大宁—吉县地区煤层气水平井固井技术研究与应用

大宁—吉县地区煤层气资源丰富,但该地区煤层裂缝和割理发育,煤质软、机械强度低,井壁稳定性差,地层承压能力低,为保证水平井固井套管安全下入,保证煤层段固井质量及施工安全,开展了水平井固井配套技术研究。采用紧密堆积和颗粒级配技术,优选了增强材料DRB-1S及适合的减轻剂,根据该地区煤层气井固井特点,提出了水泥浆性能要求,优选了适合低温固井的降失水剂DRF-300S及与之配套的早强剂,开发了失水量小于50m L、低温下早期发展快的低密度和常规密度水泥浆配方;从提高钻井液润滑性、通井、扶正器选择及安放等方面提出了保证长水平煤层段套管安全下入的措施;通过在"V"形井造穴处注入沉砂,防止了"U"形管效应的出现。水平井固井的成功应用表明,措施选择合理,优选的水泥浆配方可以有效保证对软煤层段的良好胶结。形成的配套技术为该地区及类似地区煤层气水平井固井提供了借鉴作用,可推广应用。     

煤层气水平井玻璃钢管固井居中度分析

在煤层气水平井水平段采用玻璃钢套管可以提高后期采煤作业的安全性。为了揭示固井顶替过程中不同时刻玻璃钢管的居中度变化规律,根据玻璃钢管的浮重分析,建立考虑扶正器影响的水平井眼内玻璃钢管居中度计算模型。研究结果表明:由于玻璃钢管密度较低,随着管内外流体密度的变化,顶替过程中水平段玻璃钢管由井眼低边逐渐上浮,偏向井眼高边,其在水平井眼内的位置及居中度处于动态变化之中;减小水泥浆的密度有利于减小顶替结束时玻璃钢管所受向上的浮重,提高玻璃钢管在水平段的居中度。该研究为煤层气水平井玻璃钢管固井套管居中度的改进提供了理论依据。     

短位移、浅垂深“反勾”型水平井钻完井技术

欢127-平2井为辽河油田第1口二开套管射孔完井的水平井,油藏埋深较浅。由于地面条件限制,水平段入靶位移192.61 m,为历年来辽河油田水平井中最短入靶位移。为满足油藏地质开发需要,钻井施工中采取了"反勾"型钻进,通过反向位移42 m,顺利地完成了水平段油藏的钻进及开发;施工过程中,井眼安全、套管下入顺利。"反勾"段钻井技术较复杂,施工难度大、井眼轨迹控制精度高、再加上地层较复杂,给轨迹控制带来了困难。介绍了该井工程设计、地质设计、主要技术难点、施工概况、井眼轨迹测量及控制技术等。实践证明,对于短位移、浅垂深的水平井钻进开发,实施这种"反勾"型方案是切实可行的。     

苏5 15 17AH井超3 000 m水平段的钻井技术

苏5 15 17AH井是部署在鄂尔多斯盆地苏里格气田的一口超长水平段水平井,设计水平段长度3 000 m,长水平段水平井的摩阻及扭矩大、井眼清洁困难及完井方式有限等成为该井的主要技术难点。为此,开展了以下试验研究：①通过优化井身结构,利用套管内摩擦系数小的特点来降低水平段钻进的摩阻与扭矩,选择在215.9 mm井段钻进水平段1 200 m,下入177.8 mm套管固井,然后在152.4 mm井段钻进水平段1 800 m;②无土相复合盐钻井液体系及强封堵油基钻井液的应用,有效地解决了超长水平段井壁稳定性差、井眼清洁难度大及摩阻大的难题,确保了长水平段的顺利施工;③应用漂浮接箍工具使其下部套管入井后受到钻井液的浮力作用,降低了井壁对套管柱的摩擦阻力,确保了177.8 mm套管顺利下入井底。该井完钻井深6 706 m,实际完成水平段长度达3 056 m,创目前国内陆上天然气水平井最长水平段纪录,对今后苏里格气田以及类似地区施工长水平段水平井有借鉴和指导作用。     

