盐间非砂岩储层欠平衡钻井的实践与体会.docx

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1、盐间非砂岩储层欠平衡钻井的实践与体会摘要：欠平衡钻井技术是一项保护油气层的钻井新技术。本文分析 了盐间非砂岩储层的地质特点，简要介绍了江汉油田王平1井盐间 非砂岩储层欠平衡钻井设计及施工情况，阐述了在盐间非砂岩储层 应用欠平衡钻井技术的增产效果，并提出了攻关方向和建议。一、引言欠平衡钻井技术是一项保护油气层的钻井新技术，它改变用钻 井液的液柱压力来平衡地层孔隙压力的传统钻井方式，通过降低钻 井液的密度，使钻井液的循环压力（包括液柱压力和循环回压）， 低于正钻地层的孔隙压力，在井底形成一个负的压差，允许产层流 体流入井眼，在井口有效控制下，随钻井液一起循环到地面，从而 实现真正意义上的解放油气层

2、，具有常规钻井不可比拟的优越性。欠平衡钻井技术因其在保护油气层、增加油井产量方面体现出 的显著效果，在十九世纪九十年代得到迅速的发展。目前世界上已 有20多个国家在油田的勘探开发中采用了欠平衡钻井技术。国内 自九十年代中后期开始引进国外先进的欠平衡钻井井口控制设备， 选择合适的地层进行探索性试验，尤其在奥陶系灰岩裂缝性储层中 取得明显进展。江汉油田王场地区的盐间非砂岩储层，属于特殊岩 性油藏，胜利油田与江汉油田合作，首次在盐间非砂岩储层应用欠 平衡钻井技术进行钻进，取得了初步的认识与经验。二、盐间非砂岩储层的特点江汉油田盐间非砂岩储层的造岩矿物有泥质岩类、碳酸盐岩类 和水溶性盐类等多种矿物成分

3、，储层类型分为沉积、成岩成因的晶 间孔隙型和沉积层间缝型，以及构造成因的断层裂缝型和褶皱裂缝 型，其中断层裂缝型又进一步分为局部裂缝性和整体裂缝型，地质 情况极其复杂。其中孔隙型储层表现为中孔一特低渗、小及微孔喉的物性特征，裂缝型储层是由于断层活动形成的网络裂缝，岩心破 碎，裂缝大多被盐和钙芒硝充填。裂缝型储层多为垂直裂缝或与地 层呈一定倾角，直井钻遇的几率小，以往钻直井产量普遍较低。盐间非砂岩储层在江汉油田分布面积广，上产潜力大。江汉 油田决定在盐间非砂岩储层采用水平井技术以钻遇更多的裂缝，在 水平段采用欠平衡钻井技术以保护油气层。在江汉油田布置的第一 口盐间非砂岩储层欠平衡水平井为王平1井

4、，钻探目的为：口加深 对盐间非砂岩油藏的地质认识；口录取油藏评价资料，完善盐间非 砂岩油藏的评价参数，口探索利用水平井技术加欠平衡钻井技术开 发具有微裂缝的低渗透孔隙型储层的增产、稳产效果和工艺技术。4其主要目的层为潜3油组9-10韵律，经打导眼落实层位，决定对 10韵律油层实施欠平衡水平钻进。水平段前段是孔隙型储层，随着 水平段的延伸，逐步转化为整体裂缝型储层。该井由江汉油田的 45210钻井队施工，由胜利油田钻井工艺研究院提供欠平衡钻井设 备、欠平衡钻井设计和技术服务。三、王平1井欠平衡钻井设计1、设计依据根据王平1井地质设计，盐间非砂岩储层地层压力略高于静压, 压力系数为1.20邻井王云

5、10-6井(距王平1井A点175米)19984年6月测试，主要目的层潜3 -9韵律孔隙型储层K二0.22119X10* 4 nm2,属特低渗透性地层；该井试油日产油0.7t/d,且钻遇潜3 -9 韵律地层时钻井液密度为1.45g/cnTL未见任何显示。1999年3月4重新测试王云10-6井潜3-9韵律，地层压力为17.585MPa,地层 4压力系数为1.2K潜3地层水密度1. 1973 g/cm3,氯离子含量 179022. 5mg/lo邻井实测地层压力情况:井号中部深度(m)层位地层压力 (MPa)压力系数备注王云21300Eq3 15. 771.24王云31430Eq3-10、1114.6

