钻井设计与施工大港欠平衡钻井设计与施工内容：1、欠平衡钻井设计。2、欠平衡钻井施工情况。3、欠平衡钻井项目组织及作业管理模式。1、欠平衡钻井设计。大港欠平衡钻井设计与施工一、适应欠平衡钻井工艺的地层筛选⑴地层压力系统：应尽可能单一，若是多压力系统，压力大小应比较接近。⑵地层稳定性：是重要条件之一。钻井液液柱压力或者钻井液的化学抑制能力以及地层侵泡时间等都是可能造成地层坍塌的因素，如果事先考虑不周全，可能导致欠平衡钻井失败。当预先确定了储层后，应采用坍塌压力预测软件对候选储层进行计算评价，确定坍塌压力和地层孔隙压力之间的关系，决定井筒内压力状态处于欠平衡时是否导致井壁不稳定问题。大港欠平衡钻井设计与施工一、适应欠平衡钻井工艺的地层筛选⑶地层渗透率：原则上高压低渗、低压低渗或衰竭储层，裂缝型、孔隙型储层都适宜欠平衡钻井。对于地层压力当量密度不清的预探井，为了及时发现油气层，可以应用欠平衡钻井技术，但应有严密、详细的预防措施，组织、人员、装备、技术均应到位，防止井喷失控。⑷含硫化氢储层：要求硫化氢含量不超过50ppm。大港欠平衡钻井设计与施工如大港油区地质条件特点，筛选出碳酸盐岩（奥陶系灰岩、沙河街生物灰岩）、火成岩、砂泥岩（包括沙河街、中生界地层）。开始实施欠平衡钻井由于砂岩储层的井要钻穿多层储层、水层，目地层有多个，技术套管下入深度难于确定。因此，首选碳酸盐岩储层进行欠平衡钻井，目前已经在砂岩储层实施欠平衡钻井，已经完成3口，效果突出。大港欠平衡钻井设计与施工二、井身结构设计原则技术套管应下至欠平衡施工井段的顶部，除非其上部地层稳定、压力系统单一，能满足欠平衡施工要求。大港欠平衡钻井设计与施工三、钻井液设计原则⑴岩性分析第一步利用测井资料解释成果对所钻储层岩性进行分析；第二步利用电子扫描显微镜确定粘土矿物的类型、含量和分布情况。⑵室内流动试验分三组对岩心进行了流动试验。第一组对岩心进行了流动试验。第二组试检验岩石对注入液的敏感性。第三组试验用于评价水锁或相圈闭所造成损害的风险。大港欠平衡钻井设计与施工三、钻井液设计原则⑶细颗粒迁移试验用试样进行细颗粒迁移试验，确定在钻进和完井作业中是否考虑细颗粒迁移。⑷钻井液敏感性试验做5敏试验。确定滤液以及速敏造成岩石损害的原因是粘上膨胀还是细颗粒迁移。大港欠平衡钻井设计与施工⑸相圈闭试验相圈闭试验用来确定在钻井液滤失到近井眼区后，相对渗透率对岩石排液能力的影响。如果在过平衡钻井期间存在相圈闭问题，则必须想办法避免相圈闭造成的地层损害。⑹自吸当水基钻井液与岩石接触时可通过自吸进人岩石，并在达到毛细压力平衡之前岩石将不断吸入钻井液。因为相圈闭是不可逆的，清洗后难以恢复到原始含水饱和度的条件。因此，需要对所钻储层岩样进行自吸试验，确定在欠平衡钻井条件下是否会由因自吸产生相圈闭问题。三、钻井液设计原则大港欠平衡钻井设计与施工三、钻井液设计原则⑺钻井液的优化一旦选中了钻井液体系，下一步就是确定滤液对岩石渗透率的影响以及体系与产层产出流体的相容性。为了防止酸性气体对钻具、套管、井口装置的影响，还应加入除硫剂。同时还注意下列注意事项：①产出或循环水与产出或循环油的紊流混合物可能会形成高粘稳定乳化物。这种高粘稳定乳化物可增加钻井液的摩擦压力，使之难以维持欠平衡条件，并增加了在地面分离气体的难度，并使固相清除复杂化。为了在多相流条件下保持紊流，要保持钻井液的低粘切。大港欠平衡钻井设计与施工三、钻井液设计原则②在选择表面活性剂时要十分注意，要防止万一钻井液滤失到地层中所造成地层润湿性的变化。③若地层产出水与水基钻井滤液不相容，会产生钻井液稀释或增粘问题。以上是欠平衡钻井用钻井液的设计原则，而在实际配制和使用过程中还要根据地层情况、市场情况和经济可行性选择钻井液。大港欠平衡钻井设计与施工三、钻井液设计原则实际情况根据大港油田所钻储层为奥陶系灰岩地层，对于压力系数大于1的井，采用无固相钻井液，密度为1.00～1.01g/cm3，并加入了碱式碳酸锌，防止硫化氢产生氢脆；对于压力系数低于0.95井，采用水包油钻井液，密度0.84g/cm3；对于沙河街地层采用盐水泥浆、聚磺防塌钻井液体系。