24、大慶鉆井院]慶深氣田深層勘探鉆井配套技術(shù)研究與應(yīng)用

1、慶深氣田深層勘探鉆井配套技術(shù)研究與應(yīng)用148慶深氣田深層勘探鉆井配套技術(shù)研究與應(yīng)用楊智光劉永貴宋瑞宏翟洪軍（大慶石油管理局鉆探集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院，163413）【摘要】針對(duì)慶深氣田深部地層的地質(zhì)特點(diǎn)，開(kāi)展深層天然氣勘探鉆井配套技術(shù)研究。在非儲(chǔ)層試驗(yàn)深層提速配套鉆井技術(shù)、空氣鉆井工藝技術(shù)；在儲(chǔ)層采用欠平衡鉆井、充氣鉆井工藝和儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)。通過(guò)近兩年來(lái)在慶深氣田深探井試驗(yàn)了23口井深層提速鉆井配套技術(shù)，13口井欠平衡鉆井技術(shù)，1口升21

2、7井充氮?dú)忏@井技術(shù)，1口徐深21井空氣和充空氣鉆井技術(shù)，大幅度提高了鉆井速度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和有效保護(hù)了氣層，取得了重大的技術(shù)突破，為松北深層徐家圍子地區(qū)天然氣勘探展現(xiàn)1000億方儲(chǔ)量規(guī)模起到了關(guān)鍵技術(shù)作用?！娟P(guān)鍵詞】慶深氣田欠平衡鉆井充氣鉆井空氣鉆井儲(chǔ)層保護(hù)井底壓力為實(shí)現(xiàn)油田持續(xù)發(fā)展，大慶油田在開(kāi)發(fā)之初就非常重視深層勘探工作，勘探鉆井在不斷地向深層探索，60年代鉆成的松基6井是當(dāng)時(shí)全國(guó)最深的一口井，完鉆井深4718.77m?！鞍宋濉币詠?lái)，隨

3、著深層天然氣勘探力度的不斷加大，深井鉆井?dāng)?shù)量逐年增多，平均井深3345m以上深井17口，進(jìn)入“九五”以來(lái)，隨著勘探向深部氣層的發(fā)展，鉆深井的數(shù)量和深度有了大幅度增加，平均井深3850m的深井30口，5500m井1口。形成了以葡深1井、達(dá)深1井為代表的深井鉆井完井技術(shù)，提高了深井技術(shù)水平，1995年升深2井在營(yíng)城組火山巖獲得自然產(chǎn)能32.7?104m3d的高產(chǎn)工業(yè)氣流，揭示出松北深層火山巖及其礫巖巖性圈閉這一新的勘探對(duì)象?！笆濉币詠?lái)，松

4、遼盆地北部深層天然氣勘探取得了重大進(jìn)展。按照2003年3月中油股份公司勘探技術(shù)座談會(huì)“以尋找經(jīng)濟(jì)規(guī)模儲(chǔ)量為目標(biāo)，加強(qiáng)前期、注重技術(shù)、突出重點(diǎn)、積極有效，努力實(shí)現(xiàn)新發(fā)現(xiàn)的勘探工作要求”，在松遼盆地北部深層扎實(shí)工作，將徐家圍子斷陷尋找千億方規(guī)模的天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量的工作目標(biāo)穩(wěn)步推進(jìn)，不斷取得新發(fā)現(xiàn)與新突破，通過(guò)新技術(shù)的試驗(yàn)與應(yīng)用，有利于儲(chǔ)層的發(fā)現(xiàn)和保護(hù)，提高了鉆井速度，保障了大慶油田在2005年提交一千億方探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量，也同時(shí)為加快第二個(gè)

5、一千億方探明儲(chǔ)量提供了先進(jìn)適用的勘探鉆井配套技術(shù)。1慶深氣田深層地質(zhì)特點(diǎn)及對(duì)勘探鉆井的要求1.1慶深氣田深層地質(zhì)特點(diǎn)慶深氣田位于大慶市徐家圍子斷陷，面積大約6700km2，深層分布一系列火石嶺組—營(yíng)城組斷陷，勘探鉆井鉆探目的主要是在埋藏深度大于2500m的白堊系下統(tǒng)泉頭組一二段、登婁庫(kù)組、營(yíng)城組、沙河子組、侏羅系上統(tǒng)火石嶺組及基底等六大儲(chǔ)層尋找氣源。在井深方面，登婁庫(kù)組頂界2658~2702m，營(yíng)城組頂界2909~3100m，侏羅系頂界

6、3380~3915m，這些地層總體上比較穩(wěn)定，在深層不同層位存在致密砂巖、砂礫巖、火山巖、花崗巖及變質(zhì)巖風(fēng)化殼等五大類儲(chǔ)層，鉆井井深為3700~4700m。深部泉二段以下地層硬、研磨性強(qiáng)、巖性不均質(zhì)，并且含有大段礫石層，巖石可鉆性級(jí)值高達(dá)6~10級(jí)，地層硬度高達(dá)2500~5000MPa。該區(qū)地溫梯度高，平均地溫梯度4.1℃100m，4000~5000m的深井，井底溫度160~200℃。儲(chǔ)層具有低壓低孔低滲的特性，主力氣層壓力系數(shù)1.0左

