北方-南帕斯油气田位于波斯湾, 在伊朗和卡塔尔之间。北方-南帕斯油气田总面积大约9700km2, 其中北部3700km2位于伊朗水域内, 被称为南帕斯气田;其余南部6000km2位于卡塔尔水域内。预计北方-南帕斯天然气田的总储存量为51000km3, 此外还有约500亿桶凝析油。
南帕斯气田所钻井为四开井, 一般为井组作业, 各井组里包含1口直井预探井, 其余的为定向开发井。井身结构设计见表1。
完钻层位:Khuff组K4段下部。
完钻原则:从A靶点进入钻至B靶点, 钻达设计井深后完钻。
完井方法:7"尾管固井, 射孔完井。
由于南帕斯气田的产量大, 压力高, 含硫高, 施工井又都是大斜度大位移丛式定向井, 地层中碳酸盐岩裂缝发育, 钻井液密度窗口窄, 容易导致钻进时出现局部和大量漏失, 且易发生卡钻、井塌、遇阻等多种井下复杂事故, 钻井施工周期长;高压盐水层容易导致溢流, H2S浓度高并且全井段广泛分布, 带来很多安全隐患。
(1) 井漏和溢流。南帕斯气田的部分井在Asmari/Jahrum, Sachun, Dariyan和Dashtak地层中钻进时出现局部和大量漏失, 甚至失返;严重漏失将导致地层外溢, 同时高压盐水层容易导致溢流。
(2) 井漏影响固井质量。在下18-5/8", 13-3/8"和9-5/8"套管固井作业中出现漏失将导致全井段储集层不能有效的隔绝, 发生窜槽。
(3) H2S浓度高。在Asmari, Jahrum, Dariyan, Hith, Khuff (K1, K2, K3和K4) 地层中出现H2S;H2S将是井控风险, 健康危害, 腐蚀侵袭和影响钻井液性能的重要因素。
(4) 缩径和盐膏污染。在Hith等地层将钻遇不同厚度的石膏层, 石膏层钻进容易产生缩径从而引起起下钻遇阻, 憋泵严重, 需要倒划眼起钻等复杂情况。特别是在钻进至Evaporite B组以后, 将钻遇大段的石膏层, 容易产生石膏污染钻井液以及缩径卡钻。
(5) 井塌。Up Sudair组、Aghar Shales组、Up Kangan组的泥岩, 水盐敏性强, 遇水后易水化膨胀从而发生坍塌, 严重时将导致卡钻卡套管。
(6) 井眼清洁困难。斜井段钻井液携砂困难, 井眼如果清洁不干净, 易发生起下钻困难、起钻时易发生抽吸, 严重时易造成沉砂或砂桥卡钻。
一开24”井眼钻遇第三系的Asmari、Jahrum地层和白垩系的Ilam地层, 岩性主要为:泥岩、页岩和石灰岩。地层含硫、高孔隙度, 地层裂缝非常发育, 地层压力系数为1.0~1.16。南帕斯区块80%以上井本井段施工都会出现复杂事故, 甚至造成埋钻具等。
(1) 难点1:Jahrum, Anhydrite Facies等地层为硬石膏、白云岩、石灰岩和粘土岩的互层, 井壁不够稳定易, 井漏失返和缩径严重极易卡钻。应对措施:强化井眼清洁措施, 钻进时保持足够的循环排量, 定期扫入高粘稠塞和坂土浆量帮助携带岩屑, 避免岩屑在井筒内沉积, 下套管前必须进行通井和在井底垫入稠塞作业;适当降低排量、泵压, 减轻井下水动力对漏层的冲刷, 降低漏层跨塌程度及漏速, 泵压推荐为非漏层的80%;根据漏失层具备自我封堵能力的现象, 采用“钻一退二”钻进技术措施+静止堵漏法, 逐步降低漏速, 钻过漏失层。
(2) 难点2:海水钻进时H2S频繁返出。应对措施:鉴于一开钻井液为海水, 地层漏失层较多, 漏失层具备自我封堵能力, 因此在H2S溢出段选择了“排海钻进+静止堵漏”方法, 有效控制了H2S外溢的危害。
