摘要：为推动超深层油气资源开发,总结了顺北油气田的关键工程技术进展情况,该油气田研究形成了地质工程一体化、井身结构设计方法、破碎带垮塌防治技术、井眼轨迹与地质甜点优化技术、储层保护技术及超深超高温定向技术等钻井关键技术,高精度应力场反演算法、高性能酸压液体、工具–暂堵复合分段改造技术和高效支撑技术等完井关键技术,采油气管柱安全经济决策技术、经济效益配产优化、油气藏开发一体化方案设计和深层泡沫调驱、堵水技术等采油关键技术,构建了超深层开发工程技术体系。指出下一步的技术攻关方向,需聚焦于提高储量动用率的钻井技术、深井高效智能完井技术和深层油气藏提高采收率技术,以实现更低丰度储量区的高效开发,拓展油气藏类型,形成可持续发展的深层油气开发新局面。

摘要：顺北油气田资源储量丰富,但油气埋藏深,储层具有超深、高压、超高温特点,被公认为钻完井的“世界禁区”。因此,探索适用于顺北油气田特深井的高效钻井技术系列,对加快该油气田高效开发具有重要意义。针对顺北油气田钻井技术难点,通过多年技术攻关和实践,形成了高效钻井技术系列,主要包括井身结构优化设计技术、古生界分层提速技术、复杂地层井筒强化技术、易漏地层高效防漏固井技术、高温储层高效定向技术和断控型储层保护技术。通过强化地质工程一体化并推广应用成熟技术,在井深逐年增加的情况下,钻井周期逐年缩短,保障了顺北油气田高效勘探、效益开发。指出需持续提升一井多控,断裂间安全钻井、异常高压工程应对能力,加强工具、材料耐温性能等关键核心技术攻关力度,提出应加大万米深井钻探的基础理论、关键技术与装备攻关研究,以进一步推动顺北油气田勘探开发步伐,保障安全成井,不断解锁“中国深度”。

摘要：顺北油气田储层埋藏深、井底温度和压力高,导致MWD仪器故障率高,超深高温水平井下部高温井段有时无MWD仪器可用,井眼轨迹控制难度较大。为了降低该油气田超深高温水平井轨迹控制难度并提高钻井效率,对水平井井眼轨道设计与井眼轨迹控制进行一体化规划,将顺北油气田超深高温水平井井眼轨道设计成造斜率“前高后低”的多圆弧轨道,优化钻具组合和钻进参数;对于下部无MWD仪器可用的高温井段,采用单弯单稳定器螺杆钻具组合进行复合钻进,以控制井眼轨迹。研究和应用结果表明,采用单弯单稳定器螺杆钻具组合进行复合钻进,根据复合钻进井斜角变化率预测结果优化钻具组合和钻进参数,可以解决顺北油气田超深高温水平井下部高温井段无法应用MWD控制井眼轨迹的问题,降低井眼轨迹控制难度,提高钻井效率。

摘要：顺北油气田二叠系裂缝发育,地层承压能力低,固井漏失风险大。针对该问题,优选了抗高温抗盐的蛋白质发泡剂和高聚物稳泡剂,二者加量分别为2%~4%和0.4%~0.8%时,泡沫可在120℃下保持稳定;研制了密度1.10~1.30 kg/L可调的防漏泡沫水泥浆体系,其流动性好,120℃下API滤失量小于50 mL,泡沫水泥石密度差小于0.03 kg/L,密度1.10 kg/L泡沫水泥浆形成的水泥石在低温常压下养护72 h的抗压强度可达7.2 MPa,泡沫水泥浆综合性能优良;研究形成了基于井深、温度和压力的环空分段充气设计方法,充气量根据井深、水泥浆密度和注水泥浆排量实时调整,以保证环空泡沫水泥浆密度上下均匀。基于上述研究成果,形成了顺北油气田低压易漏层泡沫水泥浆固井技术,并在该油气田2口井封固存在低压易漏层的二叠系时进行了应用,泡沫水泥浆均成功返至地面,固井质量优良。该技术为顺北油气田低压易漏层安全高质量固井提供了技术途径,也可为其他区块裂缝性地层防漏固井提供了借鉴。

摘要：为解决顺北油气田断裂带超深水平井钻井过程中的漏失、坍塌、气侵和随钻测量仪器抗温能力低等问题,从而提高钻井速度、缩短钻井周期,利用井震联合识别技术与修正的三压力剖面,优选了井口位置、确定了必封点,将井身结构优化为四级井身结构;基于裂缝性质分析与室内试验,优选了防漏堵漏浆和封堵防塌体系的配方,保障了长裸眼井段井壁的稳定;垂直钻井系统与大扭矩螺杆配合解决深部地层岩石强度高与易井斜的问题,实现了防斜打快;设计在低温井段造斜、在高温井段稳斜的井身剖面,采用微增斜钻具组合、采取针对性技术措施,解决了随钻测量仪器抗温能力低的问题;利用低密度钻井液+简易控压钻井技术解决了储层气侵、井涌和井漏的问题。通过技术研究和制定针对性技术措施,形成了适用于顺北油气田断裂带超深水平井的优快钻井技术。该技术在顺北油气田断裂带6口超深水平井进行了应用,钻井过程中漏失、坍塌、气侵和随钻测量仪器抗温能力低等问题都基本得到解决,与未应用该技术的邻井相比,平均机械钻速提高了116.2%,平均钻井周期缩短了41.2%。研究和现场应用结果表明,超深井水平井优快钻井技术可以解决顺北油气田断裂带超深水平井钻井过程中存在的问题,提高钻井速度、缩短钻井周期,为顺北油气田勘探开发提供技术支持。