6、1.02王云10-61494. 6Eq3-930. 0262. 05298年6月王云1061482. 6Eq3 -7. 8、917. 5851. 2199年3月2、负压差设计负压差是指欠平衡钻井过程中，井底压力（钻井液循环压力） 与地层孔隙压力之差。负压差的设计要综合考虑井口设备的控制能 力以及储层的稳定性，负压差过大不仅增加了井口控制的难度，而 且可能引起储层结构的破坏造成储层伤害。根据王平1井油藏地质 设计提供的邻井生产动态，借鉴美国Signa X程公司的经验，设计 井底动压差0. 7MPao3、井口控制设备及体外循环系统在按照井控规定配备2FZ35-35双闸板防喷器、FH35-35环形防

7、 喷器及FKQ6406控制系统的基础上，根据欠平衡钻井工艺特点，在 环形防喷器上面增配Willianis7100型旋转防喷器，其静态工作压 力为35MPa,动态工作压力为17. 5MPao欠平衡钻井体外循环系统 包括70MPa节流管汇（带液动节流阀）、Brandt泥浆气体分离器、 线性振动筛及排气管线、火炬和自动点火器、防回火装置等。4、欠平衡钻进井段钻具组合王平1井在水平段实施欠平衡钻井，除水平井钻井底部钻具组 合外，欠平衡钻井工艺要求使用六方钻杆、斜台肩钻杆并配齐方钻 杆上下旋塞、投入式止回阀和箭形回压阀等内防喷工具。5、钻井液设计4王平1井目的层潜3 -10韵律厚度为8. 2m,含盐量达

8、26%,且 上下皆为盐层，设计使用正电胶饱和盐水钻井液。根据王平1井地质设计提供的邻井地层压力，为达到欠平衡钻 井保护油气层的最佳效果，按地层压力系数1.21,负压差0. 7MPa, 使用从美国引进的MAURER工程公司的MUDLITE欠平衡钻井水力设计软件，设计钻井液密度为1. 10-1. 12 g/cm3o按邻井最高测试压 力30. 026MPa计算，井口最高控制压力仍在旋转防喷器的工作压力 范围之内。由于饱和盐水钻井液的密度高，无法实现欠平衡，采用混油乳 化的方法使钻井液的密度达到设计要求。同时储备密度为50-1. 70 g/cm3 的钻井液 MOn?备用。三、王平1井水平段欠平衡钻井施

9、工情况王平1井钻完导眼，电测落实地层后回填，用中311. 2mm钻头 扩眼造斜钻进，于8月9日20： 10钻达A点，斜深1646. 34m,垂深 1474.36m,井斜103。，方位103。，下入0 244. 5mm技术套管 1642.89m。三开开钻前，进行了欠平衡钻井设备安装、试压、技术 培训及防喷、消防演习，按设计配制好钻井液及下井钻具，经检查 验收合格，下钻欠平衡钻进。第一阶段 1646. 34 米-1665. 28 米8月24日14：40,三开钻进,21:05钻达井深1665. 28米，进尺18. 94 米，入口钻井液密度1. 10 g/cm3,出口钻井液经两级除气后，最低密度 1.

10、 04 g/cm3,平均密度1. 08 g/cm。20:37火炬点火，火焰高3-5米,因 钻井液中气泡多，MWD无法接受信号，王平1井项目组决定加重。井底压力计算：王平1井三开前钻井液密度1.23 g/cm边钻水泥塞边混油降 低密度。钻进过程中，钻井液密度由于气侵而降低，经液气分离器 和离心式除气器两级除气以及循环系统泥浆搅拌器搅拌除气后，钻 井液密度平均为1.08g/cm3。分析认为：三开钻井液体系为正电胶饱 和盐水混油乳化钻井液，钻进及排后效过程中，地层气侵入井眼，亦被 钻井液中的乳化剂乳化，经机械分离，大部分已排除，仍有部分微小气 泡因乳化在钻井液中而不能除掉。按气侵后钻井液平均密度1.

11、08 g/cm3 计，液气比为7： 1,应用MUDLITE计算软件计得欠平衡钻进时井底 压力为17. 35 MPa,循环压耗为0.60 MPa。按地质设计1. 21的地层压力系数计算，地层压力为17. 46 MPa，该井孔隙型储层井段欠平 衡钻进过程中，动欠压0. 11 MPa,静欠压0.71 MPao第二阶段 1665.28 米-1856. 59 米王平1井井深1665. 28米后，用密度1.35-1.37 g/品的钻井液 钻进，钻至1764. 40米和1780.11米时，发生严重油气侵，气泡占槽面 的60%以上，最高达100%,钻井液进口密度L 35 g/cm3,出口密度（1.0 g/cm

