涪陵地区页岩气山地“井工厂”钻井技术

涪陵页岩气田地处山地,环境复杂,井场面积受限,钻前与钻井施工组织难度大、成本高.为此,借鉴国外页岩气工厂化流水作业理念,针对涪陵山地特点及页岩气地质与开发特征,开展了涪陵山地"井工厂"井网部署和井眼轨道设计、井间快速移动钻机改造、工厂化钻井作业流程设计、批量化作业方案设计等方面的研究,形成了适应涪陵山地特点的页岩气"井工厂"钻井技术.在JY30和JY28平台的应用表明,涪陵地区页岩山地"井工厂"钻井技术具有提高钻机作业效率、缩短建井周期、提高资源综合利用率和降低废液排放量等技术优势,并保障了涪陵页岩气井4井式平台当年完成建平台、开钻、完钻、压裂试气和投产目标的实现,对国内类似页岩气区块的开发具有借鉴意义.      

页岩气“井工厂”钻井技术现状及展望

"井工厂"技术可以缩短建井周期,降低钻井成本,大幅度提高资源及设备利用率,在页岩气等低渗透、低品位非常规油气资源开发中具有显著的技术优势,并在北美页岩气开发中获得成功应用。在国外文献调研的基础上,介绍了国内外"井工厂"钻井技术现状,详细分析了页岩气"井工厂"关键技术,总结了"井工厂"钻井技术的特点,并指出国内现有的技术储备、配套设备及工具等还不能完全满足"井工厂"作业的需求,还没有形成一套完整的"井工厂"施工及评价标准。因此,建议树立全过程成本控制理念,吸收我国海洋平台钻井技术和致密气藏"井工厂"开发模式的成功经验,针对性地开展个性化工具及配套技术的研发,尽快形成我国页岩气"井工厂"钻井技术的行业标准和钻后评价体系。     

井下微地震监测技术在页岩气“井工厂”压裂中的应用

通过井下微地震监测可以获得页岩气井压裂过程中水力裂缝的展布方向、波及长度和地层破裂能量,从而指导压裂方案的实时调整,增大压裂改造体积。为此,威202井区5个平台进行页岩气“井工厂”压裂施工时,应用井下微地震监测技术进行了裂缝监测。在介绍井下微地震监测技术基本测量原理的基础上,以威202井区A平台6口井的应用为例,详细介绍了该技术在有效识别地层中潜在天然裂缝、监测暂堵转向体积压裂效果、指导射孔参数优化等方面的机理与效果。研究表明,应用井下微地震监测技术可以增大页岩气储层改造体积,提高储层均匀改造程度,这对于页岩气的经济有效开发具有重要作用。      

长宁威远地区页岩气大斜度水平井钻井技术研究

页岩气藏为致密的非常规气藏,国外在页岩气钻采上取得了较好成绩一我国的页岩气资源丰富,开发利用页岩气资源具有广阔的前景,但国内页岩气藏的研究程度和认识程度都很低,目前仅在四川的长宁、威远地区进行了页岩气实验性勘探.由于页岩气资源多属于低渗透致密地层,常规钻进产能低,经济效益差,不能形成工业规模开发利用,为了提高产能,将以大斜度、长段水平井勘探方式为主.文章通过对威远、长宁区块地质特点的研究,采用了以理论为基础,与实钻资料统计分析相结合的研究方法,对蜀南区块页岩层大斜度水平井钻井技术进行研究,形成包括直井段快速钻进技术、钻井液体系研究及性能控制、防垮塌技术等相关技术体系,有效减少威远、长宁区块页岩气井钻井的事故复杂,缩短了页岩气钻井周期,有助于安全钻进和提高钻井速度,降低钻井成本,对开发利用页岩气等低效资源具有现实意义.     

涪陵焦石坝区块页岩气水平井钻井完井技术

针对涪陵焦石坝区块地质条件复杂、各向异性大,易导致发生井下故障、钻速慢、钻井周期长及成本居高不下的问题,在分析该区块页岩气钻井完井技术难点的基础上,进行了页岩气水平井钻井工程技术适应性评价,通过对丛式井布井方案、井身结构、井眼轨道设计、优快钻井技术、钻井液技术及页岩气层长水平段固井技术等进行优选及进一步优化,提出了涪陵焦石坝区块页岩气水平井钻井完井技术方案。该技术方案在焦页 1-2HF 井等17口井进行了现场实践及应用,初步形成了涪陵焦石坝区块页岩气水平井钻井完井技术。应用表明,该技术可显著提高机械钻速、缩短钻井周期,可为涪陵焦石坝区块页岩气规模开发提供技术支持。      

威远构造页岩气钻井技术探讨

当前常规天然气资源经过长期开采已逐步衰竭,页岩气等非常规天然气资源已引起新的重视。国外页岩气勘探开发表明其生产周期长、单井产量低、产量递减快、资金回收慢、环境污染等问题,是阻碍页岩气藏工业化开发步伐的主要因素。而水平井是页岩气藏成功开发的关键因素,水平井的推广应用加速了页岩气的开发进程。文章以四川油气田威远构造的第一口龙马溪页岩气水平井—威201-H1井为依托,进行页岩气水平井钻井技术的探讨,为今后在该区块的钻井设计和钻井技术提供了一定基础支撑。     