勒平1井钻井液工艺技术

勒平1井是吐哈油田鄯勒构造带一口水平井，该井所在区块属于山前构造带，是吐哈油田钻井最困难的区块之一，地层岩性复杂。在定向段J2x地层发育多套煤层。应用聚合物和乳化原油聚醚多元醇钻井液体系比较顺利穿过煤层钻至2907m，下入177．8mm的套管。水平段采用乳化原油无固相钻井液，有利地保护了油气层，顺利的钻完了进尺。该井的顺利完钻为该区块钻水平井提供了可借鉴的经验。     

东胜页岩气超长水平段水平井固井关键技术

为实现“稀井高产、效益开发”的目的,实现有效动用地质储量和提高页岩气单井产量,在重庆南川东胜区先导试验超长水平段水平井,探索形成适合于非常规油气开发工程新模式。超长水平段水平井固井面临套管下入难度大、顶替效率差、水泥浆性能差异化等技术挑战。通过开展超长水平段水平井套管下入技术、长效密封水泥浆体系及配套工艺研究,形成以“套管安全高效下入及居中度控制+防漏防窜长效封固水泥浆+固井施工参数精细化设计与控制”为核心的超长水平段水平井固井关键技术系列。该技术系列在该区第一口超长水平段水平井SY9-2HF(水平段长3 583 m)成功完成应用,固井质量合格率100%,优质率95%,为该井后期压裂施工、高效开发奠定了良好工程基础。     

基于测井信息的煤层顶板水平井抽采煤层气技术

碎软煤层顶板水平井煤层气抽采技术目前尚处于发展初期,卡钻塌孔、加砂困难等问题频发,严重影响了煤层气的开发效果。为了提高碎软煤层水平井的成孔率和煤体改造效率、强化顶板水平井抽采工艺,以沁水盆地晋城矿区赵庄井田3号煤层为研究对象,综合利用井田测井信息,提出了一套基于测井信息的顶板水平井煤层气开发优化技术:利用声波测井资料,引入形变系数建立煤系有效应力测井解释公式,修正组合弹簧模型,解释井田X-01V井地应力,并通过井壁应力场分析,结合摩尔库伦理论和拉伸屈服准则,建立了X-01H井井壁稳定评价方法,得到X-01H井水平段安全钻井密度窗口介于1.15～1.81 g/cm~3;完钻后利用随钻自然伽马数据,绘制X-01H井水平段泥质含量曲线和X-01H水平段与目标煤层相对位置曲线,优选泥质含量小于50%和井眼轨迹距离煤层小于1 m的位置,优化第3压裂段至第6压裂段射孔位置。现场应用效果表明,X-01H井水平段钻井周期为8 d,加砂完成率达110%,目前已累计产气168×10~4 m~3,日产气量最高达11 000 m~3。结论认为,所建立的基于声波测井信息的井壁稳定评价方法 +"双曲线"射孔位置优选法,对于指导碎软煤层顶板水平井煤层气开发具有良好的效果。     

煤层气分支水平井地质导向实践与认识

为满足低成本开发煤层气的需要,渤海钻探公司首次尝试采用综合录井与MWD结合实施煤层气羽状分支水平井钻探。通过分析煤层特点,优选导向参数组合,建立水平段地质导向工作流程,研究实践近钻头围岩识别与轨迹控制技术,保证了2口先导试验井的顺利完成。ZP02井MWD钻进井段见煤进尺3105 m,煤层钻遇率88.08%;ZP05井见煤进尺3169 m,煤层钻遇率89.40%。2口试验井的钻探成功表明应用综合录井与MWD结合实施煤层气羽状分支井钻探是切实可行的。     

