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摘 要:随着我国油气勘探的不断深入,在各个油田深井的钻井规模和数量在逐年增多,积极攻关防斜打快技术、钻具组合优化技术、钻头优选及钻井参数优化技术,以及自动化钻井技术,使我国的深井钻井的平均井深逐年增加,平均机械钻速也在逐年升高,取得了一定的成果,但是与国外先进的钻井技术水平还存在一定的差距,还需要进一步攻关。
关键词:石油;完井技术现状;开发与利用
1 射孔完井技术的创新与发展现状
射孔完井技术在稀油层和稠油层开发过程中的应用十分广泛,是一种先进而又实用的完井技术。在油井开发过程中,利用射孔技术可以将油层各层段之间分割开来,实现分层注水以及分层增产。现阶段海油石油开发过程中常用的射孔完井技术主要有负压射孔和高能气体压裂联作技术、射孔和大负压反涌联作技术、长井段射孔隔板传爆技术以及小枪身射孔技术等。
负压射孔和高能气体压裂联作技术的创新为低渗透油藏的改造开发提供了必要的技术支持,射孔和大负压反涌联作技术实现了对近井筒地层的改造,长井段射孔隔板传爆技术显著提上了射孔作业的安全性,小枪身射孔技术不关井射孔作业,有效提升了作业效率。
2 智能完井技术的开发与利用
计算机信息技术的快速发展对各行业各领域都产生了深刻地影响,将计算机信息技术融入海洋石油开发过程中,形成智能化的井下实时动态控制系统,操作人员可以实时获取井下作业现状,然后通过远程操纵的方式控制油井的开发过程,有效减轻了作业人员的劳动强度。另外,利用智能完井系統可以实时检测井下温度、压力等数据,可以为油井产能的预测提供必要的工程数据。同时,智能完井系统可以根据温度、压力等数据自动调节井下设备的运行参数,确保设备处于长期处于安全状态,这样不仅能有效提升大型作业设备的使用效率,有利于油层采收率的提升,还能降低设备的损耗,在降低维修成本的同时还能有效延长大型设备的使用寿命。
3 储层保护技术的开发与利用现状
3.1 隐形酸完井液技术
为了尽可能保护各类油气藏,在确保接触油气层和流体的完井液pH值在4.5~5.5之间的同时,加入抑制黏土膨胀的添加剂。特别是针对疏松砂岩油藏的裸眼完井,裸眼完井段使用无固相的PRD钻井液技术进行油气层保护,它与隐形酸完井液不发生反应,砾石充填作业结束后,可以替入破胶液清除滤饼。隐形酸完井液体系不但解除了前期钻井液对储层的伤害,而且对储层有改造作用。
3.2 压力控制完井液技术
高密度有机盐压井液和低密度固化水(或氮气泡沫)工作液技术为控制压力钻完井技术的实施创造了条件。南海西部的高压(压力梯度15kPa/m)油气藏和渤海的低压裂缝性油气藏分别使用了上述两项技术,在有效实施井控的情况下,实现了对油气藏的保护。
3.3 酸压技术
针对灰岩油藏渗透率、低油气流入困难和砂岩油藏渗透率高易污染的问题,研究使用的灰岩选择性酸化和砂岩土酸深部酸化技术,在BZ25-1的潜山油藏和渤海的大部分砂岩油藏进行了酸压作业。
3.4 水力压裂技术
为实现低渗透油气藏的有效开发,渤海BZ25-1油气田针对沙河街进行了海上油田水力压裂尝试,通过先导性试验对压裂材料(压裂液及支撑剂)优选、施工压力优化、设备选型,并对定向井压裂存在裂缝转向、长井段薄互夹层压裂作业、天然裂缝地层高滤失量砂堵等多个问题进行了有益探索,随后在BZ26-1、QK18-2等多个油田进行了前期推广。
4 提高深井钻完井施工效率对策
4.1 井身结构优化设计,提高施工效率
要想实现深井的提速、提质和提效,降低深井钻井施工成本,就要从井身结构优化设计入手,在进行井身结构优化设计的时候,就要根据不同区块的地质特点、压力层系特点和岩性特点,提出有针对性的套管层次和钻头尺寸相配合,这样才能提高深井的施工效率。例如在松辽盆地的深井井身结构优化设计中,根据不同区块地层岩性、可钻性和研磨性特点,分井型对不同区块的直井、定向井和水平井井身结构进行优化设计,形成了不同区块、不同井型的深井井身结构设计模版,在这一设计模版中对不同区块的井身结构开次、深度和层位都进行了固化,为深井提高施工效率奠定了坚实的基础。
4.2 加强设备改造,实现高压钻井
对于深部地层钻速慢的难题,在对破岩效率的主要工具钻头进行个性化设计的同时,还要对钻井施工参数进行优化,主要是强化施工中的钻压、转速和钻井排量。对于钻井排量来说,要实现循环压力35MPa以上的钻井施工,就要对地面循环系统设备进行改造与升级,保证实现高压喷射钻井,极大地发挥水力参数的作用,提高深部地层的机械钻速和单只钻头进尺,提高行程钻速。