7、右，孔隙度2%~10%，滲透率0.04~2.574md。以縱向裂縫為主，縫寬0.5~1.0mm，縫長(zhǎng)5~10cm屬低孔滲裂縫性氣藏，所鉆深井平均井深4300m左右，完鉆層位為沙河子組、侏羅系或基巖。勘探實(shí)踐表明慶深氣田徐家圍子斷陷具備形成大型氣田非常有利的資源條件，具有較大的勘探慶深氣田深層勘探鉆井配套技術(shù)研究與應(yīng)用150的現(xiàn)場(chǎng)施工[2]。有11口井在鉆井過(guò)程中隨鉆點(diǎn)火成功，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和保護(hù)了儲(chǔ)層。針對(duì)深層欠平衡氣探井鉆井井底負(fù)壓控制技術(shù)

8、，開(kāi)展實(shí)時(shí)采集鉆井過(guò)程中的相關(guān)參數(shù)并結(jié)合地層參數(shù)和實(shí)時(shí)的井眼參數(shù)，實(shí)時(shí)進(jìn)行采集、監(jiān)測(cè)、分析和處理技術(shù)。研制成功了欠平衡隨鉆井底壓力和溫度測(cè)試工具，能夠適時(shí)測(cè)量并存儲(chǔ)井下測(cè)量點(diǎn)的井下壓力、溫度[3]。結(jié)合監(jiān)測(cè)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析、處理解釋，得出實(shí)際地層壓力、環(huán)空壓力、密度分布和井底負(fù)壓值，建立了環(huán)空巖屑影響井底負(fù)壓控制的理論計(jì)算模型[4]，根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，指導(dǎo)后續(xù)欠平衡鉆井施工。該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在達(dá)深2井等6口欠平衡井進(jìn)行了應(yīng)用。建立了一種

9、利用實(shí)測(cè)井底壓力溫度變化數(shù)據(jù)進(jìn)行隨鉆氣層解釋的新方法[5]，能夠準(zhǔn)確確定氣層位置，取得較好的勘探效果。通過(guò)對(duì)國(guó)外兩大公司的旋轉(zhuǎn)防噴器的性能進(jìn)行分析，取長(zhǎng)補(bǔ)短，自行研制開(kāi)發(fā)了一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、結(jié)合兩大優(yōu)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)防噴器，自行研制開(kāi)發(fā)了液氣分離器和欠平衡地面檢測(cè)維修裝置，通過(guò)在汪905井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，旋轉(zhuǎn)防噴器動(dòng)密封額定壓力17.5MPa，旋轉(zhuǎn)防噴器靜密封額定壓力35MPa，旋轉(zhuǎn)防噴器膠芯的工作壽命是連續(xù)工作80h以上，最大動(dòng)密封壓力在

10、達(dá)到20.89MPa，單只密封膠芯累計(jì)過(guò)鉆桿接頭400對(duì)，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。2.3充氣鉆井技術(shù)充氣鉆井就是指鉆井時(shí)將一定量的可壓縮氣體通過(guò)充氣設(shè)備注入到液相鉆井液中作為循環(huán)介質(zhì)的鉆井工藝[6]。常用注入氣體主要是空氣和氮?dú)?。充氣鉆井適用地層：堅(jiān)硬的地層；溶洞、裂縫地層；低壓產(chǎn)層。充氣鉆井地面設(shè)備與常規(guī)欠平衡鉆井相比，只需增加一套氣體注入設(shè)備（空氣壓縮機(jī)、氮?dú)夥蛛x裝置、氮?dú)庠鰤簷C(jī)、注入管線）。該項(xiàng)技術(shù)于2005年6月24日~7

11、月16日在升深217井三開(kāi)的2517~3150m井段進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。注入的氣體為氮?dú)?，所用鉆井液為水基泥漿，注入方式為立管注入。其工藝流程如圖1：圖1升深217充氣鉆井工藝流程圖從登四段到登二段，采取充氣鉆井和常規(guī)鉆井交替進(jìn)行的方式，提高了鉆井速度。在登四段進(jìn)尺71m，登三段進(jìn)尺47m，充氣量為1600m3h，平均氣液比15：1。充氣鉆井比常規(guī)鉆井提高鉆速37.5%。在登二段充氣鉆井進(jìn)尺74m，充氣量為1600~1800m3h，平均氣液

12、比20：1，充氣鉆井比常規(guī)鉆井提高鉆速64.0%。在營(yíng)城組充氣鉆井過(guò)程中點(diǎn)火成功，全烴值最大達(dá)86%，氣體流量11000m3h，火焰高度在10～20m左右。壓力為25~27MPa；有利于氣層的發(fā)現(xiàn)。同時(shí)，該井試驗(yàn)過(guò)程中利用了井底壓力測(cè)試技術(shù)，在國(guó)內(nèi)首次實(shí)測(cè)出充氣鉆井井底壓力溫度數(shù)據(jù)，取得較好的效果。2.4儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)研究針對(duì)大慶徐家圍子深層鉆井鉆遇砂泥巖、火山巖地層，井壁不穩(wěn)定，凝灰?guī)r、裂縫型儲(chǔ)層易傷害，儲(chǔ)層壓力系數(shù)一般在1.03~1.