楊智光
(中國石油大慶鉆探工程公司,黑龍江大慶 163453)
?
?專家視點(diǎn)?
大慶油田鉆井完井技術(shù)新進(jìn)展及發(fā)展建議
楊智光
(中國石油大慶鉆探工程公司,黑龍江大慶 163453)
“十二五”期間,大慶油田針對深層火山巖砂礫巖、致密油水平井、特高含水油田調(diào)整井和超淺稠油水平井等鉆完井技術(shù)難題,在復(fù)雜地層鉆完井技術(shù)、隨鉆測量與控制技術(shù)、深井提速提效關(guān)鍵技術(shù)與工具、鉆井液技術(shù)和固井技術(shù)等方面開展了技術(shù)攻關(guān),鉆完井技術(shù)能力和水平得到了長足的進(jìn)步和發(fā)展,并形成了具有大慶油田特色的鉆完井配套技術(shù),基本滿足了大慶油田鉆井提速、提效和降本的技術(shù)需求?!笆濉逼陂g,為了滿足大慶油田深部氣藏和“三低”油田經(jīng)濟(jì)有效勘探開發(fā)的需求,實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)油氣當(dāng)量4 000×104t持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)的戰(zhàn)略目標(biāo),需在深部難鉆地層、復(fù)雜區(qū)塊調(diào)整井和非常規(guī)油氣資源等3個領(lǐng)域以及前沿高端技術(shù)方面開展攻關(guān)研究,持續(xù)推進(jìn)大慶油田鉆完井技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展,為大慶油田健康可持續(xù)發(fā)展提供鉆完井技術(shù)保障。
鉆井;完井;技術(shù)進(jìn)展;發(fā)展建議;大慶油田
大慶油田作為我國最大的陸地油田,已勘探開發(fā)近60年,自1976年原油年產(chǎn)量首次達(dá)到5 000×104t后,實(shí)現(xiàn)連續(xù)27年年產(chǎn)原油5 000×104t以上,自2003年開始連續(xù)12年年產(chǎn)原油4 000×104t以上,主力油田采收率突破50%,比世界同類油田高出10~15百分點(diǎn),為維護(hù)國家石油戰(zhàn)略安全、推進(jìn)中國石油世界水平綜合性國際能源公司建設(shè)和促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。鉆完井技術(shù)作為石油勘探開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)手段,在油田開發(fā)的每個階段均發(fā)揮了重要的作用。特別是“十二五”期間,大慶油田針對深部地層油氣勘探開發(fā)困難、外圍區(qū)塊鉆井難度大、鉆井效益差等難題,開展了鉆井完井技術(shù)攻關(guān),推動了鉆完井技術(shù)的進(jìn)步和提升,逐步形成了復(fù)雜地層鉆井技術(shù)、隨鉆測量與控制技術(shù)、深井提速提效關(guān)鍵技術(shù)與工具、鉆井液和固井配套技術(shù),實(shí)現(xiàn)了鉆井提速、提質(zhì)和提效,基本上滿足了大慶油田油氣勘探開發(fā)的需求。
1.1 復(fù)雜地層鉆井技術(shù)
1.1.1 深層火山巖砂礫巖鉆井技術(shù)
慶深氣田是大慶油田深層天然氣勘探開發(fā)的重點(diǎn),主要儲層是營城組火山巖和砂礫巖氣藏,鉆井過程中面臨地層硬(可鉆性級值>7)、溫度高(井底溫度>150 ℃)、裂縫發(fā)育(垂直、水平等多種裂縫并存)等難題?!笆濉逼陂g,大慶油田依托中國石油天然氣股份有限公司重大專項(xiàng)“大慶油田原油4 000萬噸持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究”之課題十四“復(fù)雜結(jié)構(gòu)井鉆完井技術(shù)”,提出了以“引進(jìn)試驗(yàn)為輔、自主研發(fā)為主”的研究思路,對超深超高溫油氣井、導(dǎo)眼側(cè)鉆水平井和深層多分支水平井等鉆井技術(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)攻關(guān),并研制了液動旋沖提速工具、渦輪鉆具、專用PDC鉆頭和氣體/欠平衡鉆井系統(tǒng)等提速提效設(shè)備與工具,形成了大慶油田深層火山巖砂礫巖鉆井技術(shù),有效提高了鉆井速度,降低了鉆井成本[1-5]?!笆濉逼陂g,慶深氣田共鉆井120余口,與“十一五”期間的鉆井效果相比,在平均井深增加142.37 m的情況下,平均機(jī)械鉆速提高38.29%,平均鉆井周期縮短28.69 d,平均建井周期縮短28.41 d。其中,古龍1井完鉆井深6 320.00 m,井底最高溫度253 ℃,創(chuàng)松遼盆地油氣井井深最深和溫度最高2項(xiàng)紀(jì)錄。
1.1.2 致密油水平井鉆井技術(shù)
隨著油氣資源品質(zhì)劣質(zhì)化、油氣目標(biāo)復(fù)雜化等問題的不斷加劇,尤其是隨著勘探開發(fā)逐步面向致密油、致密氣和頁巖油等非常規(guī)資源,石油工程技術(shù)面臨著新的挑戰(zhàn)與發(fā)展機(jī)遇。大慶油田依托中國石油天然氣股份有限公司重大專項(xiàng)“大慶探區(qū)非常規(guī)油氣勘探鉆完井技術(shù)研究”,深入開展了井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化、專用PDC鉆頭優(yōu)化設(shè)計(jì)、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)應(yīng)用、水力振蕩器研制和漂浮下套管等多項(xiàng)技術(shù)攻關(guān),形成了大慶油田致密油水平井鉆井技術(shù)[6-7],并先后順利鉆成了垣平1井、齊平1井等100余口致密油水平井,實(shí)現(xiàn)了致密油儲層的經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)。其中,垣平1井完鉆井深4 300.00 m,水平段長2 660.00 m,創(chuàng)當(dāng)時國內(nèi)陸地油田水平井水平段最長紀(jì)錄[8]。
1.1.3 特高含水油田調(diào)整井鉆完井技術(shù)
經(jīng)過多年的調(diào)整開發(fā),大慶油田長垣主力油田進(jìn)入特高含水開發(fā)階段,綜合含水率達(dá)到94%,調(diào)整井鉆井中面臨著諸多新問題,其中砂巖層水洗嚴(yán)重導(dǎo)致井徑異常擴(kuò)大、泥巖層浸水引發(fā)縮徑井塌等井下故障尤為突出。大慶油田利用砂巖層滲流數(shù)學(xué)模型,開發(fā)了井徑易擴(kuò)大區(qū)域預(yù)測軟件,結(jié)合浸水泥巖層電性曲線及高壓層壓力計(jì)算方法,建立了危害體預(yù)測模型,并采取了砂巖井徑易擴(kuò)大區(qū)、泥巖浸水區(qū)安全鉆井配套技術(shù)措施,形成了特高含水油田調(diào)整井鉆完井技術(shù)。“十二五”期間,在砂巖井徑易擴(kuò)大區(qū)鉆井3 735口、泥巖浸水區(qū)鉆井3 866口,與“十一五”期間鉆井情況相比,井徑擴(kuò)大發(fā)生率下降了61.9%,泥巖浸水引發(fā)的井下故障發(fā)生率下降了54.6%,為特高含水油田調(diào)整井安全鉆進(jìn)提供了保障。此外,針對調(diào)整井加密過程中地面條件限制問題,大慶油田開展了密井網(wǎng)井身結(jié)構(gòu)和井眼軌道設(shè)計(jì)、井眼軌跡控制和防碰繞障等技術(shù)攻關(guān),形成了密井網(wǎng)大平臺定向井鉆井技術(shù),并建成了亞洲最大陸基鉆井平臺,在面積0.025 km2區(qū)域內(nèi)鉆井48口。
