深井鉆井技術(shù)問(wèn)題及其系統的適用性問(wèn)題

  依據.

 

  國內真正提出深井鉆井技術(shù)適用性問(wèn)題分析或適用技術(shù)研究,并納入復雜性系統工程或系統科學(xué)概念是在20世紀90年代初,直接源于水平鉆井和欠平衡鉆井技術(shù)研討,與可持續發(fā)展戰略密切相關(guān)。

 

  20世紀90年代,劉長(cháng)生等根據國外水平井狀況,研究過(guò)水平井鉆井技術(shù)是否適用于各類(lèi)型油氣藏問(wèn)題;蔣傳新等根據國內水平井現狀描述了共3類(lèi)油氣藏水平井技術(shù)適用性;筆者參與探討和全面總結了國內水平鉆井適用技術(shù)研究成果,分別指出水平井的2種基本功能和6種適用技術(shù)特性,對西部鉆深水平井和提高深鉆認識有積極作用;曾義金等對深井欠平衡鉆井技術(shù)適用性問(wèn)題進(jìn)行了系統研究,考慮鉆井地質(zhì)、儲層、產(chǎn)量、工程難度及作業(yè)者水平等因素后,認為欠平衡鉆井適用于7類(lèi)地層和不適用于5類(lèi)地層。這比美國威德福公司研究認為欠平衡鉆井適用于5種地層和不適用于4種地層更進(jìn)一步。

 

  方法.

 

  系統分析與系統綜合相結合,采用與復雜性處理相同的方法。

 

  結果與討論.

 

  通過(guò)對塔北地區以及川渝東部地區深井功能性分析與評價(jià),得到國內西部探區復雜深井鉆井適用技術(shù)概略性分析意見(jiàn)。通過(guò)10余口5000~6000 m深井功能性分析與評價(jià),發(fā)現塔里木盆地北部地區深井超深井的功能各異,井鉆淺了不起作用但也并非越深越適用,其中5300~5800 m深井欠平衡鉆井技術(shù)有利于解決深部碳酸鹽巖地層漏失、儲層損害、低產(chǎn)層不易發(fā)現、井下事故多及機械鉆速低等問(wèn)題,特別是垂直欠平衡井在開(kāi)發(fā)奧陶系高密度、高黏度和低流動(dòng)性油藏中價(jià)值系數最高。

 

  近15年實(shí)踐證明,塔里木盆地深井范圍5500~6200 m,適用于6000 m深井鉆井技術(shù)趨于成熟,用其揭示的儲層自上而下多達十幾層,基本達到地質(zhì)目的要求。但是由于深層地質(zhì)條件更加復雜,油氣鉆井先進(jìn)技術(shù)往往系于一身,加上近年來(lái)注重經(jīng)濟性評價(jià)和投資決策,導致原來(lái)薄弱的深井超深井鉆井技術(shù)適用性研究更加落后。例如,至今對深層水平井是否適用所有探井的問(wèn)題還在探討中,而塔里木盆地已習慣于采用深水平井既探且采,這種做法世界罕見(jiàn)。如果僅從4個(gè)安全可比性技術(shù)經(jīng)濟角度考慮,深于5750 m的水平井段對目前塔里木盆地成批探與采結合的不適用性是明顯的,相反, 5750 m以深直井勘探價(jià)值系數更大,至于5750 m以深開(kāi)發(fā)井則應強調深直井動(dòng)態(tài)結構性評價(jià),而不局限于深水平井成功試驗,從而把深井超深井鉆井技術(shù)適用性研究推上新臺階。

 

  又通過(guò)20余口深直井及定向(側鉆)井功能性分析與評價(jià),發(fā)現川渝東部地區復雜深井、超深井功能相近,而且在/九五0期間完成井平均井深(4786m)比在/八五0期間完成井平均井深(4568 m)僅增218m。盡管由于技術(shù)進(jìn)步和科學(xué)管理,平均機械鉆速/九五0比/八五0提高18. 7%,而平均鉆機月速/九五0比/八五0提高46. 56%,但川渝東部深井鉆井技術(shù)系統比塔里木深井還復雜,因此在完鉆深井中,除高密度條件下氣層安全鉆井技術(shù)有新突破外,高陡地層井斜超標,易塌、易漏層失控,噴漏同層及地面條件復雜等問(wèn)題突出,不僅影響鉆井速度和建井周期,也從根本上限制了深井功能。

 

  近10年實(shí)踐證明,川渝東部開(kāi)江區塊5158~5170 m地層電測解釋定為氣層,深井鉆井中應隨時(shí)改變井身結構設計,提前下入各級套管,以適應封隔飛仙關(guān)組、使215. 9 mm和152. 4 mm段內3個(gè)壓力系統關(guān)系協(xié)調的要求,這時(shí),井身結構優(yōu)化設計的目的變?yōu)?安全鉆進(jìn)油氣層并減少套管下入深度使套管進(jìn)尺比降低0。這種合理簡(jiǎn)化處理,實(shí)質(zhì)上就是變復雜系統為簡(jiǎn)單系統,從實(shí)際出發(fā)適當降低5 何金南:深井鉆井技術(shù)問(wèn)題及其系統分析技術(shù)難度和綜合成本,以提高深井價(jià)值系數。從側面說(shuō)明深井鉆井復雜系統和簡(jiǎn)單系統之間,既是聯(lián)系的,也是發(fā)展變化的。深井鉆井技術(shù)適用性問(wèn)題作為復雜系統工程的重要內容,亟待深入探討。

 

  實(shí)例.

 

  以塔里木山前構造深井為例,圍繞山前構造鉆井技術(shù)諸多難點(diǎn)(含溶、縮、塌、脹、漏、卡、噴、損等)進(jìn)行鉆井技術(shù)適用性問(wèn)題分析。

 

  首先進(jìn)行深探井復雜性巨系統工程的分析研究,然后通過(guò)跨部門(mén)、多學(xué)科、多層次的聯(lián)合攻關(guān),形成適用于塔里木山前構造的以防斜打快、提高機械鉆速、復雜地層鉆井液、超高壓氣層固井為核心技術(shù)的綜合技術(shù)系統,從而在山前構造上明顯提高鉆速、降低鉆探成本、加快勘探進(jìn)度。

 

  1954 -1986年先后在10個(gè)地面構造上鉆探63口井,最深的是南部平緩背斜帶上亞(參)2井(完鉆井深5390. 54 m),耗時(shí)939 d,其中大部分為淺井和中深井,而且受當時(shí)鉆井條件限制,鉆井周期長(cháng),成功率低,半數井屬工程報廢。通過(guò)深入研究深井適用性及復雜性問(wèn)題, 1993 -1998年在山前地區先后鉆成東秋5井、亞肯3井、克參1井、陽(yáng)霞1井等深井超深井,不僅從技術(shù)上突破了6000 m深度大關(guān),而且對困擾該地區深井40年的陡傾及復合鹽層鉆探等難題提高了認識,相應地山前深井鉆井技術(shù)適用性研究?jì)热荽蟠筘S富,包括適應山前深井煤層和破碎性泥頁(yè)巖層垮塌、超高壓層井噴、可鉆性差層鉆速低等條件的要求。