页岩气“井工厂”开发关键技术

为了提高页岩气的开发效率,降低开发成本,减少对环境的影响,一个井场钻多口井进行批量化作业的"井工厂"开发模式在北美应用越来越广泛。为此,在国内外文献调研的基础上,分析了"井工厂"开发的特点及现状;介绍了主要的关键技术,包括井场部署、井组优化设计、可移动钻机、批量化作业、井眼轨迹控制、同步压裂、微地震监测、钻井液循环利用和压裂液回收利用。这些关键技术的应用对我国页岩气高效开发具有一定的借鉴意义。     

威远区块深层页岩气水平井水基钻井液技术

为解决威远区块深层页岩气水平井长水平段井眼失稳的问题,研制了具有强抑制性、强封堵能力的水基钻井液。分析了威远区块页岩储层矿物组分、储层物性和页岩地层井眼失稳机理,认为在该地层钻进水平段时,所用钻井液应具有较强的抑制性、封堵能力和一定的润滑性。在优选抑制剂、封堵剂和润滑剂的基础上,配制了深层页岩气水平井水基钻井液SM–ShaleMud,并对其性能进行了室内评价。室内试验结果表明:该钻井液流变性能好,高温高压滤失量低,润滑系数小;可抗温140 ℃,能有效抑制黏土水化和裂缝的产生、扩展;封堵能力和抗污染能力强。SM–ShaleMud水基钻井液在威远区块威页23平台3口井进行了应用,结果表明具有良好的综合性能,特别是井眼浸泡67 d后仍保持稳定,说明其具有强抑制性和强封堵能力。研究表明,SM–ShaleMud水基钻井液能够解决威远区块深层页岩气水平井长水平段井眼失稳问题,现场应用效果显著。      

涪陵页岩气开发“井工厂”钻机现状及发展

针对页岩气"井工厂"的高效开发模式及关键技术,在详细阐述国外"井工厂"钻机技术特点的基础上,介绍了国产钻机在涪陵页岩气示范基地的应用现状,分析了国产钻机在"井工厂"作业中的不足,梳理了国内钻机制造厂商对钻机全方位高效移运技术和钻机自动化升级改造技术的探索研发情况,提出了适合我国今后页岩气开发的"井工厂"钻机一体化解决方案,从而形成适合我国页岩气开发特色的"井工厂"钻机技术。最后指出了页岩气"井工厂"钻机的发展趋势和钻机自动化发展重点。     

威远页岩气水平井高密度防窜水泥浆固井技术

威远地区页岩气井固井存在地层压力高、水泥封固段长、顶底温差大、后期需要进行高能射孔完井和多级压裂作业等特点,这些都对水泥浆性能提出了较高的要求。针对这些问题,采用降失水剂DRF-120L、高温缓凝剂DRH-200L、高温稳定剂DRK-3S、胶乳防窜剂DRT-100L和精铁粉研究出了密度范围为2.20~2.40 g/cm3的高密度防窜水泥浆体系。研究结果表明,该水泥浆体系具有稳定性好(上下密度差为0)、流动性好、无游离液、失水量低(小于50 mL)、弹性模量低(小于7 GPa)、抗压强度适中和防窜能力强(过渡时间均小于10 min,SPN值均为1.47~1.80)等特点,其各项性能指标达到了川南地区页岩气井的固井要求。截至2015年3月底,该体系已在威远地区应用了13口井,截至2015年6月底,在已进行电测的6口井中,4口井优质,2口井合格,固井质量均较好。      

油基钻井液在威远地区页岩气水平井中的应用

威远地区页岩气储层石英含量较高,岩石脆性特征明显,属弱水敏;同时具有较强的层理结构,极易发生层间剥落;页岩强度有显著的各向异性,层理面倾角为40°～60°,岩心易发生沿层理面的剪切滑移破坏,造成定向段和水平段井壁失稳.根据威远地区页岩气储层特性,威201-H3井在定向、水平段应用了油基钻井液体系.该技术重点保证了合理的钻井液密度、强封堵性、低滤失量和良好的携砂能力;同时在实钻中建立了遇仙寺组及以下地层全套岩石流体中水的活度剖面数据库,为钻井液的活度防塌提供了很好的理论支撑.结果表明,该油基钻井液成功应用于威201-H3页岩气水平井钻探,较好地解决了威远地区泥页岩层垮塌的问题.     

