页岩气钻完井技术现状及难点分析

页岩气勘探开发在中国刚刚起步,缺乏相关技术经验。为此,介绍了国外页岩气钻完井技术现状及最新进展。国外页岩气开发先后经历了直井、单支水平井、多分支水平井、丛式井、丛式水平井钻井（PAD水平井）的发展历程;目前水平井已成为页岩气开发的主要钻井方式,页岩气水平井钻井要考虑其成本,垂直井段的深度不超过3 000 m,水平井段的长度介于500～2 500 m;PAD水平井钻井利用一个钻井平台作为钻井点,先后钻多口水平井,可以降低成本、节约时间,是比较新的页岩气钻井技术;页岩气固井主要采用泡沫水泥固井技术,完井方式以套管固井后射孔完井为主。在综合分析国外页岩气钻完井技术及钻完井难点的基础上,指出国内页岩气钻井应着力解决在保持井壁稳定、预防事故、降低钻井成本、研发配套仪器和优选钻井液配方等方面存在的问题。     

页岩气钻完井工程技术现状

介绍了页岩气的性质、特点及全球分布情况,针对页岩气储层物性差、开采难度大的特点,重点介绍了北美页岩气开采过程中所采用的水平井钻井技术、特殊的完井工艺以及水力压裂等储层改造技术。通过文献调研得知,美国页岩气勘探开发已进入商业化模式,集成应用了先进的钻完井技术和井下工具。我国页岩气地质储量丰富,但是勘探开发技术尚在探索起步阶段,需要克服的困难还很多。文章借鉴国外先进页岩气钻完井技术,结合国内现有技术,提出适合我国页岩气勘探开发的理论依据和技术思路。     

焦页 2-5HF长水平井钻完井关键技术

长水平井提高单井产量是页岩气开发的发展趋势,涪陵页岩气田开发调整阶段将超长水平井作为增产提效的主要措施之一,在焦石坝主体区块焦页2平台进行了试验。钻井实践表明,随着水平段的延伸,同比常规水平井,超长水平井井眼摩阻扭矩增大、循环压耗升高以及井筒钻屑量增多,轨迹控制及套管下入难度增大,井眼防碰压力更大,易形成岩屑床,钻压传递困难,钻具易疲劳损坏。针对技术难题,通过低摩阻轨迹优化设计。井眼防碰扭描方法、导向技术优选及轨迹控制、井眼净化、钻具优选、套管下入等技术研究,解决了施工中的技术难题,焦页2-5HF长水平井顺利完井,水平段3065m,生产套管顺利下至预计井深,为国内超长水平井钻完井提供了经验。     

页岩气水平井钻完井关键技术分析

页岩气的开发是一个庞大的系统工程,水平井技术是开发页岩气的核心技术之一。从页岩气的储层特征入手,分析了水平井在开发页岩气中应用的巨大优势,包括能够充分利用页岩层天然裂缝、利于后期压裂增产、具有成本效益优势等。阐述了页岩气水平井方位优选、井身结构设计、轨迹控制、钻井液体系、完井技术和钻头优选等关键技术。通过对比国内外页岩气开发状况,认为开发我国页岩气,水平井应作为最优选择,并且由于页岩气藏的独特性,需要在学习借鉴的基础上,开发出一套适合国内各种储层的水平井技术。还对我国页岩气水平井钻井开发工程中可能遇到的问题和挑战,提出了具体建议。     

页岩气长水平段水平井钻完井关键技术

针对长水平段水平井钻完井依然存在井壁稳定风险,钻进过程中摩阻、扭矩高,下套管载荷不足等问题。采用井身设计结构、轨道剖面优化设计,轨迹控制中提高复合钻进比列,结合油基钻井液、固完井工具等技术应用,实现3500m长水段水平井钻完井施工。     

辽河油田水平井钻完井技术

本文回顾了辽河油田水平井钻井技术的发展情况，总结了逐步形成的特色水平井钻完井工艺技术进展，指出了目前辽河油田水平井技术发展面临的新问题及制约水平井技术发展的瓶颈技术，提出了当前水平井钻完井技术急需解决的一些问题。     

