新疆吉木萨尔页岩油超长水平段水平井钻井关键技术

陈海宇 王新东 林晶 陈涛 李辉 范琳

陈海宇, 王新东, 林晶, 陈涛, 李辉, 范琳. 新疆吉木萨尔页岩油超长水平段水平井钻井关键技术[J]. 石油钻探技术, 2021, 49(4): 39-45. doi: 10.11911/syztjs.2021036
引用本文: 陈海宇, 王新东, 林晶, 陈涛, 李辉, 范琳. 新疆吉木萨尔页岩油超长水平段水平井钻井关键技术[J]. 石油钻探技术, 2021, 49(4): 39-45. doi: 10.11911/syztjs.2021036
CHEN Haiyu, WANG Xindong, LIN Jing, CHEN Tao, LI Hui, FAN Lin. Key Drilling Techniques for Horizontal Wells with Ultra-Long Horizontal Sectionin the Shale Oil Reservoir in Jimusar, Xinjiang[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2021, 49(4): 39-45. doi: 10.11911/syztjs.2021036
Citation: CHEN Haiyu, WANG Xindong, LIN Jing, CHEN Tao, LI Hui, FAN Lin. Key Drilling Techniques for Horizontal Wells with Ultra-Long Horizontal Sectionin the Shale Oil Reservoir in Jimusar, Xinjiang[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2021, 49(4): 39-45. doi: 10.11911/syztjs.2021036

新疆吉木萨尔页岩油超长水平段水平井钻井关键技术

doi: 10.11911/syztjs.2021036
详细信息
    作者简介:

    陈海宇(1986—),男,四川长宁人,2010年毕业于西南石油大学石油工程专业,工程师,主要从事钻井技术研究工作。E-mail:chenhy_zj20@cnpc.com.cn。

  • 中图分类号: TE243+.1

Key Drilling Techniques for Horizontal Wells with Ultra-Long Horizontal Sectionin the Shale Oil Reservoir in Jimusar, Xinjiang

  • 摘要: 为解决新疆吉木萨尔页岩油超长水平段水平井水平段钻井中井眼失稳和摩阻过大的问题,满足3 000~3 500 m长水平段安全快速钻井需求,进行了井身结构优化、双二维井眼轨道设计、根据井眼清洁情况确定钻井参数等降摩减阻技术研究,并在室内优化配制了抑制性强、稳定性好、润滑性强的油基钻井液,研究形成了新疆吉木萨尔页岩油超长水平段水平井钻井关键技术。该技术在现场试验3口井,水平段机械钻速达到10.9 m/h,缩短了钻井周期,3口水平井的通井、电测和下套管作业均一次完成,钻井完井过程中未发生井下故障,并创造了国内非常规油气藏最长水平段纪录。研究与应用结果表明,该技术可以满足新疆页吉木萨尔页岩油示范区超长水平段水平井安全高效钻井和进一步提高水平段延伸能力的技术需求,值得推广应用。
  • 图  1  不同井眼轨道条件下JHW00423井的钻具屈曲分析结果

    Figure  1.  Buckling analysis results of drilling tool under different borehole trajectory conditions

    图  2  最小排量与井深的关系(井径扩大率10%)

    Figure  2.  Relationship between minimum flow rate and well depth (10% hole enlargement rate)

    图  3  原水平井井身结构和优化后的水平井井身结构

    Figure  3.  Casing programs of original and optimized horizontal wells

    图  4  排量为1.85 m3/min时井底当量循环密度的变化曲线

    Figure  4.  Variation of bottom hole equivalent circulating density (ECD) with a flow rate of 1.85 m3/min

    图  5  试验井与采用水基钻井液的邻井的水平段井径对比

    Figure  5.  Comparison between borehole diameters in the horizontal sections of the test well and its adjacent well using water-based drilling fluid

    表  1  不同摩阻系数条件下的水平段延伸能力统计结果

    Table  1.   Statistics of horizontal section extension capacity under different friction coefficient conditions

    井号通井摩阻/
    kN
    实钻水平
    段长/m
    摩阻
    系数
    水平段最大
    延伸能力/m
    J10057H38~422 2560.372 200
    J10028H40~452 0300.412 040
    J179H40~451 8300.402 050
    J10016H50~601 6000.551 540
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    表  2  芦草沟组岩石成分分析结果

    Table  2.   Analysis results of rock composition of Lucaogou Formation

    序号理化分析结果,%
    黏土石英斜长石方解石沸石铁辉石
    117235334
    2204832
    3204733
    410 2799
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    表  3  2019年新疆页岩油井区三开水平井水平段卡钻情况统计结果

    Table  3.   Statistics of stuck in the third horizontal section of the horizontal wells in the shale oil well area in Xinjiang in 2019

    井号卡钻发生
    井深/m
    进入水平段
    时间/d
    工况钻井液密度/
    (kg·L–1
    卡钻情况简述
    J10017H4 88521钻进1.60 钻至井深4 885 m时,立柱下单根钻完,上提下单根出转盘面5 m,顶驱扭矩由19 kN·m升至24 kN·m蹩停、卡钻,振动筛返出大量岩屑
    J179H5 26026划眼1.60 通井遇阻划眼至井深5 260 m,顶驱突然蹩停,泵压由15 MPa升至19 MPa,原悬重1 300 kN,摩阻400~600 kN,上提下放(悬重700~1 900 kN)无效,钻具卡死,振动筛上可见大量岩屑
    JHW0514 13817钻进1.59 钻至井深4 138 m时,钻具上提0.8 m,转盘扭矩由14 kN·m升至23 kN·m,顶驱蹩停,上提下放(悬重800~1 200 kN,原悬重1 030 kN)无效,发生卡钻
    J10016H3 98819钻进1.59 钻至井深3 988 m时,钻具上提2 m,顶驱蹩停,泵压由19 MPa升至23 MPa,上提遇阻,卡钻,井口返出大量岩屑
    J10019H4 48322钻进1.61 钻至井深4 483 m时,上提钻具1.5 m,钻井泵安全销打掉,倒泵后开泵循环,上提钻具遇阻,来回活动钻具无反应,发生卡钻
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    表  4  白油基油包水钻井液的基本性能

    Table  4.   Basic properties of white oil-based water-in-oil drilling fluid

    试验
    条件
    表观黏度/
    (mPa·s)
    塑性黏度/
    (mPa·s)
    动切力/
    Pa
    破乳电
    压/V
    高温高压滤
    失量2)/mL
    老化前6454108902.0
    老化后1)6253 97802.4
      注:1)老化条件为在150 ℃温度下热滚16 h(井底温度100~120 ℃);2)温度150 ℃,压差3.5 MPa。
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    表  5  试验井与采用水基钻井液邻井的摩阻系数对比

    Table  5.   Comparison between friction coefficients of the test well and its adjacent well using water-based drilling fluid

    井号钻井液水平段长度/m实测摩阻系数
    JHW00421油基钻井液3 1000.18
    JHW00422油基钻井液3 5000.15
    JHW00423油基钻井液3 0000.16
    JHW041水基钻井液1 5000.40
    JHW01022水基钻井液1 5000.39
    JHW051水基钻井液2 0000.41
    JHW151水基钻井液2 0000.37
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-01-06
  • 修回日期:  2021-06-08
  • 网络出版日期:  2021-05-17
  • 刊出日期:  2021-08-25

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