鄂尔多斯盆地大宁-吉县区块煤层气水平井分段压裂实践

鄂尔多斯盆地东南缘大宁-吉县区块投入煤层气勘探开发近10年,直（斜）井平均单井煤层气产量约为300 m3/d,经济效益较差。分析认为：煤层气压裂裂缝长度较短,目前井网井距的丛式井组压裂后难以达到整体降压的效果;而如果采用水平井,水平段每级较短距离分段压裂改造,能够达到同层整体面积降压的效果,可极大提升整体开发效益。2013年该区开展了中国第一口煤层气水平井套管完井分段压裂试验,单井产气量达12 000 m3/d;2015年又陆续开展了3口煤层气水平井分段压裂试验,单井产气量介于6000～12000 m3/d（目前还处在稳定上产阶段）,取得了较好的产气效果。相对于常规水平井分段压裂,大宁-吉县区块煤层气水平井分段压裂主要在钻井压裂一体化设计、射孔方式、段间距选择、复合压裂液体系等几个方面进行了优化创新。总结该区煤层气水平井分段压裂方案（钻井压裂一体化设计、射孔方式、分段方式、压裂液体系优选、压裂规模优化等方面）的整体设计思路及现场应用经验,对于其他区域低渗透煤层水平井压裂具有指导作用。     

中国石化第一口页岩气水平井固井作业顺利完成

<正>建页HF-1井位于湖北省利川市建南镇,目的层为下统自流井组东岳庙段,钻探目的是获取建南地区侏罗系页岩气评价参数,了解侏罗系下统自流井组东岳庙段页岩气井的产能情况,为整体评价该区页岩气勘探潜力提供地质依据。该井实际完钻井深1777.77 m,套管下深1720.73 m,垂深仅611.00 m,位垂比达到2.02,是一口大位移水平井。由于该井井口载荷先增大后减小,水平井段对井壁的侧压力大,套管靠自重下入困难;加之井斜角大,造斜段井眼狗腿度最大达到35。/100m,水平段较长以及井眼粘卡     

岚M1-1煤层气多分支水平井充气钻井技术

为开采煤层气提高煤气产量,设计钻探了岚M1-1煤层气多分支水平井,该井煤层气储量大,埋深在900 m处左右。钻进时,先钻一口直井并在煤层段造洞穴,在距200 m处钻一口水平井,水平段连通洞穴,再在水平段上对称侧钻出10个分支井眼。钻进中,采用欠平衡钻井技术,直井眼充气,钻井液与气体在洞穴处混合,形成负压钻井。直井和水平井的上直段采用钟摆钻具组合。水平井的主井眼和分支井眼均采用导向钻具组合、无线测量技术,井壁稳定技术采用高黏度钻井液。造洞穴采用液压伸臂式扩眼器,水平井上直井段500 m处打悬塞,直井洞穴上部悬挂?127 mm割孔尾管进行完井。结果为,总进尺7993 m,生产时效100%,全井组平均机械转速8.69 m/h,锻铣造洞穴成功率100%,水平井与洞穴直井一次连通,悬空侧钻分支一次成功率100%,电测一次成功率100%,完井一次成功率100%。结果表明,岚M1-1多分支水平井工艺技术先进,10个分支数量在国内最多,控制面积在国内最大,为今后国内煤层气井钻进技术提供了宝贵的经验。     

大位移井钻井技术在渤海QK17-2油田开发中的应用

总结了国家863-820-09-01课题,海底大位移先导实验井渤海QK17-2地区4口大位移井钻井作业的经验,该项目在西区平台往东区钻4口大位移井,平均井深4551m,平均垂深2008m,平均水平位移3668m,平均井斜86°,平均水垂比1.83(最大为1.94)。该项目在渤海首次采用大位移井开发周边油田、大位移水平井技术批量钻开发井、水平井裸眼砾石充填完井、大斜度井水平井注水泥固井、松软地层大井斜及大井眼造斜及井眼轨迹控制、水基钻井液井壁稳定及井眼净化套管漂浮下入、水平井及大斜度套管磨损保护、MWD/LWD测量、扭矩摩阻计算及预测等10大技术,在此基础上,指出存在的问题及今后努力的方向,这对于渤海今后应用大位移钻井技术开发油田具有更加广泛的指导和借鉴意义。     