1.1.4 超淺稠油水平井鉆井技術(shù)
黑帝廟油田葡淺12區(qū)塊是大慶油田稠油熱采的重點(diǎn)區(qū)塊,具有井網(wǎng)密度大、埋藏淺、地層膠結(jié)疏松和原油黏度高等特點(diǎn),采用常規(guī)直井或斜井開發(fā)時,儲層泄油面積相對較小,無法實(shí)現(xiàn)稠油的有效驅(qū)替。根據(jù)國內(nèi)其他淺層水平井鉆完井施工經(jīng)驗(yàn),淺層水平井鉆井時需要應(yīng)用加壓裝置等特殊工具,導(dǎo)致鉆井費(fèi)用增加。為了降低施工難度和鉆井成本,大慶油田深入開展了砂體精細(xì)預(yù)測、井眼軌道設(shè)計(jì)優(yōu)化、鉆井參數(shù)優(yōu)化、管柱下入能力分析和井壁穩(wěn)定性強(qiáng)化等技術(shù)研究[9],形成了砂體精細(xì)預(yù)測、管柱受力分析和提高井眼穩(wěn)定性等3項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),并通過相關(guān)配套技術(shù)措施的完善與應(yīng)用,形成了超淺稠油水平井鉆井技術(shù),實(shí)現(xiàn)了低成本條件下超淺稠油的有效開發(fā)。截至目前,先后順利鉆成了葡淺12-平1井等8口井,其中最淺井垂深為258.52 m,水垂比達(dá)到2.71,創(chuàng)造了當(dāng)時國內(nèi)陸地油田稠油水平井垂深最淺的紀(jì)錄。
1.2 隨鉆測量與控制技術(shù)
1.2.1 隨鉆測井技術(shù)
針對目標(biāo)油藏設(shè)計(jì)與實(shí)際鉆探存在誤差及大慶外圍油田油層薄、小斷塊構(gòu)造特點(diǎn)給井眼軌跡控制帶來的困難,大慶油田依托中國石油天然氣股份有限公司重大專項(xiàng)“大慶油田原油4 000萬噸持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究”,將中控、伽馬和電阻率3個模塊進(jìn)行集成一體化設(shè)計(jì),改變了以往的三段式連接結(jié)構(gòu)(較引進(jìn)LWD儀器減少2處滑環(huán)硬連接,長度縮短2.60 m),研制出了機(jī)械結(jié)構(gòu)緊湊、電路集成度高、測點(diǎn)距鉆頭近和利于地質(zhì)導(dǎo)向的DQ-LWD儀器,形成了地面識別和解釋技術(shù),能夠依據(jù)獲取的實(shí)時數(shù)據(jù),及時辨別地層變化并進(jìn)行井眼軌跡調(diào)整,從而提高了油層鉆遇率[10]。“十二五”期間,大慶油田累計(jì)加工制造DQ-LWD儀器39串,先后在324口水平井進(jìn)行了成功應(yīng)用,累計(jì)進(jìn)尺24×104m,平均油層鉆遇率66.8%,與同區(qū)塊應(yīng)用國外LWD儀器所鉆水平井相比,平均油層鉆遇率提高了7.0百分點(diǎn)。
1.2.2 垂直鉆井技術(shù)
自動垂直鉆井技術(shù)在易斜區(qū)塊糾斜、防斜、打快方面技術(shù)優(yōu)勢明顯[11-12],為了解決海拉爾、方正等油田或區(qū)塊鉆井過程中的井斜問題,大慶油田研制了DQCZ-1型自動垂直鉆井系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過測量單元、控制單元、執(zhí)行單元及反饋單元之間的協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)自動測斜、井眼軌跡控制、自動糾斜及井下工況參數(shù)上傳,必要時由地面系統(tǒng)對井下工具下傳指令實(shí)現(xiàn)井眼軌跡控制的人為干預(yù),形成帶有人工控制功能的大閉環(huán)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)先后在海拉爾油田、方正區(qū)塊4口井的防斜鉆進(jìn)中進(jìn)行了應(yīng)用,獲得良好的糾斜、防斜和打快效果。例如,海拉爾油田楚9井應(yīng)用該系統(tǒng)鉆進(jìn)1 108.00~1 528.00 m井段南屯組地層,井斜角從3.13°降至0.45°,平均機(jī)械鉆速從1.80 m/h提高至3.27 m/h。
1.2.3 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)
針對滑動導(dǎo)向鉆井中存在的導(dǎo)向精度差、機(jī)械鉆速低和井眼軌跡不平滑等問題,大慶油田研制了旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用靜態(tài)偏置推靠鉆頭式設(shè)計(jì)方案,集成了鉆井液脈沖發(fā)電、工程及地質(zhì)參數(shù)測量、近鉆頭井斜測量、閉環(huán)導(dǎo)向控制和參數(shù)實(shí)時上傳等功能,具有井下工具內(nèi)部的閉環(huán)控制系統(tǒng)、井下工具與地面監(jiān)控系統(tǒng)之間的雙向通訊控制環(huán)路,通過2組通信及控制環(huán)路的配合工作,能夠按照設(shè)計(jì)井眼軌道進(jìn)行自動導(dǎo)向,必要時也可以實(shí)現(xiàn)人為控制,以滿足智能化自動導(dǎo)向鉆井作業(yè)及隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向作業(yè)的雙重需要。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)先后在大慶油田古693-98-平94井、古693-104-平112井等4口水平井水平段鉆井中進(jìn)行了試驗(yàn),單次下井最長鉆進(jìn)時間108 h,進(jìn)尺228.40 m,累計(jì)鉆進(jìn)時間197 h,進(jìn)尺510.00 m,造斜率最高達(dá)到6°/30m。
1.2.4 隨鉆地層壓力測試技術(shù)
2009年,大慶油田研制了隨鉆地層壓力、溫度測試工具,并建立了一整套隨鉆數(shù)據(jù)雙向傳輸?shù)能浻布脚_,形成了隨鉆地層壓力測試技術(shù),改變了常規(guī)油氣井完鉆后應(yīng)用電纜式RFT/MDT測試地層壓力的方式,可以隨鉆獲取地層壓力、溫度和流度,實(shí)現(xiàn)為鉆井工程和油藏地質(zhì)工程實(shí)時提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的目的[13]。在大慶油田密井網(wǎng)條件下,隨鉆測量的環(huán)空壓力對同區(qū)塊的首鉆井和加密井的鉆井設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義[14];在復(fù)雜區(qū)塊不清楚鄰井地層壓力的情況下,可實(shí)現(xiàn)地層壓力的隨鉆檢測,從而有效減少井下故障的發(fā)生;在大慶油田老區(qū)調(diào)整井后期注水開采地層滲透率發(fā)生變化的情況下,可以隨鉆對地層滲透率進(jìn)行重新評估。隨鉆地層壓力測試技術(shù)在大慶油田50口井進(jìn)行了應(yīng)用,單支儀器在井下累計(jì)工作時間達(dá)到了860 h,井下測試最高壓力47.02 MPa,最高溫度159.7 ℃,地層有效封隔率達(dá)到85%以上。
1.2.5 電磁波隨鉆測量技術(shù)
2013年,大慶油田針對常規(guī)MWD在應(yīng)用中存在的易被沖蝕和堵塞,維修成本高和在高含砂、高密度或添加堵漏材料的鉆井液中無法應(yīng)用等難題[15-16],基于電磁波無線傳輸技術(shù)和井下智能電隔離技術(shù)突破,成功研制了電磁波無線測量傳輸系統(tǒng),形成了一套適應(yīng)大慶油田地層特性的電磁波測量傳輸工藝技術(shù),解決了常規(guī)MWD存在的問題,縮短了建井周期,降低了鉆井成本。目前,大慶油田已完成13套儀器的生產(chǎn),并先后在50余口井進(jìn)行了應(yīng)用,適應(yīng)地層電阻率為0.6 Ω·m以上,最大傳輸深度達(dá)到了3 250.00 m,解碼成功率達(dá)90%以上。研制的高效智能供電開關(guān),使鋰電池組的使用效率達(dá)到90%以上。
