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。     

焦页非常规页岩气井优快钻井技术

重庆涪陵焦石坝地区上部地层岩性致密、研磨性强、可钻性差,长兴组浅层气活跃且含硫,三开水平段长、摩阻大、泥质页岩层易垮塌。钻井面临的突出问题是机械钻速低、井控难度大、钻井周期长。针对上述气藏钻井难点,重点从钻井工艺、维持井壁稳定以及钻井液方面进行分析,优化钻具结构、优选钻头选型、抑制井壁失稳以加快焦石坝区块钻井速度。"油基螺杆+高效PDC钻头"配合优质钻井液,经过焦页12平台4口井的实践应用,大大缩短了钻井周期,焦页12-4HF井创下了中石化集团公司非常规页岩气水平井最长水平段记录,提速效果显著。     

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。     

环保型合成基钻井液在长宁H6-6井成功应用

长宁H6平台“一场双机”工厂化现场被定为国家级页岩开发示范区示范点,利用合成基钻井液进行环保型钻探作业。钻探目的层为下古生界龙马溪底部L3主力气层,碳质含量高及脆性大,斜井段穿越L1、L2两段裂缝性主力气层,钻井液安全密度窗口范围0.04~0.06g/cm3,密度过高、斜井段裂缝性漏失,密度过低,水平段井壁失稳。属于典型的压力敏感地层。根据同平台已钻井经验,在长宁H6-6井三开斜井段及水平段成功应用了环保型合成基钻井液体系,该体系钻井液具有低毒环保、强抑制性、强封堵性和良好流变性能等特性,成功兼顾了清洁环保和压力敏感地层安全快速钻井双重标准化生产模式,为长宁页岩气的开发打下了坚实的技术基础。     

塔里木盆地顺北地区长裸眼钻井液技术

顺北地区超深井二开裸眼井段长超过5000 m。针对长裸眼井段水敏和膏质泥岩缩径阻卡、二叠系火成岩漏失和垮塌、高摩阻等技术难题,开展了钻井液体系配方优化研究。通过抑制性膨胀试验、抗盐降滤失剂优选试验、复合封堵剂屏蔽封堵试验以及复合润滑剂配比和降摩阻试验,研制了强抑制高封堵低摩阻钾胺基钻井液体系。室内试验表明,二叠系火成岩在该钻井液中的滚动回收率和线性膨胀率分别达到95.09%和1.86%,钻井液能够承受5%NaCl、2%CaSO_4和20%的钻屑污染。该钻井液体系在顺北1-2H井进行了现场试验,其长裸眼井段平均井径扩大率仅为13.55%,漏失量比顺北1-1H井降低了83.8%,复杂时间比顺北1-1H井减少了30.5 d。强抑制高封堵低摩阻钾胺基钻井液有效地解决了顺北地区长裸眼钻进技术难题,具有广阔的推广应用前景。     

新型水基钻井液体系在页岩气钻井中应用探讨

目前中国页岩气水平井水平段钻井主要使用油基钻井液,但油基岩屑处理费用昂贵,急需开发和应用一种具有环境保护特性的高性能水基钻井液体系。通过室内实验,优选出适合于水基钻井液的封堵剂、降失水剂等主要处理剂,进而研制出了钾铵基聚磺成膜钻井液体系配方,并进行了抗温性、润滑性、防塌抑制性、封堵性、抗污染性性能评价实验。结果表明:钾铵基聚磺钻井液流变性能良好,抗温可达150℃;润滑性能优良,具有较好的抗盐、抗钙污染性能和防漏封堵性能,防塌抑制性强。     

DY3-1HF常压页岩气水平井低成本钻井技术

DY3-1HF井是中石化西南油气分公司部署在丁山常压页岩气区的一口水平井,以钻探龙马溪组页岩气为目的,完钻井深4193m。该井钻进中面临浅表层裂缝发育易井漏、机械钻速慢、地层倾角大,轨迹控制难、页岩层水平段易垮塌等问题。针对上述情况,综合应用了井身结构优化、清水及低密度堵漏浆钻进、PDC+单弯螺杆复合钻井、强封堵油基钻井液、旋转导向钻井等钻井关键技术,结果表明,直井段最大井斜1.6°、浅表井漏可控、轨迹平滑、水平段长1591m、轨迹在目标层段中穿行、套管一次性下到位等指标均达设计要求,有效降低了钻井成本,为后续完井压裂等提供了合格井筒条件。通过对DY3-1HF井钻井关键技术实施效果分析,认为该井形成的常压页岩气水平井低成本钻井技术对本区或其它常压区域页岩气水平井具有借鉴作用。     

