涪陵页岩气田钻井提速集成技术应用研究

涪陵页岩气田江东区块焦页109平台存在钻头易失效、定向托压、浅层气等问题,影响二开钻井提速。总结分析了影响钻井速度的关键因素,综合集成提速技术,形成了二开钻井提速集成技术方案。通过钻头和螺杆研选,应用射流冲击器和水力振荡器,采用简易控压钻井设备,优化现场施工管理等措施,在焦页109-1井应用提速效果显著。二开钻井机械钻速较邻井同比提高46.40%,钻井周期缩短了31.69%。现场试验展示了钻井提速集成技术的提速提效潜力,在涪陵页岩气勘探开发中应用前景广阔。     

涪陵页岩气田水平井组优快钻井技术

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,与北美相比,涪陵地区地表条件、地质条件和页岩气储层特征更加复杂、储层埋藏更深,开发初期钻井机械钻速低、钻井周期长、成本高。为此开展了涪陵页岩气田水平井组优快钻井技术研究,形成了集水平井组钻井工程优化设计、水平井优快钻井技术、国产低成本油基钻井液、满足大型压裂要求的长水平段水平井固井技术、山地特点"井工厂"钻井技术以及绿色环保钻井技术为核心的页岩气水平井组优快钻井技术体系。在涪陵页岩气田推广应用了290口井,完井256口,平均单井机械钻速提高了182%,平均单井钻井周期缩短了55%,平均单井钻井成本降低了34%。为涪陵页岩气田年50亿m~3一期产能建设的顺利完成提供了强有力的技术支撑,对我国页岩气规模开发提供了重要的借鉴和引领作用。     

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。     

永页1井区深层页岩气优快钻井关键技术

四川盆地东南部永川页岩气田永页1井区构造整体为NE向长轴向斜,内部断层发育,地质条件和页岩气储层特征更加复杂、储层埋藏更深。开发初期钻井机械钻速低、钻井周期长。为此开展了永页1井区深层页岩气优快钻井关键技术研究,形成了井身结构优化设计、三维水平井轨迹设计与控制、钻头与钻井工艺优选、低密度防塌润滑钻井液技术、页岩气特色固井工艺技术为核心的深层页岩气水平井优快钻井技术体系。在永页1井区推广应用,平均单井机械钻速提高了60%,平均钻井周期缩短16%,工程质量优良。为永页1井区产能建设的顺利完成提供了强有力的技术支撑,对深层页岩气规模开发提供了重要的借鉴作用。     

延长陆相页岩气水平井提速技术研究

"延安国家级陆相页岩气示范区"已钻水平井存在机械钻速低、钻井周期较长等问题,直接影响陆相页岩气的低成本、高效勘探开发。提高机械钻速是缩短钻井周期、降低钻井成本的重要手段,也是优快钻井的直接体现。在分析了延安陆相页岩地层岩石力学特性的基础上,开展了优选钻头、优化钻井机械参数和水力参数等3个方面的研究,以增强钻头对地层的适应性、提升井眼清洁能力和提高机械钻速。最终形成了适合陆相页岩气水平井的钻井关键技术,并在示范区3口水平井进行了成功应用,钻井周期缩短11 d,水平段机械钻速提高120.08%,实现了陆相页岩气水平井的优快钻井,具有较好的推广价值。     

富县天然气井直井优快钻井技术优化与应用

为解决富县区块天然气井钻井机械钻速低、钻井周期长、井下复杂情况多等问题,开展了优快钻井技术研究。总结分析了富县气井钻井施工难点,通过岩石可钻性研究、岩屑滚动回收实验和处理剂筛选实验,同时结合现场应用,优选出各钻井参数。优选出一批能适应该区地层特征,耐磨性强,进尺效率高的钻头;优选钻具组合,采用转盘+螺杆的复合钻进方式;为保障井下安全,优选了钾铵基聚磺钻井液体系。现场应用表明,平均钻井周期由优化前80.96 d缩短至41.02 d,平均缩短39.94 d,缩短49.35%,井下事故复杂情况大大减少,为富县区块天然气井优快钻井提供了有力的技术支持。     

涪陵江东区块三维水平井优快钻井技术——以焦页91平台为例

涪陵二期建产区地质构造比一期更加复杂,目的层埋深更深,水平段倾角变化较大,这些客观因素造成钻井施工困难,钻井周期普遍延长。焦页91平台是部署在二期江东区块西南部的边缘井,地质条件复杂,钻井工程施工难度大。本文深入分析了该平台的第1口井焦页91-2HF井施工过程中遇到的复杂情况以及造成钻井周期长的主要原因,在后续2口井的施工过程中,针对第1口井出现的问题,采取改进堵漏措施,钻头、螺杆优选,优化井眼轨道,配套提速工具,提高钻井液性能,使用旋转导向工具等技术措施,精细施工,取得了良好的效果,钻头行程和机械钻速大幅提升,钻井周期大大缩短,为涪陵二期江东区块钻井施工提供了经验。     

水力振荡器在长宁威远区块页岩气水平井中的应用

长宁威远页岩气三维水平井钻井过程中摩阻扭矩大、托压严重,严重影响了页岩气勘探开发速度。水力振荡器能够使钻柱周期性振动,将钻柱静摩擦变为动摩擦,降低钻井过程中摩阻扭矩,保证钻头钻压的有效施加,提高机械钻速。为此,介绍了水力振荡器的工作原理和安装位置方法,并在现场推广应用,应用效果表明,水力振荡器加螺杆方式提速效果明显,可以部分替代水平段旋转导向,降低作业成本,提高页岩气勘探开发效益。     

