页岩气钻完井配套技术集成研究与应用

随着涪陵页岩气田100×10~8 m~3/a产能建设、长宁-威远国家级页岩气产业示范区等区块页岩气的高效勘探开发,我国的能源结构也在不断地改变。页岩气的商业化开发有赖于丛式水平井钻井技术及大型分段压裂技术的不断发展和进步,高效的钻完井配套技术是提高页岩气勘探开发效果的有力保障。中原石油工程公司通过自主攻关和集成配套相关钻井新工艺、新工具,在钻井实践中取得了一系列技术突破,形成了三维大偏移距长水平段水平井轨迹控制技术、油基乳化/无土相油基钻井液技术、防漏堵漏技术、页岩气随钻解释评价技术、油基钻井液高效冲洗技术、"井工厂拉链式"压裂技术、高压网电配套工程技术等关键技术。上述技术在川渝的涪陵、长宁-威远、永川等工区140余口井的成功应用,有效支撑了我国页岩气产能建设。本文基于中原工程页岩气钻完井配套技术的攻关及实钻经验总结,对其他页岩气勘探开发区块的钻完井工程具有较强的指导意义。     

四川盆地及周缘页岩气水平井钻井面临的挑战与技术对策

中国石化近几年在四川盆地及周缘页岩气勘探开发取得了重要进展。但该地区页岩气水平井钻井速度低、钻井周期长、成本高、成井质量不高,严重影响了该地区页岩气商业化勘探开发进程。系统总结了四川盆地及周缘的涪陵大安寨、涪陵龙马溪、彭水和建南等地区页岩气水平井钻井面临的主要问题:浅部地层出水空气钻井受限、定向段井眼尺寸大机械钻速低、井漏频繁、气体钻井易井斜以及水平段油基钻井液固井质量差。针对上述问题,从浅层水控制措施、泡沫定向钻井技术试验、井漏的预防与处理、空气钻井防斜打直工具研发、页岩气水平井固井对策以及"井工厂"钻井作业模式攻关与应用等6个方面提出了应对技术措施,为页岩气钻井技术攻关和现场施工提供了借鉴与参考。     

临兴区块浅部气层大斜度定向井钻井关键技术

针对临兴区块浅部气层井区大斜度定向井钻井面临地质层系多、岩性复杂、井壁稳定性差、井眼轨迹控制困难、井控风险高、固井质量难以保证等技术难题,通过井身结构设计优化、钻具组合优化、钻头优选、固井方案优化等技术措施,形成了适合于临兴区块浅部气层大斜度定向井钻井配套关键技术。现场应用表明,浅部气层大斜度定向井钻井关键技术能够有效保障钻井安全,实现提速提效,可以一只钻头、一套钻具组合、一趟钻完成二开井段钻进作业,机械钻速比前期同井段钻速提高近20%。该技术对后续开发井的实施具有指导作用,对同类气层的开发具有借鉴意义。     

长店油田大斜度定向井钻井技术

张店油田大斜度定向井施工，采用上部井眼保直求快、强化定向造斜和稳斜钻进技术，优化泥浆性能和水力参数，同时配合适当破除岩屑床的钻井工艺，有效地解决了张店油田大斜度定向井井斜大、控制段长和靶区要求苛刻等难题，同时减少了井下事故，提高了机械钻速，缩短了钻井周期。     

肯基亚克油田高密度水平井钻井技术集成应用

肯基亚克盐下油田是中油股份在中亚市场上一个重要勘探区域,近年来,为了更好地开发盐下石炭系油藏,提高单井产量,加快油田的开发建设,开始实施大斜度井、水平井作业。但由于该区目的层深埋4300m以下的石炭系,地层压力系数1.84以上,钻井液密度高(1.95~2.0g/cm3),地质条件复杂,巨厚盐层卡钻、井喷、井漏、井壁失稳等,特别是更改为四层井身结构后,水平段小井眼高密度钻进,更增加了钻井施工难度,导致水平井钻井成功率较低,严重影响了肯基亚克油田的勘探开发速度。近5年通过在该区块5口不同类型井的钻探,其中2口水平井,1口定向井,2口直井,总进尺22993m,形成了一套比较成熟的以高压喷射、防斜快打、个性化PDC螺杆复合钻、钻头优选、涡轮+孕镶PDC、高密度水平井—小井眼井事故复杂预防等为主的高密度水平井钻井集成工艺技术应用。     

张店油田大斜度定向井钻井技术

针对张店油田地质及已有大斜度定向井施工情况的分析，采用上部井眼保直求快、强化定向造斜和稳斜钻进技术，优化泥浆性能和水力参数，同时配合适当破除岩屑床的钻井工艺，有效地解决了张店油田大斜度定向井井斜大、控制段长和靶区要求苛刻等难题，同时减少了井下事故，提高了机械钻速，缩短了钻井周期。     

张店油田大斜度定向井钻井技术

张店油田大斜度定向井施工,采用上部井眼保直求快、强化定向造斜和稳斜钻进技术,优化泥浆性能和水力参数,同时配合适当破除岩屑床的钻井工艺,有效地解决了张店油田大斜度定向井井斜大、控制段长和靶区要求苛刻等难题,同时减少了井下事故,提高了机械钻速,缩短了钻井周期.     

