沙特B区块高效破岩钻井技术

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沙特B区块高效破岩钻井技术

安本清;赵向阳;王成亮;刘卫东

【摘要】沙特B区块为典型的高温高压低孔低渗砂岩储层,平均机械钻速2.25

m/h,平均钻井周期250 d.为了提高机械钻速,缩短钻井周期,进行了沙特B区块高效破岩技术研究与应用.根据建立的沙特B区块岩石可钻性剖面,以岩石可钻性为基础,不同类型钻头的现场实钻效果为依据,与钻头厂家共同研究优选出了该区块不同地层的钻头推荐方案;参照沙特B区块地层的可钻性,根据螺杆钻具和涡轮钻具工作特征参数,优选出了适用于该区块的螺杆钻具和涡轮钻具.现场应用表明,沙特B区块采用优选出的钻头推荐方案"螺杆钻具+PDC钻头"和"涡轮钻具+孕镶金刚石钻头"复合钻井方式可以实现高效破岩,使该区块平均机械钻速提高46,8%,钻井周期缩短23.3%.%Saudi Block B is a typical HPHT,low permeability and low porosity sandstone formation with average ROP of 2. 25 m/h and average drilling cycle of 250 days. In order to increase ROP and shorten drilling cycle, the high efficiency rock breaking technology was conducted. Based on rock drillability profile and actual drilling results of Saudi Block B,the drill bit program for different formation was optimized by an adjoint research with drill bit manufacturers. With the consideration of the Saudi Arabia Block B rock drillability and working characteristics of PDM and turbodrill,the PDM and turbodrill was optimized. Application results indicate that

PDM/turbodrill drilling tools and impregnated diamond bit can increase ROP by 46. 8% and shorten drilling cycle by 23. 3%.

【期刊名称】《石油钻探技术》

【年(卷),期】2011(039)003

【总页数】6页(P66-71)

【关键词】高效破岩;钻头设计;螺杆钻具;涡轮钻具;机械钻速;沙特;B区块

【作者】安本清;赵向阳;王成亮;刘卫东

【作者单位】中国石化国际石油勘探开发有限公司,北京100083;西南石油大学石油工程学院,四川成都610500;中国石化国际石油工程有限公司,北京100011;中国石化石油工程技术研究院,北京100101

【正文语种】中文

【中图分类】TE242

沙特B区块位于沙特阿拉伯鲁卜哈利盆地腹地东部区西部和利雅得区东部,鲁卜哈利盆地是在前寒武纪末由裂谷作用形成的一个含盐地堑的基础上发育起来的,古生界地层以碎屑岩为主,中生界和新生界地层以碳酸岩盐为主;地层不整合面多,纯泥岩少,为典型的高温高压低孔低渗砂岩储层,储层埋深4 200.00~5 700.00 m,地层压力系数1.65~1.70,地层温度132~182℃,平均机械钻速2.25 m/h,平均钻井周期250 d。钻井周期长,机械钻速低,严重制约了该区块勘探开发的进程。为此进行了沙特B区块高效破岩钻井技术攻关,在3口井的应用效果表明,平均机械钻速提高46.8%,钻井周期缩短了23.3%。

1 钻头优选

利用根据测井资料建立的岩石可钻性剖面,预先确定全井的钻头选型方案,然后通过对比分析钻头的实钻效果,评价适合各地层特点的钻头,同时与钻头厂家交流,共同优

选钻头,确定钻头使用方案,并根据现场的实钻效果及时调整优化[1-2]。

1.1 岩石可钻性分析

1.1.1 岩石可钻性剖面的建立

收集了沙特B区块的部分岩心,测试了岩石的可钻性、硬度、塑性、声波速度、密度、抗压强度、抗拉强度和弹性模量等岩石力学参数,结果见表1。

表1 沙特B区块岩心的岩石力学参数Table 1 Saudi Block B core test data地层岩性井段/m 纵波速度/ m·s-1可钻性kg·L-1 硬度/MPa 抗压强度/ MPa密度/牙轮钻头 PDC钻头Khuff 碳酸盐岩 3 918.0~3 925.8 5 383 9.26 >10.00 2.86 1 891 213.63 Juwayl 砂岩 4 087.4~4 095.3 3 563 5.34 3.45 2.54 588 29.74 Qusaiba 页岩 5 355.3~5 364.5 1 260 3.79 4.60 2.67

中东地区地层主要为碳酸盐岩地层,目的层为砂岩,以灰岩为主的地层中夹有泥岩、砂岩。由于实际的岩心数量较少,笔者采用以往研究成果中类似地层的可钻性模型,对该区块岩心的测试结果进行对比标定[3-4]。

碳酸盐岩地层可钻性预测模型为:

砂泥岩地层可钻性预测模型为:

式中:vp为纵波速度,m/s;Kd为可钻性级值,无因次;Δt为纵波时差,μs/m。

应用以上模型,对沙特B区块的测井资料进行了处理,结合地层岩性,建立了该区块地层的可钻性剖面:Khuff地层为碳酸盐岩地层,致密坚硬、破碎困难,可钻性级别达到Ⅸ级以上;Juwayl地层为砂岩地层,可钻性级值为5.34,属于塑脆性中硬地层; Qusaiba地层为页岩地层,属于塑脆性软—中地层。从钻头与地层的配伍与适用性方面分析,Khuff地层应以使用牙轮钻头为主,不宜使用PDC钻头,Juwayl地层适于使用PDC钻头,Qusaiba地层适于使用牙轮钻头。

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