1.3 深井鉆井提速提效關(guān)鍵技術(shù)與工具
1.3.1 氣體鉆井技術(shù)
“十一五”末,大慶油田開展了氣體鉆井研究與實(shí)踐,針對泉頭組和登婁庫組泥頁巖井壁失穩(wěn)引起的井下故障,進(jìn)行了地層出水預(yù)測及監(jiān)測、霧化/泡沫鉆井液、吸水劑研制等技術(shù)攻關(guān),提高了地層出水的應(yīng)對能力,延長了氣體鉆井進(jìn)尺。同時,創(chuàng)新應(yīng)用“內(nèi)噴外侵”氣液轉(zhuǎn)化技術(shù),滿足了轉(zhuǎn)換鉆井液后井壁穩(wěn)定的要求。截至2015年底,大慶油田在松遼深層29口井鉆井中應(yīng)用了氣體鉆井技術(shù)[17-19],累計(jì)進(jìn)尺20 595.00 m,平均單井進(jìn)尺710.17 m,平均機(jī)械鉆速較常規(guī)鉆井同比提高4倍以上。例如,古深3井創(chuàng)造了兩趟鉆進(jìn)尺1 208.00 m、鉆井周期18 d的紀(jì)錄,鉆井周期縮短100 d,節(jié)約鉆頭15只;徐深35井在地層出水量大于5 m3/h情況下應(yīng)用霧化/泡沫鉆井技術(shù),安全鉆進(jìn)627.00 m。
1.3.2 精細(xì)控壓鉆井技術(shù)
針對深井鉆井存在的鉆井液漏失及地層壓力復(fù)雜等問題,大慶油田通過自動控制原理研究和水力學(xué)計(jì)算模型優(yōu)化分析,應(yīng)用多級節(jié)流工藝,優(yōu)化設(shè)計(jì)了兩翼雙聯(lián)立體式結(jié)構(gòu)及雙通道自動節(jié)流管匯,建立了四參數(shù)(壓力、開度、流量和密度)回壓計(jì)算模型,自主開發(fā)了控壓鉆井軟件,形成了以MATLAB、PLC、RTU和數(shù)據(jù)板卡等為核心的自動閉環(huán)反饋控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)、快速響應(yīng)及精確壓力控制,研制了一套精細(xì)控壓鉆井裝備,形成了適合大慶油田地質(zhì)特點(diǎn)的精細(xì)控壓鉆井技術(shù),其壓力控制精度為±0.20 MPa,鉆井液當(dāng)量密度調(diào)整能力為0.1 g/cm3。徐深7-1井在鉆進(jìn)3 700.00~3 948.00 m井段營城組地層時應(yīng)用了精細(xì)控壓鉆井技術(shù),有效降低了井漏、溢流等鉆井作業(yè)風(fēng)險,確保了復(fù)雜井段安全鉆進(jìn),實(shí)現(xiàn)了低滲透油氣藏的有效保護(hù),發(fā)現(xiàn)氣測顯示地層8層。
1.3.3 高效鉆頭的研制與應(yīng)用
1) 火山巖砂礫巖專用PDC鉆頭。針對大慶油田深部地層泉二段至沙河子組地層巖石堅(jiān)硬且研磨性強(qiáng),導(dǎo)致單只鉆頭進(jìn)尺少、鉆頭壽命短、機(jī)械鉆速低的問題,基于各區(qū)塊巖石力學(xué)性能分析,采用國際一流的高性能PDC切削齒,并對鉆頭冠部曲線和刀翼參數(shù)等進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),研制出新型PDC鉆頭,與原Q635型PDC鉆頭相比,布齒密度提高46%,鉆頭力平衡性更高且更穩(wěn)定;與常規(guī)PDC鉆頭相比,破巖能力和使用壽命都大幅提高。該型PDC鉆頭在3口井進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn),累計(jì)進(jìn)尺1 153.83 m。其中,該型PDC鉆頭在徐深1-平4井累計(jì)使用132 h,進(jìn)尺365.00 m,機(jī)械鉆速2.77 m/h,與該井上一趟鉆相比,機(jī)械鉆速提高了532%,提速效果顯著。
2) 牙輪+PDC復(fù)合鉆頭。針對在鉆進(jìn)深層含礫及較硬夾層的難鉆地層時機(jī)械鉆速低、鉆頭磨損嚴(yán)重的問題,大慶油田研制了牙輪和PDC鉆頭相結(jié)合的高效復(fù)合鉆頭。該鉆頭采用了攻擊性較強(qiáng)的淺內(nèi)錐角及短圓弧冠部曲線,并設(shè)計(jì)了平頭式牙輪和PDC刀翼,采用了高耐磨鍍銀軸承、端面滲氮及表面堆焊合金等先進(jìn)工藝。復(fù)合鉆頭牙輪齒預(yù)破碎巖石形成齒坑,再由PDC齒刮削破巖,從而提高了鉆頭破巖能力和壽命。該復(fù)合鉆頭在雙66井進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn),進(jìn)尺102.90 m,平均鉆速3.11 m/h,與鄰井相比,進(jìn)尺提高了153%,鉆速提高了196%;與國外公司的復(fù)合鉆頭相比,進(jìn)尺提高了44%,鉆速提高了52.5%,成本降低50%以上。
1.3.4 鉆井提速提效工具的應(yīng)用
1) 液動旋沖工具。針對目前難鉆地層機(jī)械鉆速低的問題,大慶油田研制了由鉆井液驅(qū)動產(chǎn)生高頻周向振動以輔助鉆頭破巖的液動旋沖工具,使破巖方式由普通切削轉(zhuǎn)換成周向高頻沖擊切削破巖,從而消除了“黏滑現(xiàn)象”,提高破巖效率,并保護(hù)鉆頭;同時,液動旋沖工具能夠形成高頻水力脈沖射流,提高巖屑運(yùn)移效率,減少井底巖屑重復(fù)切削,從而提高機(jī)械鉆速[20-21]。大慶油田已研制出適合井眼直徑152.4~311.1 mm的4種規(guī)格液動旋沖工具,在大慶、吉林、內(nèi)蒙、河南、新疆塔東等多個油田或地區(qū)累計(jì)應(yīng)用170井次,進(jìn)尺超過38 000.00 m。其中,該工具在徐深6-306井2 430.00~3 431.00 m井段的應(yīng)用中,單趟鉆進(jìn)尺1 001.00 m,創(chuàng)造了該工具單趟鉆進(jìn)尺最高紀(jì)錄,平均機(jī)械鉆速6.18 m/h,是鄰井相同井段平均機(jī)械鉆速的2.56倍。
2) 水平井、定向井專用液動旋沖工具。針對常規(guī)液動旋沖工具尺寸較長、振動頻率高、無法配合螺桿和定向儀器在深水平井應(yīng)用的問題,大慶油田研制了水平井、定向井專用液動旋沖工具,創(chuàng)新設(shè)計(jì)了單級葉輪動力機(jī)構(gòu)和自扶正沖擊系統(tǒng),使工具長度由1.66 m縮短至0.80 m。同時,設(shè)計(jì)帶過流孔的中空軸,減少鉆井液流經(jīng)沖擊系統(tǒng)的流量,以降低葉輪轉(zhuǎn)速,使沖擊機(jī)構(gòu)的振動頻率降低12.5%,解決了工具振動對定向儀器工具面的影響。該工具已在8口井進(jìn)行了成功應(yīng)用,共使用21套工具,累計(jì)進(jìn)尺3 580.00 m,平均機(jī)械鉆速2.50 m/h,與鄰井相比,單趟鉆進(jìn)尺提高60%以上,平均機(jī)械鉆速提高30%以上。其中,該工具在達(dá)深斜23井應(yīng)用中,單套工具進(jìn)尺365.00 m,平均機(jī)械鉆速5.13 m/h,創(chuàng)該工具鉆速最高紀(jì)錄。
