涪陵页岩气田"绿色"钻井关键技术研究与实践

为最大限度地降低页岩气钻井对环境的影响,涪陵页岩气田通过钻井技术方案优化和现场实践探索,形成了涪陵页岩气"绿色"钻井关键技术.本文从页岩气水平井钻井工艺特点和涪陵地区自然环境特征入手,分析了涪陵地区页岩气钻井对环境的挑战,在此基础上构建了以油基钻井液回收利用、油基钻屑无害化处理、油改电、钻井设计与施工工艺优化以及"井工厂"钻井为核心的"绿色"钻井技术体系.该技术在涪陵页岩气田一期产建中推广应用,减少二氧化碳排放20.9万t,井场占地面积同比减少30%,做到了零污染、零排放.涪陵页岩气田"绿色"钻井技术的应用极大地降低了钻井作业对环境的影响,同时为国内页岩气钻井发挥了重要的示范和指导作用.     

涪陵页岩气田水平井组优快钻井技术

涪陵页岩气田是我国第一个投入商业化开发的国家级页岩气示范区,与北美相比,涪陵地区地表条件、地质条件和页岩气储层特征更加复杂、储层埋藏更深,开发初期钻井机械钻速低、钻井周期长、成本高。为此开展了涪陵页岩气田水平井组优快钻井技术研究,形成了集水平井组钻井工程优化设计、水平井优快钻井技术、国产低成本油基钻井液、满足大型压裂要求的长水平段水平井固井技术、山地特点"井工厂"钻井技术以及绿色环保钻井技术为核心的页岩气水平井组优快钻井技术体系。在涪陵页岩气田推广应用了290口井,完井256口,平均单井机械钻速提高了182%,平均单井钻井周期缩短了55%,平均单井钻井成本降低了34%。为涪陵页岩气田年50亿m~3一期产能建设的顺利完成提供了强有力的技术支撑,对我国页岩气规模开发提供了重要的借鉴和引领作用。     

涪陵页岩气田水基钻井液技术

涪陵页岩气田属川东南地区川东高陡褶皱带包鸾-焦石坝背斜带焦石坝构造,主要开发上奥陶系五峰组—下志留系龙马溪组页岩气层,岩性主要为灰岩、泥岩、页岩,钻井施工中易漏、易塌、易喷。井型为三开结构水平井,一开、二开采用水基钻井液体系。通过技术研究,确立了以氯化钾、聚胺页岩抑制剂等为主剂的水基钻井液体系,形成了适合涪陵页岩气田勘探开发的浅层气预防、井壁稳定、降摩减扭、防漏堵漏等系列水基钻井液技术,较好地满足了钻井施工要求。     

涪陵页岩气田钻井提速方案及实施效果分析

在深入分析涪陵页岩气田制约钻井速度的因素的基础上,针对性地提出了钻井提速的方案,并进行了大量的现场应用。本文详细介绍了国民油井旋冲工具、水力振荡器、POB抗油基泥浆螺杆钻具的组成和技术原理。阐述了以上3种工具在涪陵区块的应用效果和优势,并提出了使用中存在的不足和应改进的技术问题。这些工具的实施效果表明,国民油井提出的钻井提速方案是切实可行的,对该区域后期优快水平井钻井工艺的选择具有指导意义。     

涪陵页岩气田高曲率区水平井压裂特征及调整对策

涪陵页岩气田焦石坝区块西南部地区受多期地质构造运动叠加,构造变形强、断裂复杂。地震曲率属性显示主力气层段曲率体分布密集,虽然曲率仅表示地层弯曲变形程度,但对于页岩储层高曲率往往预示着该区域微裂隙、天然裂缝更加发育,这有利于页岩储层形成复杂裂缝网络。然而,如果天然微裂隙过早过多开启,造成压裂液大量滤失,在压裂改造过程中表现出裂缝扩展受限、砂比提升困难,与主体区相比压裂施工曲线表现出较大差异,施工难度大大增加。本文从曲率平面分布特征、曲率密度、方向性、延伸长度入手,定量化描述了曲率与压裂试气效果之间的关系;考虑区域构造、断层等因素影响,分析了几种不同高曲率带的压裂施工特征,并提出了相应的压裂工艺调整对策,为后期提高压裂改造效果、高效开发气田提供了经验参考。     

涪陵页岩气田井场规划技术研究

涪陵地区地处地貌复杂的四川盆地和盆边山地过渡地带,布井受限。丛式井常规钻井模式井场面积及形状变化大,钻机搬迁安装次数多。为减少丛式井平均单井占地面积和提高平台井数,开展井位及井组布置、井口及井组间距优化技术研究。研究结果表明,涪陵地区最小井口间距10 m,最小井组间距40 m。单井组井工厂井位纵向布置和双井组及多井组井工厂井位纵向布置、钻机移动方向大门坡方向相同时,井场面积最小。     