4.3 应用提速工具,拓展PDC钻头应用空间
深井钻井效率的一个非常大的影响因素就是有些深部研磨性强的地层限制了PDC钻头的应用,这也是广大科技人员研究的重点。在近些年来深井钻井速度和PDC钻头应用空间得到拓展,主要得益于涡轮钻具的使用和液动旋冲工具的使用特别是旋冲工具能够解决PDC钻头的粘滑问题,使有些研磨性强的地层也能够使用PDC钻头,提高了机械钻速和钻井效率。
4.4 应用抗高温钻井液体系
钻井液是钻井工程中不可缺少的血液,钻井液性能的好坏直接关系到钻井工程的成败。特别是在深井钻井施工过程中,井底温度特别高,如果钻井液的抗高温性能不佳,那么就会影响钻井液的流变性能和抑制性能,引起井壁失稳坍塌,所以深井对钻井液的抗高温性能提出了非常高的要求。比如大庆油田为了解决钻井液的抗高温性能,经过多年的室内研究与现场试验,成功研制了抗220℃的高温水基钻井液,现场应用20余口井,效果良好。
4.5 提高固井质量对策
在固井施工前,对深井施工中所测得的地质压力和孔隙压力情况进行分析,为水泥浆体系密度的优化提供先决条件。对井底温度波动极其敏感的井可采用计算机模拟来建立井下温度分布数学模型,模拟注水泥条件下或钻井循环过程中井下循环温度分布。固井作业前充分循环钻井液并调整好性能,在保证井下稳定、满足携砂的条件下,尽可能降低钻井液的流变性和屈服强度,以达到提高顶替效率的要求;选择最优顶替排量,设计最佳扶正器数量及位置,使用优质冲洗液和隔离液。
在整个钻井施工中,应切实加强对安全隐患的排查,切实提升钻井施工的安全。这就需要在做好上述工作的同时,对整个钻井工程方案的实施,需要以确保钻井安全为前提。
参考文献:
[1]张涛,梁洪波,刘强,任伟.浅析中国海洋石油深水钻完井作业现状[J].中国石油石化,2017(03):8-9.
[2]刘晓峰,孔学云,党万恒,梁振琪,闫绅,齐海涛,李宝龙,严孟凯.表面处理工艺在海洋石油完井工具中应用与实践[J].化工设计通讯,2017,43(03):33-35.
[3]刘荣恒.智能完井技术的发展[J].化工管理,2016(22):106.
[4]赫英状,段学苇.关于石油完井技术的应用研究[J].石化技术,2016,23(07):284.
关键词:石油;完井技术现状;开发与利用
1 射孔完井技术的创新与发展现状
射孔完井技术在稀油层和稠油层开发过程中的应用十分广泛,是一种先进而又实用的完井技术。在油井开发过程中,利用射孔技术可以将油层各层段之间分割开来,实现分层注水以及分层增产。现阶段海油石油开发过程中常用的射孔完井技术主要有负压射孔和高能气体压裂联作技术、射孔和大负压反涌联作技术、长井段射孔隔板传爆技术以及小枪身射孔技术等。
负压射孔和高能气体压裂联作技术的创新为低渗透油藏的改造开发提供了必要的技术支持,射孔和大负压反涌联作技术实现了对近井筒地层的改造,长井段射孔隔板传爆技术显著提上了射孔作业的安全性,小枪身射孔技术不关井射孔作业,有效提升了作业效率。
2 智能完井技术的开发与利用
计算机信息技术的快速发展对各行业各领域都产生了深刻地影响,将计算机信息技术融入海洋石油开发过程中,形成智能化的井下实时动态控制系统,操作人员可以实时获取井下作业现状,然后通过远程操纵的方式控制油井的开发过程,有效减轻了作业人员的劳动强度。另外,利用智能完井系統可以实时检测井下温度、压力等数据,可以为油井产能的预测提供必要的工程数据。同时,智能完井系统可以根据温度、压力等数据自动调节井下设备的运行参数,确保设备处于长期处于安全状态,这样不仅能有效提升大型作业设备的使用效率,有利于油层采收率的提升,还能降低设备的损耗,在降低维修成本的同时还能有效延长大型设备的使用寿命。
3 储层保护技术的开发与利用现状
3.1 隐形酸完井液技术
为了尽可能保护各类油气藏,在确保接触油气层和流体的完井液pH值在4.5~5.5之间的同时,加入抑制黏土膨胀的添加剂。特别是针对疏松砂岩油藏的裸眼完井,裸眼完井段使用无固相的PRD钻井液技术进行油气层保护,它与隐形酸完井液不发生反应,砾石充填作业结束后,可以替入破胶液清除滤饼。隐形酸完井液体系不但解除了前期钻井液对储层的伤害,而且对储层有改造作用。
