24、大慶鉆井院]慶深氣田深層勘探鉆井配套技術研究與應用

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

2、7井充氮氣鉆井技術，1口徐深21井空氣和充空氣鉆井技術，大幅度提高了鉆井速度，及時發(fā)現(xiàn)和有效保護了氣層，取得了重大的技術突破，為松北深層徐家圍子地區(qū)天然氣勘探展現(xiàn)1000億方儲量規(guī)模起到了關鍵技術作用?！娟P鍵詞】慶深氣田欠平衡鉆井充氣鉆井空氣鉆井儲層保護井底壓力為實現(xiàn)油田持續(xù)發(fā)展，大慶油田在開發(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井是當時全國最深的一口井，完鉆井深4718.77m?！鞍宋濉币詠恚S

3、著深層天然氣勘探力度的不斷加大，深井鉆井數量逐年增多，平均井深3345m以上深井17口，進入“九五”以來，隨著勘探向深部氣層的發(fā)展，鉆深井的數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、達深1井為代表的深井鉆井完井技術，提高了深井技術水平，1995年升深2井在營城組火山巖獲得自然產能32.7?104m3d的高產工業(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象?！笆濉币詠?，松

4、遼盆地北部深層天然氣勘探取得了重大進展。按照2003年3月中油股份公司勘探技術座談會“以尋找經濟規(guī)模儲量為目標，加強前期、注重技術、突出重點、積極有效，努力實現(xiàn)新發(fā)現(xiàn)的勘探工作要求”，在松遼盆地北部深層扎實工作，將徐家圍子斷陷尋找千億方規(guī)模的天然氣地質儲量的工作目標穩(wěn)步推進，不斷取得新發(fā)現(xiàn)與新突破，通過新技術的試驗與應用，有利于儲層的發(fā)現(xiàn)和保護，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儲量，也同時為加快第二個

5、一千億方探明儲量提供了先進適用的勘探鉆井配套技術。1慶深氣田深層地質特點及對勘探鉆井的要求1.1慶深氣田深層地質特點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、登婁庫組、營城組、沙河子組、侏羅系上統(tǒng)火石嶺組及基底等六大儲層尋找氣源。在井深方面，登婁庫組頂界2658~2702m，營城組頂界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、花崗巖及變質巖風化殼等五大類儲層，鉆井井深為3700~4700m。深部泉二段以下地層硬、研磨性強、巖性不均質，并且含有大段礫石層，巖石可鉆性級值高達6~10級，地層硬度高達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℃。儲層具有低壓低孔低滲的特性，主力氣層壓力系數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研究與應用150的現(xiàn)場施工[2]。有11口井在鉆井過程中隨鉆點火成功，及時發(fā)現(xiàn)和保護了儲層。針對深層欠平衡氣探井鉆井井底負壓控制技術

8、，開展實時采集鉆井過程中的相關參數并結合地層參數和實時的井眼參數，實時進行采集、監(jiān)測、分析和處理技術。研制成功了欠平衡隨鉆井底壓力和溫度測試工具，能夠適時測量并存儲井下測量點的井下壓力、溫度[3]。結合監(jiān)測分析數據進行綜合分析、處理解釋，得出實際地層壓力、環(huán)空壓力、密度分布和井底負壓值，建立了環(huán)空巖屑影響井底負壓控制的理論計算模型[4]，根據設計進行調整，指導后續(xù)欠平衡鉆井施工。該項技術已經在達深2井等6口欠平衡井進行了應用。建立了一種

9、利用實測井底壓力溫度變化數據進行隨鉆氣層解釋的新方法[5]，能夠準確確定氣層位置，取得較好的勘探效果。通過對國外兩大公司的旋轉防噴器的性能進行分析，取長補短，自行研制開發(fā)了一套具有自主知識產權的、結合兩大優(yōu)點的旋轉防噴器，自行研制開發(fā)了液氣分離器和欠平衡地面檢測維修裝置，通過在汪905井現(xiàn)場試驗表明，旋轉防噴器動密封額定壓力17.5MPa，旋轉防噴器靜密封額定壓力35MPa，旋轉防噴器膠芯的工作壽命是連續(xù)工作80h以上，最大動密封壓力在

10、達到20.89MPa，單只密封膠芯累計過鉆桿接頭400對，該項技術已經達到國內先進水平。2.3充氣鉆井技術充氣鉆井就是指鉆井時將一定量的可壓縮氣體通過充氣設備注入到液相鉆井液中作為循環(huán)介質的鉆井工藝[6]。常用注入氣體主要是空氣和氮氣。充氣鉆井適用地層：堅硬的地層；溶洞、裂縫地層；低壓產層。充氣鉆井地面設備與常規(guī)欠平衡鉆井相比，只需增加一套氣體注入設備（空氣壓縮機、氮氣分離裝置、氮氣增壓機、注入管線）。該項技術于2005年6月24日~7

11、月16日在升深217井三開的2517~3150m井段進行了現(xiàn)場試驗。注入的氣體為氮氣，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)鉆井交替進行的方式，提高了鉆井速度。在登四段進尺71m，登三段進尺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%。在營城組充氣鉆井過程中點火成功，全烴值最大達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，該井試驗過程中利用了井底壓力測試技術，在國內首次實測出充氣鉆井井底壓力溫度數據，取得較好的效果。2.4儲層保護技術研究針對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、裂縫型儲層易傷害，儲層壓力系數一般在1.03~1.