大港欠平衡钻井设计与施工四、欠平衡钻井设备选择根据大港油田地区特点选择了以下设备：美国WILLIAMS公司“7100EP”型旋转控制头、美国WKM公司7-1/16”液动球阀、美国ControlFlow公司70MPa型专用节流管汇、美国Brandt公司液气分离器和真空除气器、美国ENARDO公司防回火装置、太阳能自动点火装置、美国OMSCO公司5-1/4”六棱方钻杆及滚子方补心、德国硫化氢报警系统、便携式硫化氢报警仪、德国产空气呼吸器、美国ControtFlow公司产钻杆浮阀，自己加工了撇油系统等欠平衡钻井装置。大港欠平衡钻井设计与施工五、欠平衡钻井设计1.井场选择；2.井身结构选择；3.井控设备、工具；4.欠压值设计；5.完井工艺。大港欠平衡钻井设计与施工五、欠平衡钻井设计6.欠平衡专用设备、工具⑴井口设备包括旋转防喷器和控制阀。⑵专用节流管汇。⑶充气或气体钻井专用的压风机组、氮气发生器、增压器、泡沫发生器。⑷控制系统主要为节流监控系统。⑸分离系统包括分离器、燃烧管线、点火装置、真空除气器和撇油系统。⑹硫化氢检测防护系统包括固定和便携式报警仪、防毒面具、鼓风机和风标。⑺防爆系统包括固定和便携式报警仪、防爆电路、防爆电器、防爆手工具、防回火装置。大港欠平衡钻井设计与施工五、欠平衡钻井设计7.钻井井口回压控制：采用常规、泡沫钻井过程中对井口施加一定回压以平衡部分地层压力。回压大小与欠平衡钻井装备、产层物性和流体的特性、欠平衡作业人员的熟练程度及井别有直接关系。大港欠平衡钻井设计与施工内容1、欠平衡钻井设计。2、欠平衡钻井施工情况。3、欠平衡钻井项目组织及作业管理模式。2、欠平衡钻井施工情况。大港欠平衡钻井设计与施工自1999年11月实施欠平衡钻井以来，大港欠平衡公司共计完成欠平衡钻井40余口，地层类型有古潜山灰岩、砂泥岩；循环介质有淡水、卤水、常规钻井液、水包油、空气、雾化、泡沫、充气液。大港欠平衡钻井设计与施工板深8井（一）.基础数据：1.主要目的层：奥陶系2.设计井深4600米，实际完钻井深4409.09米。3.实际井身结构：∮660.4mm×284.75m+∮508mm×282.75m+∮444.5mm×1945.80m+∮339.7mm×1942.88m+∮311.1mm×4116.11m+∮244.5mm×4111.615m+∮215.9mm×4409.09m+∮139.7mm×4404.784m。实际奥陶系灰岩顶部深度4106米，第二层技术套管座入灰岩5.615米。大港欠平衡钻井设计与施工（二）.井口设备选择根据同构造板深7井奥陶系试油地层压力44.29MPa，储层气量大，井位靠近水库对环境要求高。因此选择井口设备性能可靠，留有余地。该井选择了一级欠平衡钻井井口装置，自下到上有：70MPa套管头，FZ35-70，70MPa四通，2FZ35-70，FH35-35，WILLIAMS7100EP型旋转防喷器。实际应用效果表明，此型旋转防喷器安拆、维护和更换胶芯简单，工作压力高性能可靠，自动记录立压和套压，便于事后分析。板深8井大港欠平衡钻井设计与施工Williams7100EP旋转控制头大港欠平衡钻井设计与施工井口装置大港欠平衡钻井设计与施工（三）.欠平衡钻井专用设备选择选择配套齐全的欠平衡钻井专用设备和仪器是保证施工顺利的关键，该井左侧安装了70MPa节流管汇和压井三通，右侧配备了70MPa专用节流管汇及监控系统，液气分离系统，撇油系统，自动点火装置，防毒防爆系统，数据采集系统和井场通讯设备。板深8井大港欠平衡钻井设计与施工70MPa双液动节流管汇大港欠平衡钻井设计与施工欠平衡钻井现场大港欠平衡钻井设计与施工BCJ-2型发电、储电和高压脉冲总成点火头大港欠平衡钻井设计与施工防回火装置大港欠平衡钻井设计与施工（四）.钻具组合及参数1.