3.2 压力控制完井液技术
高密度有机盐压井液和低密度固化水(或氮气泡沫)工作液技术为控制压力钻完井技术的实施创造了条件。南海西部的高压(压力梯度15kPa/m)油气藏和渤海的低压裂缝性油气藏分别使用了上述两项技术,在有效实施井控的情况下,实现了对油气藏的保护。
3.3 酸压技术
针对灰岩油藏渗透率、低油气流入困难和砂岩油藏渗透率高易污染的问题,研究使用的灰岩选择性酸化和砂岩土酸深部酸化技术,在BZ25-1的潜山油藏和渤海的大部分砂岩油藏进行了酸压作业。
3.4 水力压裂技术
为实现低渗透油气藏的有效开发,渤海BZ25-1油气田针对沙河街进行了海上油田水力压裂尝试,通过先导性试验对压裂材料(压裂液及支撑剂)优选、施工压力优化、设备选型,并对定向井压裂存在裂缝转向、长井段薄互夹层压裂作业、天然裂缝地层高滤失量砂堵等多个问题进行了有益探索,随后在BZ26-1、QK18-2等多个油田进行了前期推广。
4 提高深井钻完井施工效率对策
4.1 井身结构优化设计,提高施工效率
要想实现深井的提速、提质和提效,降低深井钻井施工成本,就要从井身结构优化设计入手,在进行井身结构优化设计的时候,就要根据不同区块的地质特点、压力层系特点和岩性特点,提出有针对性的套管层次和钻头尺寸相配合,这样才能提高深井的施工效率。例如在松辽盆地的深井井身结构优化设计中,根据不同区块地层岩性、可钻性和研磨性特点,分井型对不同区块的直井、定向井和水平井井身结构进行优化设计,形成了不同区块、不同井型的深井井身结构设计模版,在这一设计模版中对不同区块的井身结构开次、深度和层位都进行了固化,为深井提高施工效率奠定了坚实的基础。
4.2 加强设备改造,实现高压钻井
对于深部地层钻速慢的难题,在对破岩效率的主要工具钻头进行个性化设计的同时,还要对钻井施工参数进行优化,主要是强化施工中的钻压、转速和钻井排量。对于钻井排量来说,要实现循环压力35MPa以上的钻井施工,就要对地面循环系统设备进行改造与升级,保证实现高压喷射钻井,极大地发挥水力参数的作用,提高深部地层的机械钻速和单只钻头进尺,提高行程钻速。
4.3 应用提速工具,拓展PDC钻头应用空间
深井钻井效率的一个非常大的影响因素就是有些深部研磨性强的地层限制了PDC钻头的应用,这也是广大科技人员研究的重点。在近些年来深井钻井速度和PDC钻头应用空间得到拓展,主要得益于涡轮钻具的使用和液动旋冲工具的使用特别是旋冲工具能够解决PDC钻头的粘滑问题,使有些研磨性强的地层也能够使用PDC钻头,提高了机械钻速和钻井效率。
4.4 应用抗高温钻井液体系
钻井液是钻井工程中不可缺少的血液,钻井液性能的好坏直接关系到钻井工程的成败。特别是在深井钻井施工过程中,井底温度特别高,如果钻井液的抗高温性能不佳,那么就会影响钻井液的流变性能和抑制性能,引起井壁失稳坍塌,所以深井对钻井液的抗高温性能提出了非常高的要求。比如大庆油田为了解决钻井液的抗高温性能,经过多年的室内研究与现场试验,成功研制了抗220℃的高温水基钻井液,现场应用20余口井,效果良好。
4.5 提高固井质量对策
在固井施工前,对深井施工中所测得的地质压力和孔隙压力情况进行分析,为水泥浆体系密度的优化提供先决条件。对井底温度波动极其敏感的井可采用计算机模拟来建立井下温度分布数学模型,模拟注水泥条件下或钻井循环过程中井下循环温度分布。固井作业前充分循环钻井液并调整好性能,在保证井下稳定、满足携砂的条件下,尽可能降低钻井液的流变性和屈服强度,以达到提高顶替效率的要求;选择最优顶替排量,设计最佳扶正器数量及位置,使用优质冲洗液和隔离液。
在整个钻井施工中,应切实加强对安全隐患的排查,切实提升钻井施工的安全。这就需要在做好上述工作的同时,对整个钻井工程方案的实施,需要以确保钻井安全为前提。
参考文献:
[1]张涛,梁洪波,刘强,任伟.浅析中国海洋石油深水钻完井作业现状[J].中国石油石化,2017(03):8-9.
[2]刘晓峰,孔学云,党万恒,梁振琪,闫绅,齐海涛,李宝龙,严孟凯.表面处理工艺在海洋石油完井工具中应用与实践[J].化工设计通讯,2017,43(03):33-35.
[3]刘荣恒.智能完井技术的发展[J].化工管理,2016(22):106.
[4]赫英状,段学苇.关于石油完井技术的应用研究[J].石化技术,2016,23(07):284.