3) 水力振蕩器。針對水平井鉆井過程中摩阻大、托壓等問題,研制了DQS-178型水力振蕩器,可將鉆井液的液能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,帶動鉆柱在軸線方向高頻振動,將鉆柱與井壁之間的靜摩擦力轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽Σ亮?,從而降低摩阻,減小托壓及井下故障的發(fā)生,提高機(jī)械鉆速,并保護(hù)鉆頭[22-23]。該工具在31口井進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用,應(yīng)用井深1 014.00~2 491.00 m,累計(jì)進(jìn)尺14 811.00 m,平均單井進(jìn)尺477.80 m,平均機(jī)械鉆速6.28 m/h,與未使用該工具的鄰井相比,鉆速提高30.8%,鉆進(jìn)摩阻平均降低20~30 kN,降摩減阻及提速效果顯著。
4) 渦輪鉆具。針對深井極硬、高研磨地層鉆井速度慢的技術(shù)難題,大慶油田設(shè)計(jì)了耦合均載止推軸承結(jié)構(gòu)、高穩(wěn)定轉(zhuǎn)子扶正系統(tǒng)及高能效渦輪定轉(zhuǎn)子,自主研制了DQW-178型渦輪鉆具。該工具通過內(nèi)部多級高效渦輪葉片將鉆井液的液壓能量轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能,驅(qū)動鉆頭破巖[24-25]。該渦輪鉆具已累計(jì)應(yīng)用11口井(20余趟鉆),累計(jì)進(jìn)尺2 403.83 m,平均機(jī)械鉆速1.33 m/h,有效提高了深井極硬、高研磨性地層的鉆井速度。其中,該工具在宋深11井3 460.00~3 923.00 m井段營城組至沙河子組地層鉆進(jìn)中,一趟鉆進(jìn)尺459.70 m,相當(dāng)于7.5只牙輪鉆頭的進(jìn)尺,純鉆時間205.22 h,平均機(jī)械鉆速2.24 m/h,與常規(guī)牙輪鉆頭相比,鉆速提高71%,鉆井周期縮短15 d,創(chuàng)井下循環(huán)工作時間260 h的紀(jì)錄,起鉆后該工具仍能正常應(yīng)用。
5) 系列套管開窗工具。為滿足老井及低產(chǎn)井剩余油氣挖潛、提高采收率、降低開發(fā)成本的需求,大慶油田研制了DQKC系列套管開窗工具,設(shè)計(jì)了液力卡瓦機(jī)構(gòu)及斜向器懸掛機(jī)構(gòu),具有結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠等優(yōu)點(diǎn),并且能夠在高鋼級(P150)套管及水平段進(jìn)行套管開窗側(cè)鉆。此外,為降低勘探開發(fā)成本和便于處理井下故障,在套管開窗工具的基礎(chǔ)上又研制了裸眼側(cè)鉆工具。截至目前,DQKC系列套管開窗工具已在大慶油田36口井的套管開窗施工中進(jìn)行了應(yīng)用,成功率達(dá)到100%。
1.4 鉆井液技術(shù)
1.4.1 抗高溫水基鉆井液技術(shù)
大慶油田深部地層油氣埋藏深、巖性復(fù)雜、微裂縫發(fā)育、膠結(jié)性差,鉆井過程中常發(fā)生井壁剝落、坍塌和漏失等井下故障,且鉆井周期長、井底溫度高,易導(dǎo)致鉆井液性能發(fā)生變化。為此,大慶油田通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),自主合成了抗溫達(dá)220 ℃、黏度保留率在50%以上的多元共聚物類降濾失劑和具有網(wǎng)膜護(hù)壁作用的井壁強(qiáng)化劑GMW,通過包被劑、高效環(huán)保潤滑劑等配套處理劑的優(yōu)選,形成一套抗溫220 ℃、封堵能力強(qiáng)的水基鉆井液體系,并在徐深21-平1井、徐深9-平3井等20余口深水平井進(jìn)行了應(yīng)用。其中,徐深7-平1井完鉆垂深3 761.90 m,水平段長1 215.00 m,成為大慶油田應(yīng)用水基鉆井液完成的水平段最長的深層氣井。
1.4.2 高性能水基鉆井液技術(shù)
大慶油田致密油藏姚家組地層黏土礦物含量高,極易水化分散;青山口組地層微裂縫極為發(fā)育,且黏土礦物中伊利石含量在60%以上,應(yīng)用水基鉆井液鉆進(jìn)過程中易水化及層間散裂,井壁失穩(wěn)問題嚴(yán)重。雖然油基鉆井液性能優(yōu)異,可以滿足鉆進(jìn)致密油層時井壁穩(wěn)定的需要,但其成本高、環(huán)保壓力大,且后期處理困難。為此,大慶油田通過基團(tuán)分析及分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[26-28],分別研制了具有高濃度胺基基團(tuán)的高效泥頁巖抑制劑DQHIB-Ⅰ和具有環(huán)保性能的植物油基高效液體潤滑劑LRH。抑制劑DQHIB-Ⅰ質(zhì)子化銨離子可嵌入晶層間,通過靜電吸附和氫鍵作用將黏土片層束縛在一起[29],從而起到抑制黏土水化膨脹、穩(wěn)定井壁的作用。以抑制劑DQHIB-Ⅰ和潤滑劑LRH為核心處理劑,結(jié)合降濾失劑、高效封堵防塌劑等配套處理劑的優(yōu)選,形成了具有強(qiáng)抑制強(qiáng)封堵高潤滑性的高性能水基鉆井液[30-31]。該鉆井液在30余口致密油水平井進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用,鉆完井作業(yè)均順利完成,無任何井下故障發(fā)生,有效解決了應(yīng)用水基鉆井液鉆進(jìn)致密油水平井泥頁巖地層時易井壁失穩(wěn)、摩阻大、易形成巖屑床等難題。其中,龍26-平25井應(yīng)用高性能水基鉆井液順利完成長達(dá)2 033.00 m水平段的鉆井施工,創(chuàng)造了大慶油田水基鉆井液鉆進(jìn)水平段的最長紀(jì)錄。
1.4.3 防漏堵漏技術(shù)
針對徐家圍子、南二三區(qū)和英臺油田不同區(qū)塊的地質(zhì)特點(diǎn)及鉆井液漏失情況,研制了可真實(shí)模擬地層裂縫尺寸、形態(tài)的新型微裂縫封堵評價裝置,并建立了相應(yīng)的封堵評價方法,在為防漏堵漏機(jī)理研究提供可靠評價手段的同時,形成了有針對性的防漏堵漏技術(shù)。以自主研制的SZ-Ⅰ型隨鉆防漏堵漏劑為核心的防漏技術(shù),具有封堵范圍廣、適應(yīng)性強(qiáng)和封堵率高等特點(diǎn)[32],在徐深903-平1井等多口重點(diǎn)井進(jìn)行了成功應(yīng)用,防漏成功率達(dá)到100%;研制的延遲膨脹堵漏劑體積膨脹5倍以上,膨脹時間延遲1~5 h,抗溫達(dá)160 ℃,具有彈性變量大、承壓能力強(qiáng)和堵漏成功率高等優(yōu)點(diǎn),并在徐深6-302井成功應(yīng)用,與鄰井徐深5-103相比,該井鉆井液漏失量減少超過1 000 m3,經(jīng)濟(jì)效益顯著。
1.5 固井技術(shù)
1.5.1 深層氣井固井技術(shù)
大慶油田深層氣井井深達(dá)5 500.00 m,地溫梯度為4.0 ℃/100m,氣層富含CO2伴生氣(最高占產(chǎn)氣量的90%),這對固井水泥漿的抗高溫、防氣竄和防腐蝕性能提出了很高的要求[33-34]。為此,大慶油田開展了深層氣井固井關(guān)鍵技術(shù)研究:利用聚合物相對分子質(zhì)量大小和窄分布控制技術(shù),自主研制了中高溫緩凝劑、降濾失劑和穩(wěn)定劑3大類6種產(chǎn)品,抗溫可達(dá)200 ℃,各項(xiàng)性能達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平[35];針對CO2對套管及水泥環(huán)的腐蝕問題,根據(jù)水質(zhì)、溫度、CO2分壓和流速等地層基本情況優(yōu)選套管材料及型號,研制及優(yōu)選了超細(xì)填充材料、有機(jī)聚合物和無機(jī)硅質(zhì)材料等水泥外加劑,基本解決了CO2腐蝕問題;合成了具有高溫懸浮能力的表面活性劑,研制了沖洗、隔離一體化的雙效前置液,其密度1.10~1.80 g/cm3;研制了抗高溫低密度水泥漿,其具有抗溫性好、常溫條件下凝結(jié)時間短和水泥石抗壓強(qiáng)度高等特點(diǎn),適應(yīng)大溫差長封固段固井。大慶油田已完成12口深層氣井的固井施工,一次固井成功率100%,固井質(zhì)量合格率100%,對深層天然氣的高效開發(fā)起到很好的技術(shù)支撐作用。