深水钻完井工程设计要点分析

深水钻完井工程设计存在水文地质条件恶劣、作业成本高昂等一系列设计难点,这在一定程度上制约着我国深水油气田开发的进程。基于钻完井工程设计的流程及特点,以南海某深水油田的钻完井设计方案为例,选择井眼轨迹及井身结构设计、工作液设计、钻柱及钻具组合设计、井控工艺设计等主要的钻完井工程设计部分,进行了设计理念以及设计结果的分析。得出了深水钻完井工程设计适宜采用的关键技术以及基本设计思路,提出了简化井身结构、简化钻具组合、注重浅层气井控、采用批次作业等针对性的设计建议,能够为深水钻完井工程设计提供有益借鉴。     

页岩气水平井完井压裂技术综述

页岩气藏是一种超低渗透非常规储藏,水平井完井和压裂技术是页岩气获得工业性开发的关键。综述了几种页岩气水平井的完井方式,包括笼统压裂完井、限流压裂完井、套管固井多级压裂和裸眼多级压裂完井,揭示了裸眼井多级压裂具有更优的增产特性,介绍了减阻水压裂相关的液体体系、支撑剂和施工工艺,指出我国在今后的页岩气开发中应加强水平井裸眼多级压裂技术的研发。     

松南气田火山岩气藏水平井钻完井关键技术研究

松南气田是中石化正在进行产能建设的重要气田,目前正采用水平井技术进行整体开发。该气田地质情况非常复杂,上部易缩径、掉块、垮塌并含有浅层气,下部地层坚硬、研磨性强、地温梯度高并含有水层;主力储层为火山岩,孔洞是主要的储集空间和储集类型,裂缝是沟通孔隙的渗流通道,易漏失、易污染并含二氧化碳。复杂的地质条件,给该气田施工水平井带来了钻井效率低、储层易污染、轨迹控制难度大、钻井液性能难维护、完井工艺复杂等难题。通过技术攻关,目前已成功钻成两口高产水平井。文章详细介绍了松南气田施工水平井的主要技术难点及关键技术。
     

长宁页岩气超长水平段水平井钻井完井关键技术

为了解决长宁区块页岩气超长水平段水平井机械钻速低、钻井周期长和井下安全风险高等技术难点,通过理论分析和软件模拟计算,优化了井眼轨道,优选了钻井设备和套管下入方式,并制定了减振提速、防漏堵漏等降低和消减井下安全风险的技术措施,形成了长宁页岩气超长水平段水平井安全高效钻井完井关键技术。该技术在长宁区块3口超长水平段水平井进行了试验,3口井钻井和完井过程中均未发生井下故障,与未应用该技术的邻井相比,机械钻速提高了2.5%,钻井周期缩短了16.9%。这表明,该技术可以解决长宁区块页岩气超长水平段水平井钻井完井存在的技术难点,满足长宁区块安全高效钻井完井需求,可以在该区块进行推广。      

海洋深水钻井完井液关键技术研究

主要研究了海洋深水钻井完井液关键技术及其应用。深水钻井的完井液在井壁稳定、钻头清洗、油气井壁封堵等方面起着非常重要的作用。文章介绍了完井液的组成、性质及其影响因素,并探讨了完井液的选用、设计、优化等关键技术。同时,文章还讨论了完井液的环保性、安全性等问题,为海洋深水钻井工程提供了重要的参考。     

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。      

页岩气分段压裂完井工具初探

国外用于页岩气的水平井水力多段压裂技术比较成熟,采用其多段压裂工具勘探开发成本相对较高,而我国至今还没有形成成熟技术。简要介绍了国外具有代表性的威德福、哈利伯顿和贝克休斯公司用于页岩气井裸眼多级分段压裂相关工具及案例,并针对我国油气田的现状,设计了1趟管柱多级分段压裂系统方案。该方案采用自膨胀式封隔器+投球滑套的方式,管柱选用114.3 mm套管,此种完井方式相对于套管固井后再分段压裂的方式可大幅节约成本。试验结果表明,采用自膨胀封隔器完全可以满足国内页岩气开发的需求,多级分段压裂系统有望对国内页岩气水平井多段压裂的发展起到一定的促进作用。     

鄂西渝东页岩气水平井钻井技术探讨

地处鄂西渝东的涪陵、焦石坝区块目前已成为江汉油田乃至中石化非常规油气开发的主战场。针对页岩气水平井施工存在的诸如长水平段摩阻扭矩大、地层易漏失及油基钻井液驱替效率低等技术难题,采用了具有先进水平的旋转导向钻井、地层提承压和干法固井等技术,有效的解决了施工难题,实现了长水平段的稳斜钻进,提高了水平段的延伸能力。为页岩气水平井钻井积累了经验。     