四川盆地威远区块页岩气单井产量预测方法及应用

针对四川盆地威远区块页岩气单井产量主控因素不明的问题,基于该区132口投产1 a以上气井的地质与工程数据及生产数据,使用灰色关联法对影响页岩气单井产量的主控因素进行分析研究。研究表明:影响页岩气单井首年累计产量的主控因素为支撑剂量、压裂改造段数、水平井垂深的中值、压裂段长度、压裂液量、孔隙度、压力系数和加砂强度。通过机器学习方法与传统经验公式法对比预测首年累计产量及初期产量,明确了机器学习法精度更高。同时,基于主控因素分析的基础上,优选出适用于研究区的机器学习法为支持向量机法,其预测精度高于90%。研究结果对同类页岩气区块产能评价具有重要意义。     

涪陵页岩气田“井工厂”技术经济性评价

“井工厂”平台的布井数量和作业模式会直接影响“井工厂”技术的经济性,而目前缺少“井工厂”技术经济性评价模型。为此,在分析“井工厂”作业对钻前、钻井以及压裂等工程成本影响的基础上,以工程总成本降低最大为目标函数,建立了“井工厂”技术经济性评价模型,并用涪陵页岩气田现场实际数据进行了计算分析。实例证明,计算结果与现场实际数据具有较好的一致性;分析发现,涪陵地区中浅层页岩气井“井工厂”平台最优布井数量为4~8口,在布井超过10口的深层页岩气平台,最佳作业模式为“30型钻机+70型钻机”的流水线双钻机“井工厂”作业模式。研究表明,提出的“井工厂”经济性评价分析方法,及计算得到的“井工厂”平台最优布井数量和作业模式,可为“井工厂”技术的整体部署和设计提供指导。      

丁山区块深层页岩气水平井固井技术

丁山区块页岩层埋藏深,温度、地层压力和破裂压力高,为了满足分段压裂和长期开采的要求,需要对深层页岩气水平井固井技术进行深入研究.在分析深部页岩地层固井难点的基础上,利用数值模拟分析了分段压裂对水泥石力学性能的要求;针对高温高压的地层特点及分段压裂要求,研制开发了高强度弹性水泥浆体系,同时优化前置液,以增强前置液耐温及润湿反转能力,提高固井质量.室内评价试验表明,弹性水泥浆体系耐温140 ℃以上,最低弹性模量达4.5 GPa,水泥石渗透率0.07 mD,前置液140 ℃热滚后7 min内的冲洗效率达100%.弹性水泥浆体系及配套工艺技术在丁页2-HF井进行了现场试验,固井质量优质,其中一界面优质井段达到96%以上,满足地面压裂施工压力105 MPa对水泥环完整性的要求.应用效果表明,弹性水泥浆体系、前置液体系及配套工艺能满足丁山区块深层页岩气水平井固井要求,确保了页岩气水平井压裂改造措施的顺利实施.      

涪陵页岩气田“井工厂”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,经过3年的技术攻关和现场试验及应用,形成了一套适合复杂山地页岩气特点的"井工厂"技术,极大地缩短了开发周期,降低了工程成本。涪陵页岩气田"井工厂"关键技术主要包括山地"井工厂"布局优化设计、页岩气"井工厂"钻井作业模式、"井工厂"压裂作业模式以及撬装化建站等4个方面。现场试验与推广应用情况表明,采用单钻机2~4井和双钻机5~8井"井工厂"钻井模式,单机组拉链式"井工厂"压裂与双机组同步"井工厂"压裂模式,可以达到当年完成建平台、钻井、压裂、试气、投产的开发要求。"井工厂"技术为涪陵页岩气田50×108 m3/a一期产能建设的顺利完成提供了强有力的技术支撑,并成为页岩气田经济开发的核心技术,对我国页岩气规模化开发具有重要的借鉴和引领作用。      

沙特B区块高温高压深气井配套钻井技术

沙特B区块自然条件恶劣,地质环境复杂,属于具有多套压力系统的高温高压深层凝析气藏,地层最高温度176℃,地层压力系数1.88,部分井段含有H2S,钻井施工难度极大。针对该区块上部地层存在多套漏失层、中部地层存在高低压夹层、下部为高压气层的地层特性,分析了钻井过程中可能遇到的井下故障,包括上部地层严重漏失、卡钻,中下部地层机械钻速慢、储层保护困难等难题,给出了相应的技术措施,包括井身结构优化、钻头评价与优选、复合钻进、加强防漏堵漏、应用MPD钻井技术等。在MKSR-0002井的应用结果表明,该配套钻井技术基本解决了该区块的一系列钻井难题,大大提高了机械钻速,缩短了钻井周期,有效保护了油气层。      

四川盆地泸州区块深层页岩气水平井钻井关键技术

四川盆地泸州区块深层页岩气水平井钻井周期长、机械钻速低、钻具振动大,特殊岩性地层可钻性差、水平段井眼易失稳、地层温度高,且摩阻扭矩大、卡钻风险高。为保证作业安全,降低钻井成本,开展了水平井井身结构优化、水平段井眼轨道优化及轨迹控制等技术研究,推荐了激进钻井方式的最优参数,优选了特殊岩性地层减振提速和高效破岩技术;结合地面降温设备先导试验,优选了钻井液体系,并优化了钻井液性能参数,最终形成了泸州区块深层页岩气水平井安全高效钻井关键技术。该技术在泸州区块 4 口井中进行了试验,试验井平均井深5 601 m,水平段长1 884 m,钻井周期平均缩短14.5%,未发生井下故障。研究结果表明,该技术满足泸州区块安全高效钻井和推广应用要求。