焦石坝地区海相页岩气水平井优快钻井技术

川东南焦石坝地区海相页岩气井具有地表和地下地质条件复杂、井壁稳定困难、井眼轨迹要求高、造斜段及水平段钻进困难、长水平段固井难度大等特点及难点,经过攻关研究,配套形成了三开井身结构、浅层气安全钻井、气体钻井、复合钻井、水平井钻井、油基钻井液、弹塑性水泥浆体系、钻头选型及参数优化以及地质跟踪导向等钻井技术,实现了该地区勘探井的优快钻井,有效支撑了勘探工作。     

川西气田超深大斜度定向井侧钻钻井技术

川西气田超深井PZ6-4D井由于直导眼井转大斜度钻井和井下复杂两次进行侧钻作业,根据已钻井眼井身结构和侧钻点地层岩性优选了侧钻方式,设计了技术方案和施工措施,采用"Φ236mm斜向器+Φ245mm复合铣锥"在井深4210m对Φ273.1mm套管和"Φ241.3mm混合钻头+Φ185mm1.75°单弯螺杆"在井深4310m对Φ241.3mm裸眼井段成功实施侧钻作业,并配合多层多增式井眼轨道优化设计技术和超深大斜度定向井定向钻井提速技术,综合形成了川西气田超深大斜度定向井侧钻钻井技术,该技术的成功应用可以有效指导今后川西气田钻井作业。     

狮子沟定向井钻井技术

针对狮子沟英西地区局部地区盐间断层发育,井漏问题突出;盐膏层分布段长、层数多、单层厚度变化大、造斜段钻进易产生蠕动缩径、导致缩径卡钻、地层倾角大、井身质量难控制、制约钻井速度等工程技术难点,开展了狮子沟定向井钻井技术研究。通过优化井身结构、优化井眼轨道剖面、优选钻井液体系、优选PDC钻头、开展轨迹控制优化等工作,形成狮子沟定向井钻井技术,有效解决狮子沟定向井钻井难的问题。     

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。     

定向井工具组合设计及效果分析——以乍得Doba盆地某井为例

定向井技术是提高页岩气等非常规天然气资源勘探开发的关键,直接影响储层水平段的钻井效果。针对乍得Doba盆地A6构造的复杂地质条件和存在的钻井风险,对定向井Dongaou-1进行了钻具组合优化设计,制定钻井技术关键操作规范和技术参数。通过对钻具组合实际钻进过程进行了分析和调整,讨论了定向钻进中造斜与进尺的关系,获得了最佳定向井钻井钻具组合和施工措施,并取得了良好的钻进效果。该研究成果和实践经验为指导Doba盆地其他探井钻具组合设计提供有力技术指导和参考。     

胜利油田桩西地区浅层定向井钻井液工艺技术

针对桩斜145井的"直-增-稳-降-稳"五段制井身结构,以及钻遇地层(平原组、明化镇组、馆陶组、东营组)的地层特点,确定桩斜145井使用"强抑制性润滑钻井液体系".钻井中由于亚微米级固相颗粒迅速增加,引起钻井液粘切容易迅速上升,滞流层厚度增加,造成井眼清洁度变差,钻具包角增大,钻具摩阻迅速上升等一系列难题.通过有效的技术措施的实施,较好地解决钻具摩阻上升的难题.从而使浅层定向井钻井液工艺技术更进一步.     