国内外钻完井技术新进展

页岩气、致密油/页岩油、致密气、深水、极地等的勘探开发活动推动了全球钻完井活动持续回升,促进了水平井、工厂化作业等钻井技术,以及快速移动钻机、深水钻机、极地钻机等钻井装备的快速发展。国外近年来在高效起下钻机和高运移性钻机,复合钻头、微芯钻头及高效辅助破岩工具,井下实时大容量信息高速上传,实现造斜段和水平段一趟钻的高造斜率旋转导向技术,可折叠连续管,钻井远程传输与实时优化,连续循环系统,控压钻井,高温油基钻井液、新型水基钻井液和新型堵漏技术等方面取得显著进展。国内在万米钻机及配套装备、MWD/LWD/EMWD/近钻头地质导向系统、连续管技术与装备、控压钻井、垂直钻井、随钻温度压力测试等方面也实现重要突破,推动了钻井技术与装备不断进步。     

多元醇钻井液：控制Sobhasan油田钻完井过程中复杂情况的新方法

Sobhsan油田是印度石油天然气公司Mehsana Asset区块最老的油田之一,它有多个油层.作为一个开发后期油田,储层压力系数已降到0.7.这些衰竭产层中间有夹层,由高压页岩层(压力系数为1.18～1.20)和厚且易破碎的煤层组成.在这种压力范围内,用常规钻井液钻"S"型井经常发生压差卡钻和煤层坍塌事故,在完井作业中经常发生测井失败的现象.本文描述了如何应用特制的多元醇钻井液减少井下复杂情况的发生,改进钻井作业.多元醇钻井液的显著优点在于节省钻时、保持安全规则井眼、减少扭矩和拉压、防止压差黏附卡钻,确保顺利进行测井作业.     

南海西江大位移井钻完井工艺分析研究

南海西江大位移井工程是国内海洋石油开发方案中的一个成功模式,为高效开发海洋边际油田闯出了一条新路。以南海西江已钻6口大位移井的工程资料为基础,结合有关的理论分析与科学计算结果,深入分析和总结了南海西江大位移井钻井与完井工艺的技术特点和成功经验,主要研究内容:井身剖面及井身结构设计,井下扭矩/摩扭预测与控制,井眼轨迹导向控制,井壁稳定与井眼清洁,下套管作业,钻头选型以及相应的完井与诱喷等工艺。这套钻完井工艺,不仅具有科学的理论依据,而且经过现场应用,验证了其具有重要的参考价值。     

美国页岩气勘探开发关键技术

近10年来,随着新技术的推广应用,美国页岩气产量迅速增长,目前已经占到天然气总产量的13%～15%。总结了美国页岩气开发取得如此大的成就的原因,介绍了以下几项关键技术:前期的页岩气藏分析、地层评价、岩石机械特性地质力学分析、中期的钻井技术、完井技术以及后期的压裂增产技术,其中压裂技术方面又分别介绍了清水压裂技术、重复压裂技术、水平井分段压裂技术以及同步压裂技术。美国页岩气勘探开发的这些关键技术将对国内页岩气的开发有一定的借鉴意义。     

致密砂岩储层高效钻完井液体系优化

致密砂岩储层敏感性较强,为防止钻完井过程钻井液及完井液进地层后产生的储层损害,探讨隐形酸完井液相关特点,通过室内试验评价了隐形酸完井液体系总体效果,根据现场修井过程采用的淡水+5%KCl体系完井液体系,利用岩心实验分析了水锁效应,证实了现场完井液体系存在严重的水锁效应。加入防水锁剂PF-FC,能有效解决水锁效应,降低储层伤害。     

全过程欠平衡钻完井技术

从储层保护角度,阐释了实施全过程欠平衡钻、完井的意义。从工艺角度给出了实现全过程欠平衡钻井、完井所需要的关键装备,同时提供了实现钻进、起下钻、测井、完井等作业条件,保持井筒欠平衡状态的工艺方法。文中,介绍了近年应用全过程欠平衡钻井技术在新疆油田克拉美丽气田取得的发现、保护效果。最后,对全过程欠平衡工艺在油田应用与推广给出了认识与建议。