钻具组合：Ф215.9mm钻头+Ф158mm钻铤×18根+Ф158mm旁通阀×1个+Ф127mm钻杆（18°）×3945.81米+Ф158mm投入式止回阀×1个+Ф165mm下旋塞×1个+Ф165mm箭形回压凡尔×2个+Ф127mm钻杆（18°）×若干+Ф165mm下旋塞×1个+Ф133.4mm六棱方钻杆。板深8井大港欠平衡钻井设计与施工2.特殊工具说明：(1)单流阀：防止接单根或起下钻时钻井液从钻杆中喷出。(2)旁通阀：用于钻杆测试或钻头水眼堵塞时，建立循环。(3)投入式止回阀：内防喷工具，并作为单流阀失效后的补救措施。板深8井大港欠平衡钻井设计与施工（五）.钻井液密度的确定板深8井是一口预探井，该构造群仅有板深7井一口井资料，其灰岩地层试油压力当量密度1.038g/cm3。板深8井实际灰岩顶界深度4106米，预计地层压力41.81MPa。本井选择井底欠压值为0.7MPa，计算环空压耗为1.077MPa，停止循环时井底最大欠压值为1.077+0.7=1.777MPpa。根据公式：井底欠压值＝地层压力－（环空压耗＋钻井液液柱压力+井口套压），初始井口套压为零，可得欠平衡钻井液密度为0.99g/cm3。考虑到预测的地层压力系数的准确性和经济性，决定采用钻井液密度为１.00-1.02g/cm3，并根据实钻情况进行调整。板深8井大港欠平衡钻井设计与施工板深8井（六）.井口回压的控制欠平衡钻进过程中，油气不断进入井筒，有时在短时间内，由于气体滑脱、膨胀会造成套压迅速升高。尤其是刚钻开油气层时，由于圈闭压力的释放，油气进入井筒的量大，气体滑脱速度更快，套压升高更为迅速。同构造群的板深7井中途测试12.7mm油嘴，日产气27万方，凝析油115.68方，气油比大。由于该井位于构造群南部潜山高部位，预测气量更大。为了有效控制流体的进入速度，应在井口施加一定的回压。本井选择正常钻进时的井口回压值为1.4-2.1MPa。当井口回压升至7MPa时，必须停钻，循环，排气。当套压继续升高，必须关井，求压，重新确定钻井液密度，当井口套压恢复至安全范围再继续钻进。大港欠平衡钻井设计与施工板深8井现场施工情况1．试压、试运转：对Ф244.5mm技术套管试压43.5MPa,防喷器、节流管汇、放喷管线高压部分和钻井四通试压43.5MPa，旋转防喷器壳体试压24.5MPa，达到10分钟不渗漏的标准。按欠平衡钻井流程进行了严格试运转作业。2.欠平衡钻进前，用钻井液密度为1.01-1.02g/cm3；PH值：12.5；粘度：26S的无固相钻井液将技术套管内的原浆全部替出。欠平衡钻井液配方：淡水+片碱+碱式碳酸锌+缓蚀剂。调整好钻井液后测得准确立压值为8Mpa，以此为参考值，保持立压不变，进行欠平衡钻进。大港欠平衡钻井设计与施工当钻进至井深4151m时，机械钻速突然变快，每米钻时3-5min。钻至井深4162米时，迟到井深4151米气测全烃含量升高。钻至井深4163米停泵接单根导管出口有溢流，立即关闭球阀，改为变循环路线，钻井液经过节流进入分离器，随即排气管线点火成功。钻进过程中套压逐渐升高，立即停钻实施关井程序，进行节流排气，最大套压24pa。板深8井现场施工情况大港欠平衡钻井设计与施工板深8井现场施工情况节流钻进阶段：在井深4163—4281米之间，调节节流阀控制套压。套压值在2.1—4.2MPa；立压值在6.5—8.5MPa之间。泥浆密度1.01—1.015g/cm3,排气管线出口火苗3-6米高。在接单根和更换胶芯过程中均出现了套压单根峰现象，最大套压14MPa。未节流钻进阶段：在井深4281.0—4409.09米，由于钻井夜密度自然地升高，达到了1.02g/cm3—1.03g/cm3,立压稳定在8.0MPa，未进行节流。大港欠平衡钻井设计与施工板深8井现场施工情况完钻循环阶段：钻至井深4409.09米，甲方通知完钻。循环调整钻井液过程中，钻井液密度降到1.015g/cm3后，气测全烃升高，节流循环，套压1.4Mpa，