吉木萨尔页岩油藏超长水平井水平段长度界限研究

发布时间：2024-04-14 07:58

　　页岩油气开发实践表明,较长的水平段有利于提高单井控制储量与经济效益。与美国相比,中国页岩油气埋藏深度相当,但水平井的水平段长度差距较大。优化钻井技术、提高水平井水平段长度已成为现阶段中国非常规油气藏水平井钻井技术难题之一。以吉木萨尔页岩油藏超长水平井为例,分析了制约水平段长度的关键因素,包括额定泵压、钻井液安全密度窗口、钻柱和套管屈曲等,推导了水平井管柱摩阻-扭矩计算模型。基于吉木萨尔页岩油藏JHW00421井地质条件和现有钻井设备工艺参数,优化了井眼轨迹与钻具组合,研究了避免钻柱与套管屈曲的技术条件,制订了水平段长度为3 500 m的钻井技术方案,该井最终完钻井深为5 830 m,水平段长度为3 100 m,达到钻井方案设计要求。该项技术为页岩油藏超长水平井的实施提供了技术参考。

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【部分图文】：

图1水平井管柱力学微单元示意图

式中:F为管柱的内力合，N;M为管柱的内力矩合，N·m;w为单位长度管柱所受外力，N;m为单位长度管柱所受外力矩合，N·m;s为钻柱轴向长度，m;t为管柱微元的单位切向量，m;wbp为单位长度管柱在钻井液中的浮重，N/m,wc为单位长度管柱与井壁的接触力，N/m,wd为单位长度管....

图23种钻具组合的大钩载荷

水平段钻进期间，井眼直径为215.9mm，通常采用Φ127.0mm或Φ139.7mm钻杆。针对3种水平井钻具组合，分别对大钩载荷、钻杆屈曲及循环泵压进行对比(图2、3)。第1种钻具组合为Φ127.0mm钻杆+Φ127.0mm加重钻杆+Φ139.7mm钻杆;第2种钻具组合....

图33种钻具组合的循环泵压

图2为3种钻具组合钻至水平段3000m处所产生的大钩载荷。由图2可知，第2种钻具组合大钩载荷最小(约为970kN)，且大钩载荷变化平稳，利于现场钻压平稳施加。图3为3种钻具组合钻至水平段3000m处的循环泵压。由图3可知，在钻井液密度为1.55g/cm3时，相同排量下....

图4Φ127.0mm钻杆屈曲分析

依据建立的水平井井筒内管柱力学模型，分析认为吉木萨尔页岩油Φ215.9mm水平井眼钻井时，钻柱摩阻系数大于0.30后，钻柱在造斜段将发生正弦屈曲或螺旋屈曲，钻柱托压甚至自锁。若将钻柱摩阻系数降至0.24，可实现钻柱在3500m的水平井眼中安全延伸(图4)。然而，在相同井眼和....

本文编号：3954363