南川页岩气田超长水平段水平井高效下套管技术

重庆南川页岩气田东胜区块是国内首个常压页岩气藏，为了有效动用地质储量、提升页岩气单井产量，在该区开展了超长水平段水平井先导试验。该区地质构造复杂，地层产状变化幅度大，导致井眼轨迹复杂、水垂比大及井眼清洁度不佳，使得超长水平段水平井生产套管高效下入面临极大的技术挑战。文中通过开展套管下入方式优选、漂浮下套管工艺设计及井眼清洁措施优化，形成了超长水平段水平井套管高效下入技术。该技术在SY9-3HF井（水平段长度4 035 m）成功应用，有效保证了下套管施工作业安全和固井质量，为该井后期高效安全生产奠定了良好基础，也为南川页岩气田乃至国内非常规油气超长水平段水平井下套管提供了借鉴。     

泾河油田非均质储层三维水平井钻井技术

为解决泾河油田因地表复杂井位部署难度大及井网井距的难题,部署了首口三维水平井——JH17P36试验井。通过分析该三维水平井钻井技术难点,借鉴前期钻井实践成果,制定了一系列技术措施:采用二级井身结构,139.7 mm套管固井完井方式;基于恒工具面角轨道模型,设计了"直-增-扭-稳-增-平"六段制轨道;采用"螺杆钻具+MWD系统"定向工具,精确计算工具面角,优选牙轮钻头,精细化操作施工,实现了井眼轨迹的有效控制;在钾铵基钻井液中随钻加入单封和润滑剂,确保了井壁稳定和有效降阻。在JH17P36井上应用该钻井技术可安全快速完井,完钻井深2 604 m,垂深1 466.23 m,水平段长750 m,钻井周期21.20 d,机械钻速11.09m/h,实钻轨迹与设计符合率高,电测和套管下入顺利。JH17P36三维水平井试验初获成功,为下步三维水平井试验与推广奠定了基础。     

中国煤层气水平井钻完井技术研究进展

为了适应中国煤层复杂的地质条件与储层物性特征，水平井钻完井技术不断得以深化研究与发展，围绕“井工厂”形成了井型优化、储层保护、导向钻井和水平井适应性完井技术，逐渐成为中国煤层气高效开发的重要措施。为煤层气高效开发提供钻完井工程方面的技术支持，通过概述中国煤层气水平井钻完井技术研究进展，重点介绍了煤层气水平井完井技术3项研究成果：(1)形成了煤层水平井双管柱完井与增透一体化技术，在沁水盆地南部应用400余口井，并取得技术与产量突破；开展了井壁煤岩径向循环载荷实验，通过CT扫描技术检测了煤岩裂缝形成与扩展；基于煤岩双孔隙结构、非均质性和孔隙多尺度特征，修正了径向循环载荷下煤岩损伤变量计算模型。(2)提出了径向水平井柔性筛管液压驱动下入方法，优化设计了完井管柱结构与配套工具，建立了管柱-液压耦合计算模型，以深部煤层径向水平井为算例，计算两种完井管柱结构的最大下入长度分别达到381 m、655 m,为径向井筛管完井提供技术指导。(3)提出了复杂煤体结构煤层水平井分段复合完井增透方法，数值模拟了循环冲击波辅助水力压裂煤层裂缝扩展规律，通过该技术使停产井增产至2 000 m³...     

吉木萨尔页岩油水平井JHW00421井钻完井关键技术

JHW00421井是吉木萨尔油田第1口超长水平段页岩油水平井,设计水平段长度3 027 m,面临钻进摩阻及扭矩大、井壁易失稳、井眼轨迹控制难度大、井眼清洁难度大、油层套管下入困难等诸多钻井难题。为攻克以上技术难题,开展了以下技术研究和现场实践:优化井身结构并将?244.5 mm技术套管下至A靶点以实现水平段专打;采用旋转导向工具对水平段轨迹进行精准控制并减小井眼曲折度;采用油水比85∶15的油基钻井液,降低长水平段井壁失稳风险、钻井管柱与井壁摩阻系数;基于水平井井筒清洁“传输带”理论,制定详细的井筒清洁技术方案以确保井筒“干净”;优选套管柱摩阻计算模型并合理选取摩阻系数,准确预测套管柱下入能力并优选下套管方案;采用多扶正器通井钻具组合、优化套管扶正器类型及安放位置以降低下套管阻力;采用油基冲洗型隔离液并优选注水泥参数来提高水平段固井质量。该井完钻井深5 830 m,实际完成水平段长度达3 100 m,水平段固井质量测井解释为优质,对今后同类超长水平段水平井设计和施工有借鉴和指导作用。     