涪陵页岩气田防漏堵漏技术应用研究

涪陵页岩气田开发过程中最大的问题就是井漏,据统计,有67.2%的井在钻井过程中都发生了不同程度的漏失,影响了钻井工程质量、进度及效益,特别是三开长水平段漏失油基钻井液,造成了严重的经济损失。为了降低钻井工程风险、提高钻井速度、降低钻井成本,从现场实际情况出发,对钻井漏失情况进行了统计分析,认为中浅层漏失以溶洞型漏失、缝洞型漏失为主,龙马溪、五峰组漏失以裂缝型漏失为主。重点介绍了针对涪陵页岩气田各开次特点采取的防漏堵漏技术及现场应用情况。同时随着开发区域扩大,地质情况有所改变,井漏问题更加复杂,提出了下一步防漏堵漏技术发展方向及建议。     

控压钻井技术在涪陵页岩气田的实践与认识

随着涪陵页岩气田勘探开发进程的不断深入,长水平段页岩气井在钻井过程中遇到的复杂事故愈发凸显。目的层龙马溪组,裂缝发育、岩性构成复杂且破碎严重,钻井中钻井液密度窗口窄,易发生垮塌、溢漏同存、水平井段漏失大量油基泥浆等问题。为了快速、安全有效地钻穿复杂页岩层段,采用控压钻井技术破解长水平段页岩气井井漏的钻井难题,在焦页33-4HF井应用控压钻井技术,在长水平段钻遇多个不同压力系数的漏失显示层,安全钻达完钻井深,大大减少了油基泥浆的漏失及其不良影响,减小了经济损失,取得了显著应用效果。     

涪陵页岩气田生产套管防漏堵漏技术对策与实践

页岩气生产井投产前,都要进行大规模分段压裂,生产套管必须能承受不低于90 MPa的施工压力。2013年涪陵工区试验井组相继出现2口井稳不住压现象,导致长水平段分段压裂的储层改造工艺受限,该问题一时成为制约涪陵页岩气田钻井生产和质量的一大"瓶颈"。为此,从生产套管设计、施工、治理3个方面进行了防漏堵漏技术措施研究,并取得一些进展,较好地满足了页岩气高效开发的需要。本文介绍了涪陵页岩气一期产建套管防漏堵漏对策与实践成果,为国内类似页岩气区块的开发提供借鉴和参考。     

涪陵页岩气田钻井提速集成技术应用研究

涪陵页岩气田江东区块焦页109平台存在钻头易失效、定向托压、浅层气等问题,影响二开钻井提速。总结分析了影响钻井速度的关键因素,综合集成提速技术,形成了二开钻井提速集成技术方案。通过钻头和螺杆研选,应用射流冲击器和水力振荡器,采用简易控压钻井设备,优化现场施工管理等措施,在焦页109-1井应用提速效果显著。二开钻井机械钻速较邻井同比提高46.40%,钻井周期缩短了31.69%。现场试验展示了钻井提速集成技术的提速提效潜力,在涪陵页岩气勘探开发中应用前景广阔。     

普光气田超深井钻井技术的进步与思考

普光气田是中国石化已成功开发的一个大型整装海相气田。对普光气田超深井钻井实践进行了全面的总结,将其划分为3个阶段:探索阶段、发展阶段和气体钻井阶段,机械钻速由探索阶段的0.99 m/h提高到发展阶段的1.70 m/h,再提高到气体钻井阶段的2.61 m/h,提速效果十分显著。并对加快中国石化超深井钻井技术的进步提出了一些建议。     

羊塔克凝析气田优快钻井技术研究与实践

羊塔克凝析气田位于塔北隆起羊塔克构造带1号构造东端,地质条件复杂,上部地层易垮塌、缩径,起下钻阻卡严重,平均机械钻速低.下第三系软泥岩、复合盐层缩径与井漏并存.本文对羊塔克地区已完成井的资料进行了综合性的分析和研究,并结合羊塔克1-10井的钻井施工情况,对羊塔克凝析气田优快钻井技术进行了认真地总结,确定了一套适合该地区地层特点的施工技术,为该地区以后的钻井施工提供了可靠的依据.     

涪陵页岩气井长水平段漏失井固井技术应用研究

涪陵页岩气井钻井过程中井漏频繁,类型多样,严重影响了工程质量,特别是三开长水平段发生漏失油基钻井液甚至固井时发生漏失,影响了固井质量及后期页岩气的开采。针对长水平段漏失井特点,研究了一系列井眼准备技术、高效纤维隔离液封堵技术、管外浆柱结构优化技术、漏失井固井压稳技术,增强堵漏性能,提高固井质量。随着区域不断地扩大,地质情况复杂多变,提出了下一步的研究方向及建议。     

