中国石化深井超深井钻井技术进展

SINOPEC Research Institute of Petroleum Engineering
中国石化深井超深井钻井主要技术
1、钻井地质环境因素描述技术
（1）硬件和软件条件
拥有岩石力学三轴应力测试系统、全自动岩石可钻性测试系统、古地磁 地应力测量系统、声发射地应力测试仪等先进的测试仪器； 拥有岩石力学测井解释软件、地层压力检预Βιβλιοθήκη Baidu软件、钻井地质参数成像 软件等先进的分析软件。
2011
深井 超深井
2012
深井
超深井
177
1152912
6513.63
5.29
131.67
SINOPEC Research Institute of Petroleum Engineering
中国石化深井超深井钻井基本情况
近年中国石化深井钻井技术指标
近五年深井完钻井数：1481口； 近五年深井平均井深：5676.6m；
深井 超深井
2010
深井
超深井
280
162 320 161 376
1676654
1069718 1726194 1059402 1980272
5988.05
6603.20 5394.36 6580.14 5266.68
4.23
4.28 5.34 4.98 5.31
150.80
151.88 123.56 177.54 111.17
进尺 （m） 1355048 744713 1608111 907199
平均井深 （m） 5866.01 6365.00 5869.00 6480.00
平均机械钻速 （m/h） 4.47 4.50 5.18 4.41
平均钻井周期 （d） 153.19 152.55 119.71 139.43
2009
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中国石化深井超深井钻井主要技术
2、井身结构优化设计技术
形成了四川地区复杂地层条件下超深井井身结构系列
方案1 方案2
上沙溪庙组
下沙溪庙组 千佛崖组
自流井组 须家河组 雷口坡组
嘉陵江组
飞仙关组 长 兴 组
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中国石化深井超深井钻井主要技术
5、深井超深井钻井提速技术
地层深度 m 4 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 5 6 7 8 9 10
在西北天山南和塔河地区、川东北普光
和元坝地区、东北腰英台得到推广使用；
预测精度陆相大于90%、海相大于85%，完 成了塔深1井等钻井设计500余口。
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中国石化深井超深井钻井主要技术
2、井身结构优化设计技术
中国石化深井超深井钻井主要技术
（2）控压降密度欠平衡钻井技术
川东北陆相下部高压低渗低产地层采用控压降密度钻井技术，平均机 械钻速1.10m/h，较常规钻井方式提高30-50%
井身结构系列1
井身结构系列2
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中国石化深井超深井钻井主要技术
3、盐膏层钻井技术
针对盐膏层地质和钻井特点，形成了盐膏层钻井技术成果系列
2.3 2.2 4000米 4200米 4400米 4600米 4800米 5000米 5200米 5400米 5600米 5800米 6000米
2、井身结构优化设计技术
形成了塔河油田含盐膏层地区长裸眼穿盐膏层与专打专封盐膏层井身结构。
库 车 组 康 村 组 吉迪克组 苏维依组
库姆格列木群 巴什基奇克组 巴西盖组 舒善河组 亚格列木组 侏 罗 系 哈拉哈塘组 阿克库勒组 柯吐尔组 二 叠 系 卡拉沙依组
20″套管299m 26″钻头300m 回接筒顶深2848m 13 3/8″套管2998m 17 1/2″钻头3000m
盐膏层蠕变规律预测技术
非均匀载荷套管柱设计
2.1 2 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.01 0.011 0.012 缩径率(/h) 钻井液密度(1000×kg/m3)
安全穿盐钻井工艺技术
（1）钻头优化设计和优选技术
分区域进行了钻头优选研究: 岩石力学特性系统实验 指导钻头类型优选 引进国外高效钻头
火成岩岩样图片 泉头组 ~ 营城组 东北地区岩石可钻性级值曲线
6000 5000 4000 硬度/MPa 3000 2000 1000 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 深度/m
针对复杂地质环境，进行了多套井身结构探索，突破传统井 身结构系列； 根据国内外技术发展，形成了井身结构配套的设备、工具和 工艺技术；
完善了深井超深井井身结构安全性、经济性评价技术。
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中国石化深井超深井钻井主要技术
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中国石化深井超深井钻井主要技术
川东北气体钻井提速效果：
普光气田39口开发井整体采用气体钻井技术， 实施67井次，占总进尺47.46%，最深钻达4480m， 平均机械钻速为7.82m/h 2012年在川东北：
中国石化深井超深井钻井基本情况
中国石化近年完成的标志性超深井：
2006年，塔深1井，井深8408m，亚洲最深井； 2007年，胜科1井，井深7026m，井底温度235℃； 泥浆密度2.30g/cm3； 2008年，元坝3井，完钻井深7450m； 2009年，川科1井，完钻井深7560m，创南方探区井深纪录。 2010年，元坝121H井，完钻井深7786.0m，垂深6990.82m，水平段长 612m，水平位移989.29m，最大井斜93.5度。 2011年，官深1井，完钻井深 4188.0m，最高泥浆密度2.87g/cm3;