摘要：封隔器是压裂酸化技术成功最为关键的核心技术之一,要求具有锚定和解封可靠、密封性好、耐压差高等特点,本文针对顺北油气田的复杂工况,设计了一种适用于5-1/2 in套管的新型Y341-115完井压裂封隔器,并对水力锚的锚定性能的进行了数值仿真分析;研究结果表明:新型Y341-115封隔器在45 MPa、75 MPa和105 MPa三种工作压差下,水力锚卡瓦结构安全;当压差达到37 MPa后,卡瓦最大应力呈非线性变化,且增幅相对较平缓;在压差达到70 MPa后,套管咬入深度呈非线性变化,且增幅较为明显;当工作压差达到105 MPa时,水力锚在套管壁上的咬入深度达到了0.43 mm,说明锚定性能非常可靠。现场应用结果表明:新型Y341-115压裂封隔器,该封隔器锚定和坐封性能均比较可靠,能够满足顺北油气田压裂施工的各项参数要求。

摘要：随着顺北油气田勘探开发的不断深入,原有井身结构开始显现出钻井风险大、效率低等问题,亟需优化井身结构。为此,利用已钻井的测井资料,利用Drillworks软件计算了地层的孔隙压力、破裂压力和坍塌压力,并结合已钻井的钻井资料和岩石力学试验结果对计算结果进行修正,得到了顺北油气田地层的三压力剖面,根据地层三压力剖面确定了地质工程必封点。根据地质工程必封点,综合考虑钻井技术水平和钻井完井要求,设计了5种井身结构,通过预测5种井身结构的钻井周期、钻井成本,对比优缺点,选用了四开非常规井身结构。顺北油气田超深井采用四开非常规井身结构后,机械钻速提高30%~40%,钻井周期缩短33~45 d,均顺利钻至目的层。这表明,顺北油气田采用优化后的井身结构,提高了钻井效率,降低了钻井风险。

摘要：随着顺北油气田勘探开发的不断深入,油藏埋深不断增加,原有井身结构逐步出现局限,并影响钻井速度与安全。为解决这一问题,依据地层特征,采用了“自上而下”或“自下而上”井身结构设计方法,根据地层压力分布与必封点位置确定各层套管下深及尺寸。针对相对简单区域,简化四级井身结构为φ193.7mm套管直下三级井身结构;针对含侵入体区域,考虑定向需求,优化六级井身结构为四级井身结构,并将φ120.6mm井眼优化为φ143.9mm井眼;针对古生界地层含盐水层、高压气层以及压力体系复杂区域,采用φ184.2mm、φ206.4mm、φ219.1mm非常规套管以及优化封隔位置,形成了适用于复杂地层的井身结构。通过简化井身结构与优化复杂区域的井身结构,实现了钻井提速、提效目的,确保了安全钻进。

摘要：鹰1井是顺北油气田的一口超深重点风险预探井,设计井深9016.85m(垂深8603.00m)。该井超深井段志留系柯坪塔格组与奥陶系桑塔木组等硬脆性泥岩地层、志留系裂缝性地层和奥陶系破碎性地层,在钻进过程中易出现井眼失稳、井漏、坍塌掉块等井下故障。为此,通过室内试验研究,分析了该井超深井段硬脆性泥岩地层井眼失稳机理、强压力敏感性裂缝性地层漏失原因及破碎性碳酸盐岩地层井眼失稳原因,应用“多元协同”井壁稳定基本理论,构建了SMHP–1强抑制强封堵钻井液,并制定了针对性强的防塌防漏技术措施。该井顺利钻穿大段硬脆性泥岩、裂缝性地层和破碎性地层,未发生井眼失稳及钻井液漏失,顺利钻至井深8588.00m完钻,创亚洲陆上井深最深纪录。现场应用表明,SMHP–1强抑制强封堵钻井液能够解决深部地层大段泥岩及破碎性地层的井眼失稳与漏失难题,为国内外深井超深井安全钻进提供了技术借鉴。

摘要：塔里木盆地顺北地区超深断控缝洞型油气藏目的层埋深大,储层非均质性强,上覆地层岩性复杂,多期断裂破碎带发育,钻完井工程难度大,无现成经验可借鉴,勘探开发面临巨大挑战。通过搭建地质-工程、勘探-开发一体化协同管理平台,将地质研究、工程设计和组织实施纳入一体化协作体系。针对超深断控缝洞型油气藏的地质特点与工程难点,形成“钻井设计(储层建模与井型设计、储量估算与井网构建、井轨迹优化)、钻完井工程(风险预测与优快钻井、分段酸压与衬管完井、储层描述与分类改造)”一体化技术体系,钻井成井周期明显缩短,单井产能明显提升,新发现顺北4号、8号断裂带两个亿吨级规模增储区带,为顺北油气田勘探开发提供重要技术支撑,对国内外超深层油气勘探开发具有借鉴意义。