庆深气田深层勘探钻井配套技术研究与应用

针对庆深气田深部地层的地质特点,开展深层天然气勘探钻井配套技术研究。在非储层试验深层提速配套钻井技术、空气钻井工艺技术;在储层采用欠平衡钻井、充气钻井工艺和储层保护技术。通过近2年来在庆深气田深探井试验了23口井深层提速钻井配套技术,13口井欠平衡钻井技术,1口充氮气钻井技术,1口空气和充空气钻井技术,大幅度提高了钻井速度,及时发现和有效保护了气层,取得了重大的技术突破,为松北深层徐家围子地区天然气勘探展现1000亿m3储量规模起到了关键技术作用。     

页岩气田开发方案多目标优化研究

页岩气田的开发特征和经济运行规律具有特殊性,页岩气田开发方案需要综合技术指标和经济指标进行综合评价,因此确定页岩气田最优开发方案是一项复杂的多目标优化工程。本文以国内某页岩气田为例,为了确定最优的开发方案,考虑不同的技术参数设计了多套开发方案,并在不同的经济参数条件下,对各个开发方案开展了经济评价,认识了开发方案的经济效益变化规律;建立了基于灰色优化理论的页岩气开发方案多目标优化方法和流程,在开发方案指标预测和经济评价的基础上,以总产能、建产规模、稳产年限、EUR、财务净现值及内部收益率为评价指标,综合确定了某页岩气田在目前气价和补贴政策情况下的最优开发方案。     

延安气田钻井现场安全风险管控研究

为了保障延安气田钻井项目安全推进,研究了延安气田钻井现场安全风险管控方法。分析了延安气田钻井施工现场风险源,利用GIS技术和数据库形式获取延安气田钻井现场安全风险数据,建立风险源数据集;将该数据集作为输入,使用贝叶斯网络模型对延安气田钻井现场安全风险展开评估,计算安全风险评价指标的条件概率矩阵,得出安全风险评估结果,并提出了延安气田钻井现场安全风险管控策略。试验研究表明,该方法获取延安气田钻井现场安全风险数据时的损失值较小,获取数据信息完整;其钻井现场安全风险评价二级指标的累积贡献率最小值为96%,选取现场安全风险指标能力较好;该方法可有效评估延安气田钻井现场安全风险状态,降低指标风险程度。     

大牛地气田欠平衡水平井钻井技术

针对鄂尔多斯北部地区低压低渗地层,常规钻井工艺技术一直是制约钻井效率和及时发现有效保护油气层、影响油气产能的重要因素。为此,近几年在鄂北工区大牛地气田进行了欠平衡钻井工艺和水平井钻井技术的推广应用与研究。介绍了欠平衡钻井技术工艺概况、优点及在大牛地气田水平井中的应用。业已显示,欠平衡钻井技术具有及时发现和有效保护油气层、提高机械钻速、及时评价低压低渗油气层的特点,同时提出了应用中存在的问题和技术难点。     

地质录井技术在页岩油水平井钻井中的应用

近年来,随着全世界石油资源的不断深入开采,常规油气资源剩余可采量不断减少,为了接续资源,各国把目光都聚集在了非常规油气资源的勘探开发上,尤其是页岩油气资源展现了较好的前景,国内各大盆地接连发现了储量可观的页岩油油藏。D油田G区块页岩油探明储量可观,G区块页岩油钻井施工过程中存在“甜层”捕捉难、井下复杂多发等问题,以GY03HC井为例,介绍了现场通过应用地质录井技术,提高钻井时效的方法,为G区块页岩油优质高效开发提供了技术支持。     

克拉美丽气田欠平衡钻井实践与认识

2008-2009年初在滴西18井区DX1805井和滴西14井区DX1416井实施的液相欠平衡钻井,储层裸眼完井,试产取得了好的效果,在未进行气层改造的条件下,单井产气量是常规钻井的2～3倍,试气解释表皮系数S为-4．22和-0．49。通过成功试气和投产,说明在该区块实施欠平衡钻井、裸眼完井是一种可以优选的钻完井方式,为气田开发钻井下一步欠平衡技术与水平井技术相结合,实现单井高产提供了实践依据。完成的2口欠平衡钻井,提高了钻井速度,实现了储层保护,形成该地区欠平衡钻井技术方案,对摸清地层真实压力,采用合理的欠压值,为实现欠平衡水平井钻井实施效果提供了基础数据,积累了可贵的经验,为低成本开发气田,提高气田开发经济效益,提供了论据。     

陵页岩气井新工具的应用与经济评价

涪陵地区页岩层蕴含着丰富的天然气资源,具有较大的开采前景。区块主要目的层为上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组下部页岩气层。上部泥页岩地层井壁稳定性差,地层承压能力低,溶洞发育、易坍塌、易漏失;海相沉积地层流体分布复杂,部分地层岩性变化大,可钻性差,机械钻速较低;采用丛式布井,水平井井眼轨迹复杂,靶前位移大,大井眼定向扭方位困难、托压严重。现场试验使用了旋转导向、扭力冲击器、旋冲马达、水力振荡器等新技术、新工具,大幅度提高机械钻速,缩短钻井周期,取得一定的经济效益。阐述了几种新技术和新工具的工作原理、现场应用情况,并对其经济效果进行了评价。