近五年平均钻井周期：133.89d； 近五年平均机械钻速：4.88m/h。
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中国石化深井超深井钻井基本情况
近年中国石化超深井钻井技术指标
近五年超深井平均指标: 平均井深：6508.39m 平均钻井周期：150.61d 平均机械钻速：4.69m/h
中国石化深井超深井钻井技术进展
内
容
一、中国石化深井超深井钻井基本情况 二、中国石化深井超深井钻井主要技术
SINOPEC Research Institute of Petroleum Engineering
中国石化深井超深井钻井基本情况
中国石化近些年陆续在西北、四川、东北加大了 勘探开发力度，东部老油田也进一步加快深部的勘探
官深1井井场
2012年，元坝102-2H井，完钻井深7802.0m，垂深6767.4m,水平段长
639m，水平位移1273.13m。
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内 容
一、中国石化深井超深井钻井基本情况 二、中国石化深井超深井钻井主要技术
饱和、欠饱和盐水钻井液 盐膏层水泥浆及固井技术
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中国石化深井超深井钻井主要技术
在哈萨克斯坦滨里海盆地完成了2口高难度盐下深井钻井作业，其中SK-3井钻穿盐
层厚度4488m。 鄂西渝东地区建深1井在ф165.1mm和ф118mm小井眼里成功钻穿盐膏层累计669m。 塔河油田盐下油气藏开发井，平均盐膏层深5100m，盐膏层厚度100-300m，平均蠕 变速度2.21mm/h。利用盐膏层钻井技术，钻井周期由200多天缩短到150天。
深井超深井钻井面临的难点：
1.地层复杂，压力预测不准确，井身结构难以合理确定 2.漏失严重、堵漏成功率低 3.高陡构造，井身质量难以有效控制 4.井壁稳定性差，容易造成井下复杂 5.H2S、CO2有害气体含量高，安全钻井难度大 6.井底温度高、压力大，对钻井液性能和测量仪器要求高 7.部分地区上部大尺寸井眼和深部小井眼机械钻速偏低 8.固井难度大，固井质量难以保证
20″套管60m 26″钻头60m
石炭系巴楚组 盐膏层，部分 区域发育有软 泥岩
10 3/4″+9 5/8″套管5256m 12 1/4″钻头5258m 7 ″套管6113m 8 1/2″钻头6116m 5 ″套管6387m 5 7/8″钻头6390m
13 3/8″套管1198m 17 1/2″钻头1200m
巴 楚 组 泥 盆 系 志 留 系 奥 陶 系
9 5/8″套管5151m 12 1/4″钻头5154m
8 1/8 ″套管5498m 8 1/2″钻头5501m
5 1/2 ″套管6037m 6 1/2″钻头6040m
盐下地层层序较全情况下采用 长裸眼穿盐膏层井身结构
泥盆系和志留系地层缺失情况下采用 专打专封盐膏层井身结构
速度，深井超深井数量逐年增加。面对钻井过程中存
在的难点，通过技术攻关，深井超深井钻井技术不断 取得突破，逐步建立了以深井、超深井为主的油气生
产区域，为保障我国的油气资源供给做出了贡献。
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中国石化深井超深井钻井基本情况
80 70
( MPa)
60 50 40 30 20
膏盐层
膏盐层
10 0.0 0.2 0.4 0.6
80 100 120
0.8
1.0
( Year)
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中国石化深井超深井钻井主要技术
4、气体钻井技术
形成的技术体系和成果： 进行了气体钻井设备、工具与工艺技术 配套 形成了空气钻井、氮气钻井、雾化钻井、 泡沫钻井技术系列 形成了气体钻井电磁波随钻测量技术 形成了气液转换井眼预处理钻井液体系 形成了长井眼封固干法固井技术
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中国石化深井超深井钻井主要技术
1、钻井地质环境因素描述技术
（2）形成的特色技术
岩石力学参数求取技术 地层压力系统（四压力剖面）预 检测技术 地应力分析与求取技术 岩石矿物组分分析与求取技术 钻井工艺基础数据求取技术
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中国石化深井超深井钻井基本情况
中国石化深井超深井基本情况：
截至2012年底，共完成深井1693口，其中超深井851口，超过 7000米的井81口。
年份
2008
类别
深井 超深井
完钻口数 （口） 231 117 274 140
32口井实施了气体钻井42井次，钻井总进尺71346m，平均机械钻速为
10.24 m/h，是常规泥浆钻井的6-8倍，施工周期平均减少了80％；空气钻
最深钻达3456m，日进尺660ｍ 32口井实施了泡沫、雾化钻井32井次，钻井总进尺21296m，平均机械钻 速为6.36m/h
干法固井技术2012年施工11口井，作业时间缩短60％以上，最深达到3008ｍ
超深井单井钻井周期技术指标：
四川普光P102-3井：井深6150m，钻井 周期124.41d 四川元坝124井：井深7032.49m，钻井 周期253.84d 新疆TH12233井：井深6126m，钻井周期 56.92d
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元坝地区岩石硬度典型剖面
川西地区近年来进行了钻头优选方案综合应用，须三、须二段平均机械钻速
达到1.1m/h，提高57.14% 元坝地区上沙溪庙组-自流井组地层使用优选的PDC钻头钻进7口井，平均机 械钻速1.79m/h，同比提高179.69%
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