吉木萨尔页岩油超长水平段水平井安全高效下套管技术

吉木萨尔油田属于典型的页岩油油藏,采用"水平井+体积压裂"开发方式。为了探索页岩油产能建设新模式,2019年在该油田开展了超长水平段水平井试验。其中,JHW00421井水平段长3 100.0 m,刷新了多项非常规油气水平井钻井纪录。为了降低超长水平段下套管难度和风险,对下套管技术方案做了诸多优化,主要包括套管柱下入能力预测分析、通井钻具组合设计、井筒清洁参数优选、套管扶正器选型与使用等。研究与实践表明,采用多扶正器通井钻具组合、较高的钻井液排量和钻柱转速能够提高通井和井筒清洁效果,为安全高效下套管创造条件;采用滚轮扶正器、整体式弹性扶正器并优化安装位置,能够有效降低长水平段下套管阻力。此外,若常规下套管技术难以满足要求时,建议采用漂浮下套管技术,慎用或不用"上提下冲操作"。该研究成果能够为超长水平段水平井钻完井设计与施工提供参考。     

渭北煤层气老井改造优化设计与实践

渭北煤层气田传统定向井和直井面临压裂改造效果差、单井产量低等生产难题,根据井网部署和煤层地质特点,提出了适合渭北煤层气老井改造的水平井布井方案。针对渭北煤层气田上部地层漏失、下部煤层埋深和厚度变化大、煤层易垮塌等水平井钻井难点,利用Petrel软件进行地质建模,准确标定煤层层位,通过Landmark钻井工程设计软件计算并精确建立了入靶井斜-靶前距-井眼狗腿度计算图表,实现不同地层倾角、厚度下的井眼轨迹优化设计;配套优选可循环微泡沫钻井液,解决上部地层漏失和煤层垮塌严重问题。现场应用表明,水平段位于煤层以上3 m范围,水平井全井段钻井液漏失量低,钻进速度快;同时通过集成应用分段压裂改造技术,水平井在主力11#煤层横向上可一次改造6口低效生产井,压裂缝网之间和井间干扰明显,有助于增大泄流面积,提高水平井单井产量。     

延川南煤层气田V形水平井组压裂技术

延川南煤层气田存在单井产气量低、生产成本高和投资回收期长的问题,为此,进行了煤层气V形水平井组压裂技术研究。在统计该气田已压裂井裂缝方位的基础上,预测待压裂井的裂缝方位,依据煤层厚度及2口水平井水平段的埋深与夹角设计裂缝位置及裂缝长度,并优选分段压裂工艺、压裂液、支撑剂及压裂参数,形成了延川南煤层气V形水平井组压裂技术。该压裂技术在延川南煤层气田3组V形水平井组进行了应用,累计压裂29段,平均每段用液量881 m3、加砂量49.4 m3,压裂成功率90%,平均产气量是定向井的6.18倍,投入产出比低于定向井。现场应用表明,煤层气V形水平井组压裂技术可以提高单井产气量,降低生产成本,缩短投资回收期。      

CB3-1双分支水平井钻井实践与认识

CB3-1井是长庆钻井总公司在长北气田承担的第一口双分支水平井,每一个分支设计水平段为2000m,钻探目的层为山西组山2段。文章介绍了该井井身剖面优化设计、套管开窗及裸眼侧钻等新技术,提出井眼轨迹控制、长裸眼段施工的技术措施及分支井所面临窗口再入等关键技术。总结出煤层段钻进的技术要点及适合长北区块的双分支水平井钻井液体系,PBL循环接头、AgitatorSub等先进井下工具的应用确保水平段穿越在最有价值的产层中,CB3-1井的开发对提高该区块的产能具有重要的作用。