1.5.2 致密油水平井固井技術(shù)
針對致密油水平井套管柱下入、居中困難,水平段環(huán)空頂替效率低,水泥漿候凝期間易出現(xiàn)水竄等問題,大慶油田開展了套管下入、沖洗頂替和水泥漿游離液控制等固井關(guān)鍵技術(shù)研究。研制了漂浮短接、旋轉(zhuǎn)引鞋等系列水平井漂浮下套管工具,目前已在200余口井進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)用,滿足了長水平段水平井套管下入的要求。其中,龍26-平25井完鉆井深4 045.00 m,垂深1 833.00 m,最大井斜角91.11°,水平段長2 033.00 m,創(chuàng)該工具水平段最長應(yīng)用紀(jì)錄。建立了流體數(shù)值模擬分析軟件,模擬了井徑擴(kuò)大率、套管偏心度、水力參數(shù)、流變參數(shù)、井斜角等諸多因素對水平井頂替效率的影響,為現(xiàn)場固井施工優(yōu)化提供了指導(dǎo)。研制了水泥漿游離液控制劑和增韌劑,提高了水泥環(huán)密封效果。以“井眼凈化、安全下入、扶正居中、高效頂替、理想填充”為固井施工原則,形成了一套滿足大慶油田致密油水平井固井要求的綜合固井技術(shù),現(xiàn)場應(yīng)用效果良好,水平段固井優(yōu)質(zhì)率提高了5百分點(diǎn)。
1.5.3 調(diào)整井固井技術(shù)
長垣油田調(diào)整井具有儲層物性差異大、壓力層系多、井網(wǎng)密、含水高等特點(diǎn),固井質(zhì)量難以保證,為此,大慶油田開展了地層壓力預(yù)測、低溫防竄、界面增強(qiáng)、預(yù)防套損等關(guān)鍵技術(shù)研究。采用動靜態(tài)分析法預(yù)測鉆前壓力,壓力系數(shù)預(yù)測誤差在±0.08以內(nèi);采取自然電位法、流體測井的方法進(jìn)行壓力解釋,壓力系數(shù)解釋誤差在±0.05以內(nèi);在壓力預(yù)測的基礎(chǔ)上,應(yīng)用了“高泄低補(bǔ)”的壓力調(diào)整技術(shù);針對高壓地層,給出了發(fā)生水(氣)竄的條件,提出了“壓穩(wěn)系數(shù)”及防水竄的臨界條件;研制了低溫防竄水泥漿,利用多相加速、分散增溶的原理,解決了低溫下水泥漿過渡時間長引起的“膠凝失重”問題;采用核殼共聚乳膠粒代替普通共聚乳膠粒,使高聚物乳液在低溫下形成聚合膜,解決了濾失后顆粒堆積引發(fā)的“橋堵失重”問題[36];針對高滲地層,提出了界面膠結(jié)薄弱的關(guān)鍵問題,建立了基準(zhǔn)、載荷和環(huán)境等3種弱界面模型[37-38];研制了濾餅增強(qiáng)劑,具有清洗、硬化、耦合、親和作用,可降低濾餅厚度30%,提高濾餅強(qiáng)度60%,等效滲透率降低40%,第二界面膠結(jié)強(qiáng)度提高50%;研制了遇水膨脹封隔器,使密封能力大于10 MPa/m,有效預(yù)防了淺水層套損。通過以上技術(shù)攻關(guān)與實(shí)踐,形成了滿足大慶油田調(diào)整井固井要求的調(diào)整井固井技術(shù),“十二五”期間,完成2 000余口調(diào)整井固井施工,固井質(zhì)量不斷提高,優(yōu)質(zhì)率提高8百分點(diǎn)以上,管外冒油、氣的比例降低4百分點(diǎn)。
“十三五”期間,大慶油田將全面進(jìn)入“雙特高”(特高含水、特高采出程度)開發(fā)期,面臨的形勢更加嚴(yán)峻,資源有序接替、產(chǎn)量規(guī)模保持都是世界級技術(shù)難題;加之2014年以來,國際油價持續(xù)低迷,油田勘探開發(fā)整體效益受到了嚴(yán)重影響,石油天然氣行業(yè)迎來控投資、減產(chǎn)能和降成本的新形勢。在該嚴(yán)峻形勢下,為了保證國家油氣戰(zhàn)略資源和支持黑龍江經(jīng)濟(jì)穩(wěn)增長,大慶油田制定了年產(chǎn)油氣當(dāng)量4 000×104t持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)的戰(zhàn)略目標(biāo)。鉆完井技術(shù)作為油氣資源勘探開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)手段,對于該戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)起著舉足輕重的作用。為此,大慶油田應(yīng)進(jìn)一步加大深部難鉆地層、復(fù)雜區(qū)塊調(diào)整井和非常規(guī)油氣資源等3個資源領(lǐng)域的鉆完井技術(shù)攻關(guān),保證老區(qū)主力油田原油健康可持續(xù)開采,助力油氣資源的有效接替,實(shí)現(xiàn)安全清潔高效生產(chǎn)。同時,應(yīng)進(jìn)一步開展隨鉆成像測井儀器、隨鉆聲波測井儀器、隨鉆中子孔隙度測井儀器和自動化和智能化裝備等前沿技術(shù)與裝備研究,推動鉆井技術(shù)向自動化、智能化和可視化方向發(fā)展。
2.1 加強(qiáng)深部難鉆地層關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)
“十三五”期間,為實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)油氣當(dāng)量4 000×104t持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)的戰(zhàn)略目標(biāo),需進(jìn)一步加大深層天然氣的勘探開發(fā)力度。然而,深部火山巖地層硬度高、研磨性強(qiáng),目的層井段約占全井進(jìn)尺的30%,而施工周期卻占70%;復(fù)雜地層安全鉆進(jìn)問題尚未徹底解決,抗高溫、防漏、堵漏、環(huán)保的鉆井液還需要完善;固井水泥漿單一,不能完全滿足復(fù)雜地質(zhì)條件下固井需求。因此,應(yīng)進(jìn)一步強(qiáng)化深部難鉆地層關(guān)鍵技術(shù)研究,解決鉆完井技術(shù)難題,推進(jìn)深層天然氣高速高效開發(fā)。
2.1.1 抗高溫隨鉆測量儀器的研制
近年來,自主研制的隨鉆測量儀器基本滿足了大慶油田常規(guī)油氣藏水平井鉆井施工的需求。但是,隨著大慶油田勘探開發(fā)深度的逐漸增大和深井?dāng)?shù)量的逐年增多,對隨鉆測量儀器的抗高溫性能提出了更高的要求,現(xiàn)有抗150 ℃隨鉆測量儀器已不能完全滿足鉆井施工需要,在鉆進(jìn)深部高溫地層時只能租賃抗高溫隨鉆測量儀器,不但價格昂貴,而且因供貨周期難以控制而影響鉆井周期。因此,需開展抗175 ℃及更高溫度隨鉆測量儀器的研制,重點(diǎn)開展電子元器件和電路板抗高溫、短節(jié)殼體密封性能及信號指令雙向傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),滿足深層高溫水平井鉆井施工需要,有效降低單井勘探開發(fā)成本,拓展深層天然氣勘探開發(fā)深度和廣度,為大慶油田以氣補(bǔ)油提供有效的技術(shù)手段。
2.1.2 高效破巖技術(shù)研究
大慶油田深部地層因巖石堅(jiān)硬、研磨性強(qiáng),導(dǎo)致鉆井作業(yè)存在機(jī)械鉆速低、鉆頭壽命短等問題,因而需研究適用于火成巖目標(biāo)層營城組地層的PDC復(fù)合片的破巖效率及損傷機(jī)理,研制適合深層鉆井的高質(zhì)量、高抗沖擊和抗研磨的PDC復(fù)合片,進(jìn)而研制出分別適用于火成巖深部難鉆地層直井段和水平段的高效PDC鉆頭。同時,建議開展復(fù)合沖擊鉆井工具研究,利用周向振動和軸向沖擊雙重作用來改善深部地層破巖效果,提高機(jī)械鉆速;探索雙級雙速鉆井技術(shù),通過雙級雙速切削巖石的方式(內(nèi)外鉆頭旋轉(zhuǎn)速度不同,內(nèi)鉆頭高速先破壞巖石,外鉆頭低速再切削巖石),降低巖石圍壓效應(yīng),提高鉆頭破巖效率,從而提高機(jī)械鉆速,為大慶油田深層鉆井提速提效增加新的技術(shù)手段。