焦页197-4HF井油基钻井液技术

焦页197-4HF井是涪陵页岩气田平桥南区197平台的一口三开制大位移开发水平井。该井长水平段位于志留系龙马溪组页岩地层,在钻井施工中面临着极大挑战,一是长水平井段易形成岩屑床,扭矩摩阻大;二是页岩易水化膨胀,造成井壁失稳;三是页岩地层微裂隙发育,钻井液滤失量大。为保证钻井施工正常进行,前期通过室内对比实验,优选出了合适油基钻井液配方。现场使用情况表明,优选出的钻井液配方完全满足现场施工要求,安全顺利地完成了三开长水平段作业。     

油基钻井液维护处理技术研究

油基钻井液虽然存在成本高、污染环境等问题。但由于其具有强抑制性、强耐温性、强润滑性等特性,在长水平段水平井及页岩气井等特殊工艺井施工过程中,仍是首先考虑的钻井液体系。相对于水基钻井液,油基钻井液的维护与处理更为复杂,以下着重从钻井液的碱度、氯化钙含量、高温高压滤失性和电稳定性等几个方面进行介绍,揭示不同情况下油基钻井液的维护处理过程,以期为钻井施工人员提供技术参考。     

松辽盆地中上部水敏性地层高密度油基钻井液研究

松辽盆地中上部泥岩地层长水平段水平井钻进时,井壁失稳严重,高密度钻井液体系流变性控制困难、携岩能力不足。为此,在深入分析钻井液技术难点的基础上,优化了封堵材料粒径级配,优选了可有效改善高固相含量体系流变特性的润湿剂,形成了一套强封堵、高触变的高密度油基钻井液体系。室内实验结果表明,该体系最高密度可达1.80kg/L,破乳电压在800V以上,可抗20%岩屑侵和15%盐水侵,高温高压条件下低粘高切。在6口水平井现场应用过程中,未发生井壁垮塌、卡钻等复杂,下套管一次性到底,其中D1-G1井平均井径扩大率仅为8.4%,D1-G2井三开平均机械钻速可达19.75m/h,取得了良好的现场应用效果。研究表明,该油基钻井液能够保证松辽盆地中上部水敏性地层长水平段水平井的井壁稳定性和井眼清洁,满足高效钻井需求。     

低油水比油基钻井液在保页3井的应用

为了解决油基钻井液成本高、钻屑含油量高、后期环保处理难度大等技术难题,加快页岩气的开发进度,缓解油气资源短缺局面,通过室内实验,成功研制出了一套低油水比油基钻井液体系。该体系具有良好的流变性、电稳定性和抑制性,滤失量低,能有效地保护井壁稳定,降低摩阻和扭矩,降低钻井液使用成本。经过在保页3井的应用,满足了现场的施工要求,保证了井下安全。     

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。     

新型聚合物防塌堵漏BPEM钻井液研究与现场应用

针对锦州25-1S油田钻井过程中发生馆陶组底部砾岩段易塌易漏问题,通过加入新型生物聚合物 BP-1,提高在用PEM钻井液体系的封堵及抑制性能。室内试验表明新型BPEM钻井液封堵降滤失性能、抑制性能比原体系提高50%以上,储层保护性能提高10%以上,渗透率恢复值达到90%以上。新型钻井液在 A28井和 A46井应用过程中全井段无漏失现象发生,封堵防漏效果明显,钻井时效提高了50%。     

焦石坝地区中深层防漏堵漏技术研究及应用

涪陵页岩气国家示范区在开发过程中遇到的主要问题是井漏,通过分析近5年的井漏资料,结果表明中深层井漏主要的分布地层韩家店、小河坝组,以裂缝漏失居多,大多是以诱导性漏失为主,采用胺基硅醇-纳米乳液强抑制强封堵钻井液技术,并且保持钻井液较低的密度和低粘低切流型,起到较好的防漏堵漏效果。     