页岩气开发新井型

中国缺水少地,人口众多,地形复杂,页岩气储层埋藏深、维度高、渗透率低、可改造性差。美国页岩气勘探开发常规技术——水平井加多段压裂在中国有一定的局限性,为此,提出了一种新的页岩气开发井型。它不同于传统的直井、斜井或水平井,由主井及其周围的辅助洞穴构成,其中主井用于生产排采,洞穴用于储层改造。主井完井方式为直井或斜井,辅助洞穴完井方式为分支定向井或丛式井或为两者的组合。储层改造采用低成本高效的聚能爆破等技术来代替高费用的水力压裂,采用多点建造洞穴代替多段压裂和同步压裂,以保持储层裂缝系统的连续性和有效性,进而扩大有效排采面积,降低井网密度。为模拟改造效果,在坚硬的混凝土路面进行了实验,结果表明,建造多个洞穴并震动,可以产生相互连通的裂隙,能够达到整体改善储层渗透性能的效果。     

苏里格气田水平井钻井技术探究

长庆油田苏里格召51/苏77油气区,是西部钻探公司的自有风险勘探区块,从开发至今,区域内已完成多口定向井和直井,勘探开发经验较为成熟,但是定向井和直井的单井产量低;为了提高油气产量,随着定向井技术水平不断发展和提高,油田不断加密井网,大规模部署水平井,截止2021年底已经完成水平井50多口;区域水平井井型设计由三开改为二开三维,水平段逐渐从1000m延伸至2000m左右,导致井眼轨迹控制难度加大,事故复杂率快速攀升。为了解决水平段泥岩夹层的坍塌问题,在提高钻井液密度的同时也对地层的承压能力提出了更高的要求。因此,重新认识区域构造,深入研究区域水平井钻井技术,寻求适应新井型的综合钻井技术已经迫在眉睫。     

兴古7-H311井钻井液技术

兴古7-H311井是油田公司兴隆台采油厂部暑在辽河断陷盆地西部凹陷中南段兴隆台潜山兴古7-10块的一口重点大斜度定向井,主要目的层是太古界潜山。本井设计垂深3800m,实际完钻井深4966.85m。该井上部地层特点是易垮塌和粘卡,因此在砂泥岩地层设计使用防塌能力好的聚合物分散钻井液体系;该井钻探主要目的层为太古界潜山圈闭,兴古7-10块潜山主体压力偏高,裂缝发育,设计使用卤水无固相钻井液体系。结果表明,使用该体系的钻井液具有较强的抑制性和良好的防塌能力,保护油层效果好,满足了大斜度定向井的钻井液技术要求,为下一步的勘探和开发研究工作提供了依据。     

鸭西小井眼定向井钻井液技术

随着玉门油田勘探开发的深入,小井眼开窗侧钻井成为老井复苏的重要技术手段,鉴于小井眼开窗侧钻井井斜大、井眼小,一旦井下发生事故复杂,其处理难度大,因此对钻井液防塌、润滑、携岩等技术环节提出了更高的要求。依据小井眼定向井钻井的要求和玉门油田鸭西区块的地层特点,通过优选方案,解决了井壁失稳、润滑防卡、岩屑携带等一系列技术难题,较好地满足了钻井施工的各项要求。     

提高完井电测一次成功率的钻井液技术对策

近年来,随着油气勘探开发的深入,大斜度井、水平井的增多,定向井及水平井位移越来越长,遇阻通井现象频频发生,完钻电测一次成功率低,影响了建井周期。本文通过对川西、川东北等地区部分定向井及水平井完井电测遇阻原因分析,从钻井液角度出发,提出"强抑制-交联-固壁"技术、高效润滑段塞技术等相应对策提高电测一次成功率。现场应用表明,这些钻井液技术对策为提高完井电测一次成功率、解决电测遇阻问题提供了新的思路。     

肯基亚克大斜度定向井钻井液技术

针对肯基亚克油田大斜度定向井的地质特点和技术难点,进行了钻井液体系、漏喷同层的压力控制、高密度盐水钻井液流变性等技术的研究,通过室内试验的优选以及现场应用,形成了一套较为成熟的大斜度定向井、水平井钻井液技术,解决了深井窄安全密度窗口、高密度钻井液流变性、油气层保护和井漏难题。该技术在40多口中应用,复杂事故率大大下降,钻井周期极大的缩短,满足了工程、录井和油保的需要,取得了良好的经济和社会效益。     

自201井区页岩气井水平段安全高效钻井技术

自201井区是中石油部署在自贡市荣县地区的重点页岩气勘探开发区域,根据该井区的钻井工程实践,水平段工程难点主要有坍塌掉块严重、井壁稳定性差、轨迹控制困难、优质储层钻遇率低、起下钻阻卡频繁等高风险井下故障,严重制约了安全高效施工。针对上述难题,研选无扶螺杆优化钻具组合,降低下部钻具组合的刚性和摩阻;同时,研制了可塑性变形粒子和刚性封堵材料的封堵剂复配配方,在提高密度的基础上,强化了油基钻井液对井壁的支撑性及封堵性,确保了水平段安全高效钻进。实现了自201井区页岩气水平井正常完钻,并且与前期完钻井相比,本轮施工节约钻井周期34.12%,优质储层钻遇率100%,为该区块安全高效作业提供了参考,为增储上产奠定了基础。