2.1.3 環(huán)保型抗高溫鉆井液性能優(yōu)化
“十二五”末,大慶油田用水基鉆井液替代了油基鉆井液,取得了較好的現(xiàn)場應(yīng)用效果;但是,水基鉆井液在環(huán)保性能和抗高溫方面仍需進(jìn)一步優(yōu)化。“十三五”期間,應(yīng)進(jìn)一步加大天然改性類處理劑、抗高溫處理劑、環(huán)保型處理劑及納米處理劑等的自主研發(fā)力度,研制出滿足不同井型鉆井要求的環(huán)保型鉆井液,從源頭控制環(huán)境污染,滿足新“兩法”對安全環(huán)保的高標(biāo)準(zhǔn)要求,特別是在深井、超深井鉆井方面,鉆井液應(yīng)首先滿足環(huán)保和抗高溫的性能要求。同時,應(yīng)開展廢棄鉆井液處理技術(shù),加強(qiáng)廢棄鉆井液的回收重復(fù)利用,以降低鉆井成本、減少廢棄物排放量;還要開展鉆井液廢棄物無害化處理技術(shù)研究,研制鉆井液廢棄物無害化處理裝置,實(shí)現(xiàn)鉆屑隨鉆無害化處理;應(yīng)進(jìn)一步完善鉆井液廢棄物固化處理技術(shù),提高固化速度與固化物強(qiáng)度,實(shí)現(xiàn)廢棄物的再利用,降低處理成本。通過以上技術(shù)攻關(guān)研究,最終形成從源頭控制到末端治理的綜合環(huán)保鉆井液技術(shù),以保障油田的健康可持續(xù)發(fā)展。
2.1.4 抗高溫防竄固井技術(shù)研究
近年來,大慶油田研發(fā)出了抗高溫水泥外加劑(抗溫200 ℃)、膠乳防竄水泥漿、防腐(防CO2)水泥漿、大溫差低密度水泥漿和高效沖洗隔離液,并形成了深層防氣竄固井技術(shù)。隨著高溫高壓深層氣井日益增多,地質(zhì)環(huán)境日趨復(fù)雜,對深層高溫防氣竄固井技術(shù)提出了更高的要求?!笆濉逼陂g,針對大慶油田地溫梯度高的特點(diǎn),需進(jìn)一步研究抗240 ℃高溫水泥外加劑,提高水泥漿的抗溫能力,以滿足超深井高溫固井安全施工需求;重點(diǎn)研究具有“溫敏性”的水泥外加劑,做到高溫調(diào)凝、低溫助于強(qiáng)度發(fā)展,提高大溫差井固井質(zhì)量;探索自愈合、自修復(fù)和柔性等功能型水泥漿的研發(fā),加強(qiáng)水泥環(huán)完整性研究,保持水泥環(huán)在油氣井整個生命周期中具有良好的封隔能力。此外,應(yīng)進(jìn)一步研究開發(fā)環(huán)境友好型的水泥外加劑,實(shí)現(xiàn)綠色清潔生產(chǎn)。
2.2 強(qiáng)化復(fù)雜區(qū)塊調(diào)整井鉆完井配套技術(shù)研究
大慶油田老區(qū)已處于開發(fā)中后期,普遍存在多套異常壓力體系,泥頁巖地層易發(fā)生膨脹和蠕動,淺層易水浸、套損等,都對復(fù)雜區(qū)塊調(diào)整井鉆完井技術(shù)提出了挑戰(zhàn);井排多次加密對防斜打直及井眼防碰技術(shù)提出新要求;同時,老區(qū)下部扶揚(yáng)油層還有很大的開發(fā)價值,但其埋藏深、物性差、豐度和產(chǎn)量低,采用新鉆調(diào)整井的方式開發(fā)投入高,降低鉆井成本難度很大,綜合效益不明顯。“十三五”期間,應(yīng)加大外圍區(qū)塊調(diào)整井安全優(yōu)快鉆井技術(shù)研究,提高鉆井速度,實(shí)現(xiàn)調(diào)整井鉆完井作業(yè)安全高效;開展老井加深(側(cè)鉆)鉆完井配套技術(shù)研究,以提高鉆完井效率,降低鉆完井成本;研制自動化鉆機(jī)和井口智能化系列工具,提高鉆井效率,降低工人勞動強(qiáng)度,提高鉆井安全性;研究井控預(yù)警及安全處理技術(shù),研制一套由傳感器組作為核心部件的地下流體檢測系統(tǒng),避免井噴事故發(fā)生;開展高危井修井?dāng)D注作業(yè)固井技術(shù)研究,提高固井質(zhì)量。通過以上技術(shù)攻關(guān),提升復(fù)雜區(qū)塊調(diào)整井固井質(zhì)量,為精細(xì)挖潛提供鉆完井技術(shù)支撐,為主力油田原油可持續(xù)開采提供鉆完井技術(shù)保障。
2.3 加大非常規(guī)油氣鉆井技術(shù)研發(fā)
大慶油田非常規(guī)油氣資源包括致密砂巖油、致密砂巖氣、煤層氣和頁(泥)巖油等4大領(lǐng)域,占剩余油氣資源的50%以上,已經(jīng)成為常規(guī)油氣資源的重要補(bǔ)充領(lǐng)域,其經(jīng)濟(jì)高效勘探開發(fā)對于大慶油田的持續(xù)發(fā)展具有重要意義。與國外非常規(guī)油氣儲層相比,大慶油田非常規(guī)油氣藏地質(zhì)條件非常復(fù)雜,鉆完井技術(shù)面臨諸多問題?!笆濉逼陂g,大慶油田在致密油鉆井技術(shù)方面進(jìn)行了研究與試驗(yàn),開展了致密油水平井工廠化作業(yè)模式探索,取得了較好效果,并開展了煤層氣鉆井技術(shù)前期研究與試驗(yàn)?!笆濉逼陂g,大慶油田將圍繞提高非常規(guī)油氣資源鉆井效率和固井質(zhì)量、解決鉆井過程中井漏和坍塌等井下故障的需求,深入開展旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)、隨鉆地震、新型提速工具、粒子沖擊鉆井和煤層氣鉆完井等技術(shù)和裝備研究,保障非常規(guī)油氣資源鉆完井安全施工,實(shí)現(xiàn)大慶油田油氣資源的有效接替。
1) 通過對復(fù)雜地層鉆井技術(shù)、隨鉆測量與控制技術(shù)、深井提速提效關(guān)鍵技術(shù)、鉆井液技術(shù)和固井技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)研究,形成了適合松遼盆地深層氣藏、老區(qū)調(diào)整井和“三低”油氣藏等系列集成配套鉆完井技術(shù),基本滿足了大慶油田鉆井提速、提效和降本的技術(shù)需求。
2) 隨鉆測井系統(tǒng)、液動旋沖工具、水力振蕩器等提速提效關(guān)鍵工具實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化生產(chǎn)和應(yīng)用,鉆井液技術(shù)基本滿足了大慶油田安全環(huán)保高效施工,固井技術(shù)不僅滿足了大慶油田不同地區(qū)和井型固井的需要,并且固井質(zhì)量逐年提高。
3) 建議進(jìn)一步加大深部難鉆地層、復(fù)雜區(qū)塊調(diào)整井和非常規(guī)油氣資源等3個資源領(lǐng)域的鉆完井技術(shù)攻關(guān),保證老區(qū)主力油田健康可持續(xù)開采,助力油氣資源的有效接替,實(shí)現(xiàn)安全清潔高效生產(chǎn);同時,加強(qiáng)前沿高端技術(shù)攻關(guān),打造鉆井工程的有效利器,提升大慶油田鉆井工程技術(shù)的核心競爭力。
References
[1] 李瑞營,王峰,陳紹云,等.大慶深層鉆井提速技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù),2015,43(1):38-43. LI Ruiying,WANG Feng,CHEN Shaoyun,et al.ROP improvement in deep formations in the Daqing Oilfield[J].Petroleum Drilling Techniques,2015,43(1):38-43.