二开16″井眼钻遇白垩系的Sarvak、Kazhdumi、Lower Sudair、Gadvan、Fahliyan地层以及侏罗系Hith、Surmeh地层, 岩性主要为泥岩、泥质石灰岩、石灰岩、白云岩。
难点:本井段潜在Fahliyan低压地层井漏风险, 水侵和油侵, 页岩水化膨胀造成泥包, 机械钻速较低;同时本井段为增斜段, 定向钻进作业多, 井眼轨迹及质量难以控制。
应对措施:尽可能采用低密度钻井液钻进, 钻塞完毕后将井内海水替换成钾盐聚合物体系钻井液, 强化钻井液性能, 强调泥页岩层段的划眼措施, 控制H2S的返出;完钻后短起至套管鞋, 下钻到底调整钻井液性能, 下钻时对井壁进行修正, 井底垫入稠浆确保套管下入到底。
三开裸眼段长>2000m, 地层胶结程度和压力系数变化大。
难点:Surmeh地层漏失, 易压差卡钻, Sudair和Agharshale泥岩敏感地层极易造成井壁坍塌、卡钻;Dashtak的EVAPO-RITEB地层为厚度为80m的长段膏盐层、高压盐水层, 易缩径卡钻及溢流;定向井9-5/8"技术套管下深>4000m, 下套管时正常大钩载荷>300T, 如遇阻力或者卡套管时, 处理非常困难。
应对措施:
(1) Surmeh地层尽可能采用低密度钻进, 发生井漏时加入随钻堵漏剂。现场储备重浆及足够的加重材料, 进入EVAPO-RITEB高压盐水层前提前调整钻井液性能:通过加入堵漏剂的措施提高上部地层井壁承压能力后, 提高钻井液密度进行高压层钻进。钻井液中确保KCL等抑制剂浓度满足要求, 加密测量钻井液性能并及时调整, 钻进过程中加强划眼, 密切注意缩径卡钻。
(2) 下套管前处理好井眼, 完钻后最好倒划眼至套管后起钻更换通井钻具通井, 确保井眼畅通, 充分循环钻井液并全裸眼打好封闭;在发生卡钻后处理要果断, 迅速大吨位上提, 泵入海水降低钻井液密度的同时冲刷井壁。
难点:目的层Kangan及Dalan地层的高压和卡钻及K2和K3地层H2S。
应对措施:进入油气层段后使用新配置的饱和盐水钻井液体系, 钻井液中添加除硫材料及防蚀剂;采用大功率螺杆配合PDC钻头有利于提高机械钻速;固井时使用低密度水泥避免发生漏失。
另对于生产气层钻进, 还需采取:钻进中实时监测钻井液全烃变化情况, 实时监测钻井液液面增减情况, 及时发现溢流及时处理。在气层中控制起钻速度;定时停止起钻作业, 观察环空液位变化情况;采取小循环灌浆方式, 连续灌浆, 确保液柱压力不降。
综上所述, 可得出以下结论: (1) 南帕斯气田24"井眼钻进过程中, 经常发生严重漏失甚至失返, 对于严重漏失的地层, 由溶洞岩性地层造成的, 一般堵漏效果差, 而且钻进中产生的岩屑会被挤入到地层裂缝或溶洞内, 不会因为失返岩屑无法返出, 所以可采用“盲打”配合扫塞强钻漏失层。 (2) 16"井眼钻进过程中, 针对钻井液严重漏失, 采用控压钻进方法有效缩短了钻井周期。钻井液帽钻井技术是一种“钻井液不返出地面”的较为成熟的钻井工艺。此法可以减少钻井液损耗、对环空“压帽”后无需持续补充钻井液, 提高钻井时效以及有效控制H2S的频繁返出。
摘要：文章介绍了伊朗南帕斯气田的概况、钻井施工作业要求, 详细分析了存在的钻井地质和工程风险, 总结了在该区块钻井的技术难点及对策, 并提出了建议, 可为后续的钻井施工提供一定的借签作用, 也为尽可能地减少井下事故及复杂, 缩短钻井周期, 降低钻井成本等提供了宝贵的经验。
关键词：南帕斯气田,钻井施工,钻井液帽钻井技术
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