北部湾盆地全油基钻井液技术研究与应用

南海西部北部湾海域地质构造复杂,一直以来是钻完井事故的多发区。面对边际油田开发难度的不断增加,针对该海域涠洲组易垮塌、断层多、易井漏、易发生卡钻和储保难度大等特征,通过室内配伍实验,分析各材料加量比例,确定配方,形成了一套新型全油基钻井液体系。通过现场应用表明,与常规油基钻井液对比,全油基钻井液具有更强的封堵能力和抑制性,润滑性能好,抗污染能力强,井眼清洁好,储层保护效果好,有效提高机械钻速,解决了传统强封堵油基钻井液体系出现的诸多问题,达到了综合提速的效果。     

顺北1-2H井二开长裸眼井筒强化技术

顺北1-2H井是中石化西北油田分公司顺北区块的一口超深水平井,该井采用四开制井身结构,二开裸眼段长达5060m,三叠系、志留系等泥页岩地层与二叠系火成岩地层共存,井壁稳定与井漏矛盾十分突出。针对上述问题,分析了泥页岩全岩及粘土矿物组成、微裂缝大小及火成岩组成、厚度与漏失特征。研究表明,三叠系与志留系均为硬脆性泥页岩,微裂缝缝宽1~4μm;二叠系火成岩地层多尺度裂隙发育,宏观裂缝0.5~2mm部分充填,微孔裂缝2~3μm;微裂隙的存在是井壁失稳和井漏的主要原因。因此,优选了纳微米封堵剂、纳米乳液、多软化点沥青等封堵材料,构建了强抑制强封堵钾胺基聚磺钻井液体系。现场应用表明,该钻井液体系能够有效预防泥页岩地层井壁失稳与二叠系地层漏失,确保了该井5060m裸眼段电测及下套管一次到位,井身质量达到优良标准,且漏失量比顺北1-1H井大幅下降。     

深层水平井水基钻井液体系优选

环境污染日趋严重,深层水平井油基钻井液体系已全面停止使用,为跟上深层水平井勘探的步伐,需要研发出一套适应深层水平井的环保型水基钻井液。该体系根据大庆地区地层情况,在深层水平井有机硅聚磺钻井液体系的基础上进行配方优化,具有抗温性高、润滑能力强、防塌效果好、性能稳定的优点,在汪深1-平4井、汪深1-5井、徐深6-平2井试验并推广应用,成功完成了油基钻井液的替代作用,为解决环保问题做出了显著贡献。     

油基钻井液在塔中顺托果勒区块的应用

中石化西北油田分公司塔中地区顺托果勒低隆顺托Ⅰ号断裂带下盘构造含油气,主要目的层为志留系柯坪塔格组,柯坪塔格组存在大段强水敏性泥岩段,水基钻井液在钻进强水敏性地层时会造成井壁掉块、失稳坍塌等复杂问题,油基钻井液因其连续项为油,高温高压失水低至2mL,抑制性强、润滑性好,可很好解决强水敏性泥岩地层钻进难题。介绍了油基钻井液的特点及油基钻井液体系的基本配方,室内评价了油基钻井液的性能,重点阐述了油基钻井液体系在XXX井、XXX井的现场应用情况。     

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。     

高密度油基钻井液体系优选及其在页岩气水平井的应用

为解决威远-长宁地区泥页岩地层井壁失稳、井眼清洁等问题,通过试验优选出适用于高密度油基钻井液体系使用的乳化剂、有机土和降滤失剂等处理剂;通过正交试验设计确定出一种适用于威远-长宁地区页岩气长短水平井使用的高密度油基钻井液体系。其最终配方比例为:5%主乳化剂+2.0%辅乳化剂+2.0%润湿剂+5%降滤失剂+2%有机土+3%CaO、油水比80∶20(25%CaCl_2水溶液)。对其性能进行评价,结果表明该体系可加重密度至2.2 g/cm~3,加重后性能稳定,可抗水污染达9%,抗岩屑污染至18%,具有较好的抗污染性能,页岩回收率95.11%,抑制性能好,乳化性能稳定。现场应用表明:高密度油基钻井液满足威204H37-8井页岩气水平井钻井施工需求,全井性能良好,无井漏,井径规则,测井未见异常,顺利完钻。