[2] 陳鑫,陳紹云,王楚,等.扭力沖擊器在宋深9H側(cè)鉆小井眼水平井中的應(yīng)用[J].石油鉆采工藝,2014,36(6):32-35. CHEN Xin,CHEN Shaoyun,WANG Chu,et al.Application of Tork Buster to sidetracking of slimhole horizontal well in Well Songshen 9H[J].Oil Drilling & Production Technology,2014,36(6):32-35.
[3] 李杉,云海濤.大慶海拉爾油田鉆井提速難點(diǎn)與對策[J].石油鉆探技術(shù),2012,40(5):59-62. LI Shan,YUN Haitao.Difficulties and measures for improving ROP in Hailar Oilfield of Daqing[J].Petroleum Drilling Techniques,2012,40(5):59-62.
[4] 陳紹云,邢琛,孫妍.提高慶深氣田氣體鉆井效率技術(shù)研究[J].石油鉆采工藝,2014,36(1):22-25,28. CHEN Shaoyun,XING Chen,SUN Yan.Technical research on improving efficiency of gas drilling in Qingshen Gas Field[J].Oil Drilling & Production Technology,2014,36(1):22-25,28.
[5] 韓福彬,李瑞營,李國華,等.慶深氣田致密砂礫巖氣藏小井眼水平井鉆井技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù),2013,41(5):56-61. HAN Fubin,LI Ruiying,LI Guohua,et al.Horizontal slim-hole drilling technology for deep tight glutenite gas reservoir in Qingshen Gas Field[J].Petroleum Drilling Techniques,2013,41(5):56-61.
[6] 劉文宇.致密油水平井固井技術(shù)探討[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版),2014,11(13):78-80. LIU Wenyu.The cementing technology of tight oil horizontal well[J].Journal of Yangtze University (Natural Science Edition),2014,11(13):78-80.
[7] 金成志,楊東,張永平,等.松遼盆地北部非均質(zhì)致密油水平井增產(chǎn)改造設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)[J].中國石油勘探,2014,19(6):40-46. JIN Chengzhi,YANG Dong,ZHANG Yongping,et al.Optimization techniques for stimulation design of horizontal wells of heterogeneous tight oil in northern Songliao Basin[J].China Petroleum Exploration,2014,19(6):40-46.
[8] 陳琳琳,王永吉,李瑞營.垣平1井長水平段水平井設(shè)計(jì)與施工[J].石油鉆探技術(shù),2013,41(6):115-119. CHEN Linlin,WANG Yongji,LI Ruiying.Design and drilling of horizontal Well Yuanping 1 with long lateral section[J].Petroleum Drilling Techniques,2013,41(6):115-119.
[9] 陳紹云,李璦輝,李瑞營,等.大慶油田葡淺12區(qū)塊淺層稠油水平井鉆井技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù),2015,43(1):126-130. CHEN Shaoyun,LI Aihui,LI Ruiying,et al.Horizontal well drilling technology in shallow heavy oil recovery in Block Puqian 12 of the Daqing Oilfield[J].Petroleum Drilling Techniques,2015,43(1):126-130.
[10] 盛明仁,王振光,李軍成.LWD測量系統(tǒng)在樁1-平5井中的應(yīng)用[J].石油鉆探技術(shù),2000,28(3):32-34. SHENG Mingren,WANG Zhenguang,LI Juncheng.Applications of LWD system in Zhuang 1 Ping 5 Well[J].Petroleum Drilling Techniques,2000,28(3):32-34.
[11] 楊春旭,韓來聚,步玉環(huán),等.現(xiàn)代垂直鉆井技術(shù)的新進(jìn)展及發(fā)展方向[J].石油鉆探技術(shù),2007,35(1):16-19. YANG Chunxu,HAN Laiju,BU Yuhuan,et al.New development and future direction of modern vertical drilling technology[J].Petroleum Drilling Techniques,2007,35(1):16-19.
[12] 王義峰,劉慶龍,劉文庭,等.捷聯(lián)式自動垂直鉆井工具伺服控制設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J].石油鉆探技術(shù),2014,42(3):95-101. WANG Yifeng,LIU Qinglong,LIU Wenting,et al.Design and implementation of servo control of strap-down automatic vertical drilling system[J].Petroleum Drilling Techniques,2014,42(3):95-101.
[13] 趙志學(xué),韓玉安,白曉捷,等.隨鉆井下儀整流和驅(qū)動模塊檢測裝置的研制[J].石油儀器,2008,22(3):9-11. ZHAO Zhixue,HAN Yu’an,BAI Xiaojie,et al.Development of detection equipment of the rectification and drive module for measurement while drilling downhole tools[J].Petroleum Instruments,2008,22(3):9-11.
[14] 趙志學(xué),韓玉安,孟祥光,等.隨鉆測量井下壓力、溫度儀器的研制及應(yīng)用[J].石油機(jī)械,2010,38(1):44-47. ZHAO Zhixue,HAN Yu’an,MENG Xiangguang,et al.Development and application of the instrument for LWD measurement of downhole pressure and temperature[J].China Petroleum Machinery,2010,38(1):44-47.
[15] 劉修善,侯緒田,涂玉林,等.電磁隨鉆測量技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].石油鉆探技術(shù),2006,34(5):4-9. LIU Xiushan,HOU Xutian,TU Yulin,et al.Developments of electromagnetic measurement while drilling[J].Petroleum Drilling Techniques,2006,34(5):4-9.
[16] 張進(jìn)雙,趙小祥,劉修善.ZTS電磁波隨鉆測量系統(tǒng)及其現(xiàn)場試驗(yàn)[J].鉆采工藝,2005,28(3):25-27. ZHANG Jinshuang,ZHAO Xiaoxiang,LIU Xiushan.ZTS electromagnetic measurement while drilling system and its field experimentation[J].Drilling & Production Technology,2005,28(3):25-27.
[17] 馬曉偉,張顯軍,趙德云,等.空氣/氮?dú)忏@井技術(shù)在徐深28井的成功實(shí)踐[J].石油鉆采工藝,2008,30(3):19-23. MA Xiaowei,ZHANG Xianjun,ZHAO Deyun,et al.Successful application of air/nitrogen drilling techniques in Xushen-28 Well[J].Oil Drilling & Production Technology,2008,30(3):19-23.
[18] 楊決算.大慶油田氣體鉆井配套技術(shù)及應(yīng)用[J].石油鉆探技術(shù),2012,40(6):47-50. YANG Juesuan.Matching technology and application of gas drilling in Daqing Oilfield[J].Petroleum Drilling Techniques,2012,40(6):47-50.
[19] 韓福彬,張洪大,姜玉芳,等.慶深氣田深層φ311.1mm井眼氣體鉆井技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù),2011,39(4):61-65. HAN Fubin,ZHANG Hongda,JIANG Yufang,et al.Qingshenφ311.1 mm deep hole gas drilling technique[J].Petroleum Drilling Techniques,2011,39(4):61-65.
[20] 王雷,郭志勤,張景柱,等.旋沖鉆井技術(shù)在石油鉆井中的應(yīng)用[J].鉆采工藝,2005,28(1):8-10. WANG Lei,GUO Zhiqin,ZHANG Jingzhu,et al.Application of percussive-rotary drilling technology in oil wells[J].Drilling & Production Technology,2005,28(1):8-10.
[21] 蔣宏偉,劉永勝,翟應(yīng)虎,等.旋沖鉆井破巖力學(xué)模型的研究[J].石油鉆探技術(shù),2006,34(4):13-16. JIANG Hongwei,LIU Yongsheng,ZHAI Yinghu,et al.Research on rock-crushing mechanics model in rotary and percussive drilling[J].Petroleum Drilling Techniques,2006,34(4):13-16.
[22] 李博.水力振蕩器的研制與現(xiàn)場試驗(yàn)[J].石油鉆探技術(shù),2014,42(1):111-113. LI Bo.Development and pilot test of hydro-oscillator[J].Petroleum Drilling Techniques,2014,42(1):111-113.