12、3。在1764. 40米起下钻.1827. 91米接单根（停泵47分钟）及1830.43 米起下钻后循环时，均发生严重气侵，由体外循环系统循环排气，火炬 火焰高5-8米。99年9月1日13： 06,钻达井深1856. 59米（垂深1456. 40米） 时，发生溢流，此时钻井液入口密度1. 55 g/cm3,出口密度1. 52 g/cm3, 气泡占槽面的30%。关井求压，套压1. 6MPa,立压IMPa。用0170mm 套单凡尔泵入密度为1.55 g/cm3的钻井液循环排气，火炬火焰高达 6T0米，持续近3小时，停泵套压2 MPao 18： 37开泵，用中170mm缸 套三凡尔节流循环，火炬火势

13、凶猛，火焰高达10米以上，火炬上 喷出钻井液达半米高。用密度为1.61 g/cm，的钻井液压井，节流阀 开启度1/2,最高套压6. 5 MPa, 21： 26停泵，套压降至2. 1 MPa。 经现场讨论，认为已钻至裂缝型地层，决定带压起钻至技术套管内。 经测算，王平1井在裂缝型井段实测地层压力系数为1.62,应用 MAURER公司MUDLITE欠平衡钻井多相流软件计算，井底静欠压1. 43 MPa,动欠压0. 78 MPao 99年9月2日，项目组决定王平1井提前完 钻。四、盐间非砂岩储层欠平衡钻井的体会1、在盐间非砂岩储层应用欠平衡钻井技术具有明显的增产效 果。据王平1井地质设计对水平井储量

14、测算及产量预测，该井钻遇 的孔隙型储层若按周围直井产量4-5倍估算，为3t/d左右。钻遇 的裂缝型储层按周围直井的2-3倍，为32t/d。该井预测初期日产 油35 t,稳定采油期日产油10 t/do王平1井投产后，实际初期产量达65t/d,稳产后，2、地层压力是确定欠平衡钻井施工方案、进行钻井液密度设 计和压力控制的关键资料。王平1井地质设计提供了邻井王云10-6 井98年6月和99年3月的地层压力测试数据，为王平1井欠平衡 钻井设计提供了依据。该井同一层位（Eq34-9韵律）两次测压的结 果分别为2. 052和1.21,差异较大。分析认为，造成这种较大差异 的原因，除了测试误差和由于生产导致

15、压力衰减的因素外，还与该 孔隙型储层的低渗透特性有关，与测压时关井时间长短有关。王平 1井目的层Eq3-10韵律具有与Eq3-9韵律相同的规律。在盐间非 砂岩储层水平井实施欠平衡钻井，为了保护油气层，依据较低的地 层压力系数进行欠平衡钻井钻井液密度设计，按照较高的地层压力 系数校核井口设备的控制能力，在实际钻进中再根据油气显示情况 实时调整钻井液密度的作法是可行的。3、江汉油田在盐间非砂岩储层钻井的实践表明，使用饱和盐 水钻井液是稳定井壁的有效方法。饱和盐水钻井液的密度一般在 1.25g/cm3左右，而盐间非砂岩孔隙型储层地层压力系数较低（王平 1井地质设计为1.2）,饱和盐水钻井液的密度无法

16、满足欠平衡钻井 的要求。王平1井采取混油乳化的方法降低钻井液密度，在欠平衡 钻进过程中，油气侵后地层气乳化在钻井液中，在地面用机械方法 难以有效分离，导致循环受阻，给连续实施欠平衡钻井带来困难。 因此，针对盐间非砂岩孔隙型储层欠平衡钻井的特点，开展相应的 钻井液技术的研究攻关，是在盐间非砂岩储层推广应用欠平衡钻井 技术的关键环节。4、国内外欠平衡钻井的实践已经证明，水平井技术加欠平衡技 术是最有效的油田开发技术。王平1井水平段欠平衡钻进期间，由 于地层气侵入井眼，脉冲式MWD无法接受信号，从而限制了两项技 术的联合应用。建议在水平井欠平衡钻进时，使用有线随钻测量仪器，如有条件也可以配备EMMWD电磁无线随钻测斜仪。我国幅员辽阔，地下情况错综复杂，砂泥岩油藏、低渗透油藏占有 相当大的比例，除灰岩裂缝性储层外，各个油田还有一些其他类型的特 殊岩性油藏，如江汉油田王场地区的盐间非砂岩储层就是一例。如何扩 大欠平衡钻井技术的应用范围，使之与水平井技术一起为我国各类油田 的增储上产服务，是摆在我们面前的一个重要课题。