[23] 明瑞卿,張時中,王海濤,等.國內(nèi)外水力振蕩器的研究現(xiàn)狀及展望[J].石油鉆探技術(shù),2015,43(5):116-122. MING Ruiqing,ZHANG Shizhong,WANG Haitao,et al.Research status and prospect of hydraulic oscillator worldwide[J].Petroleum Drilling Techniques,2015,43(5):116-122.
[24] 成海,鄭衛(wèi)建,夏彬,等.國內(nèi)外渦輪鉆具鉆井技術(shù)及其發(fā)展趨勢[J].石油礦場機(jī)械,2008,37(4):28-31. CHENG Hai,ZHENG Weijian,XIA Bin,et al.The development trend of turbodrilling technology[J].Oil Field Equipment,2008,37(4):28-31.
[25] 馮定.渦輪鉆具防斜打快鉆井理論與技術(shù)研究[J].石油鉆探技術(shù),2007,35(3):9-11. FENG Ding.Theoretical and technical study of deviation control and fast drilling in turbodrill[J].Petroleum Drilling Techniques,2007,35(3):9-11.
[26] 屈沅治.新型胺基抑制劑的研究(Ⅰ):分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與合成[J].鉆井液與完井液,2010,27(1):1-3,7. QU Yuanzhi.Study on a new amine shale inhibitor(Ⅰ):the molecular design and synthesis[J].Drilling Fluid & Completion Fluid,2010,27(1):1-3,7.
[27] 屈沅治.泥頁巖抑制劑SIAT的研制與評價[J].石油鉆探技術(shù),2009,37(6):53-57. QU Yuanzhi.Formulation and evaluation of a shale inhibitive agent SIAT[J].Petroleum Drilling Techniques,2009,37(6):53-57.
[28] 侯杰,劉永貴,宋廣順,等.新型抗高溫耐鹽高效泥巖抑制劑合成與應(yīng)用[J].鉆井液與完井液,2016,33(1):22-27. HOU Jie,LIU Yonggui,SONG Guangshun,et al.Synthesis and application of a new high temperature high performance salt resistant shale inhibitor[J].Drilling Fluid & Completion Fluid,2016,33(1):22-27.
[29] 王昌軍,許明標(biāo),苗海龍.聚胺UHIB強(qiáng)抑制性鉆井液的室內(nèi)研究[J].石油天然氣學(xué)報(bào),2009,31(1):80-83. WANG Changjun,XU Mingbiao,MIAO Hailong.Experimental study on polyamine high inhibitive (UHIB)drilling fluid[J].Journal of Oil and Gas Technology,2009,31(1):80-83.
[30] 侯杰,劉永貴,李海.高性能水基鉆井液在大慶油田致密油藏水平井中的應(yīng)用[J].石油鉆探技術(shù),2015,43(4):59-65. HOU Jie,LIU Yonggui,LI Hai.Application of high-performance water-based drilling fluid for horizontal wells in tight reservoirs of Daqing Oilfield[J].Petroleum Drilling Techniques,2015,43(4):59-65.
[31] 鄒大鵬.大慶油田致密油水平井強(qiáng)抑制防塌水基鉆井液技術(shù)[J].石油鉆采工藝,2015,37(3):36-39. ZOU Dapeng.High inhibition and anti-sloughing water-based drilling fluid technology for horizontal wells in tight oil reservoirs in Daqing Oilfield[J].Oil Drilling & Production Technology,2015,37(3):36-39.
[32] 劉永貴,宋濤,徐用軍.高溫深井微裂縫封堵評價方法及其應(yīng)用:以松遼盆地徐深氣田為例[J].天然氣工業(yè),2016,36(2):78-83. LIU Yonggui,SONG Tao,XU Yongjun.A new evaluation method for micro-fracture plugging in high-temperature deep wells and its application:a case study of the Xushen Gas Field in the Songliao Basin[J].Natural Gas Industry,2016,36(2):78-83.
[33] 張書瑞,郭盛堂,何文革,等.大慶油田深層氣井固井技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù),2007,35(4):56-58. ZHANG Shurui,GUO Shengtang,HE Wenge,et al.Cementing technologies for deep gas wells in Daqing Oilfield[J].Petroleum Drilling Techniques,2007,35(4):56-58.
[34] 李艷軍,張立功.大慶油田深層氣藏水平井鉆井技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù),2009,37(5):47-51. LI Yanjun,ZHANG Ligong.Deep horizontal well drilling technology used in Daqing Oilfield[J].Petroleum Drilling Techniques,2009,37(5):47-51.
[35] 楊勇.新型抗高溫水泥懸浮劑的研制與現(xiàn)場試驗(yàn)[J].石油鉆探技術(shù),2016,44(3):44-49. YANG Yong.Development and field application of a new high-temperature cement suspension agent[J].Petroleum Drilling Techniques,2016,44(3):44-49.
[36] 侯力偉.大慶油田低密度低溫防竄水泥漿體系[J].鉆井液與完井液,2016,33(4):79-82. HOU Liwei.Low density low temperature anti-channeling cement slurry used in Daqing Oilfield[J].Drilling Fluid & Completion Fluid,2016,33(4):79-82.
[37] 楊秀天,王克誠,張立,等.調(diào)整井固井弱界面問題探討[J].鉆井液與完井液,2010,27(5):55-57. YANG Xiutian,WANG Kecheng,ZHANG Li,et al.Discussion on weak interface of cement in adjustment well[J].Drilling Fluid & Completion Fluid,2010,27(5):55-57.
[38] 楊智光,楊秀天,張立,等.固井弱界面劣化機(jī)理及改善途徑[J].鉆井液與完井液,2010,27(3):79-83. YANG Zhiguang,YANG Xiutian,ZHANG Li,et al.Deterioration mechanism and improvement methods of weak interface in cementing[J].Drilling Fluid & Completion Fluid,2010,27(3):79-83.
[編輯 陳會年]
The Latest Proposals for the Advancement and Development of Drilling and Completion Technology in the Daqing Oilfield
YANG Zhiguang
(DaqingOilfieldDrillingEngineeringCompany,Daqing,Heilongjiang,163453,China)
In consideration of technical challenges in the drilling and completion of deep volcanic rock and glutenite, tight oil horizontal wells, infill wells in high water cut oilfield and ultra-shallow horizontal wells for heavy oil development, the Daqing Oilfield Company conducted a series of research programs during the 12th Five-Year Plan period. The programs relate to technologies for drilling and completion in complex formations, MWD and control technology, key technologies and instruments for high-speed and high-efficiency drilling of deep wells, drilling fluid and cementing technology, sophisticated drilling and completion technologies. All were conducted with the unique characteristics of the Daqing Oilfield to satisfy the field’s unique technical demands in order to improve the drilling rate and efficiency as well as lower costs. These technologies have promoted the development of drilling and completion technologies significantly. During the 13th Five-Year Plan period, more research will be carried out in following the three areas: deep hard-to-drill formations, in-fill wells in complex blocks and unconventional hydrocarbon resources, to develop state-of-the-art technologies, in order to meet the needs of economic and high-efficiency development for deep reservoirs and those oilfields with low porosity, low permeability and low saturation, and achieve the strategic objectives of annual 4 000×104t equivalent hydrocarbon production. In addition, these technologies may continuously promote the advancement and development of drilling and completion technologies in the Daqing Oilfield, and to provide necessary technical supports for healthy and sustainable development of the Daqing Oilfield.
drilling;completion;technology development;development proposal;Daqing Oilfield
2016-09-20。
楊智光(1966—),男,遼寧綏中人,1990年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院鉆井工程專業(yè),2008年獲大慶石油學(xué)院油氣井工程專業(yè)博士學(xué)位,教授級高級工程師,中國石油集團(tuán)公司鉆井咨詢高級專家,主要從事鉆完井技術(shù)研究與管理工作。系本刊編委。E-mail:yangzhiguang@cnpc.com.cn。
中國石油天然氣股份有限公司重大專項(xiàng)“大慶油田原油4000萬噸持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究”(編號:2011E-1214)資助。
10.11911/syztjs.201606001
TE21
A
1001-0890(2016)06-0001-10