涪陵页岩气田“绿色”钻井关键技术研究与实践

为最大限度地降低页岩气钻井对环境的影响,涪陵页岩气田通过钻井技术方案优化和现场实践探索,形成了涪陵页岩气"绿色"钻井关键技术。本文从页岩气水平井钻井工艺特点和涪陵地区自然环境特征入手,分析了涪陵地区页岩气钻井对环境的挑战,在此基础上构建了以油基钻井液回收利用、油基钻屑无害化处理、油改电、钻井设计与施工工艺优化以及"井工厂"钻井为核心的"绿色"钻井技术体系。该技术在涪陵页岩气田一期产建中推广应用,减少二氧化碳排放20.9万t,井场占地面积同比减少30%,做到了零污染、零排放。涪陵页岩气田"绿色"钻井技术的应用极大地降低了钻井作业对环境的影响,同时为国内页岩气钻井发挥了重要的示范和指导作用。     

充气钻井技术在油砂山油田的应用实践

柴达木盆地油砂山油田地质构造复杂,地层孔缝发育、压力系数低,常规泥浆钻井过程中漏失频繁、钻井周期长,严重制约了勘探开发效益。针对该地区钻井难点,进行了4口井充气钻井试验。试验结果表明,充气钻井能有效解决油砂山油田漏失地层钻井问题,并提高机械钻速,与常规泥浆钻井技术相比,平均节约堵漏时间6.32d,漏失量减少54.5%,机械钻速提高1.1倍。试验的成功,对该区块优快钻井技术的研究和推广应用具有指导意义。     

镇泾油田“优快钻井”的现状与潜力

结合镇泾油田钻井现状,系统介绍了主要钻井工程工艺技术措施,重点分析"优快钻井"面临的钻井井漏、井眼稳定、定向钻井工艺技术优化、钾胺基聚合物钻井液体系抗盐侵的维护处理、"压稳防漏固井"等技术难点,结合钻井实践提出"优快钻井"的技术措施与方案,对该地区钻井施工具有一定的参考意义。     

第一性原理思维法在页岩气革命中的实践与启示

我国油气对外依存度不断攀升,通过传统意义上的创新难以满足油气勘探开发大幅增产降本的要求,必须通过革命性、颠覆性的创新来破困突围。在页岩气革命中,基于第一性原理思维法,围绕提高控制储量和降低开发成本两大目标,创新了井工厂钻井、一趟钻钻井、超长水平段水平井钻井等颠覆性创新技术,使钻井周期和作业成本大幅降低,实现了我国首个大型页岩气田——涪陵页岩气田的高效开发。最后,笔者展望了第一性原理思维法在缝洞型碳酸盐岩油气藏和干热岩地热资源开发领域的创新应用,并指出运用第一性原理思维法是未来石油工程技术实现颠覆性创新的重要途径和方法。     

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。     

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。     

大港油田优快钻井配套技术研究

大港油田深井、超深井提速困难主要是由于馆陶组厚层底砾岩和沙河街组致密泥岩的岩石可钻性差、深部油气藏存在异常高温、高压现象,且钻井液具有高密度和高粘度的特点。为探索适合大港油田的深井、超深井优快钻井配套技术,结合滨深24-5-27井的钻井实例展开了研究。通过优选钻井液体系、应用精细控压钻井技术,以及高效PDC钻头+螺杆马达复合钻井技术,实现该井完钻井深4510 m,钻井周期36天,全井平均机械钻速为11.56m/h的快速钻井效果。研究结果表明,该井钻井周期的缩短主要得益于全井机械钻速的提高,以及生产组织的有序衔接和保证。相对所在区块的历史指标井,该井机械钻速提高15.27%,二开和三开的生产组织时间缩短31.68%,钻井周期缩短18.78%。该优快配套钻井技术可为大港油田高效开发深部油气藏提供工程技术保障。     

玛18井区定向井优快钻井技术研究

针对玛18井区三叠系上部白碱滩组漏失严重、三叠系下部地层均质性差、含不等径砾岩、机械钻速低的工程技术难点,开展了玛18井区定向井优快钻井技术研究。通过优化井身结构,优化井眼轨道,优选抗研磨、抗冲击PDc钻头,开展提速工具试验,形成玛18井区优快钻井技术。该技术在26口井进行了应用,施工周期控制在15d以内,平均节约工期7d以上。现场试验表明,玛18井区定向井优快钻井技术解决了该区域地层漏失问题,三叠系机械钻速得到有效提升,实现一趟钻钻完直井段、造斜段、稳斜段。     

控斜打快新实践——方23井钻进收获

方正区块是大庆油田的易斜区块之一,蕴含较大的资源潜力,是大庆油田重要的资源接替区。由于此区块地质构造复杂、地层倾角大、岩性变化大、岩石可钻性级值高以及钻井方式单一、技术措施不完善等因素的存在,井斜问题十分突出,机械钻速较低,严重制约了勘探开发步伐的加快以及钻井技术的快速发展。通过在方23井进行液动旋冲工具,有效提高了机械钻速,保证了井身质量,达到了优快钻井的目的。     

陵页岩气井新工具的应用与经济评价

涪陵地区页岩层蕴含着丰富的天然气资源,具有较大的开采前景。区块主要目的层为上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组下部页岩气层。上部泥页岩地层井壁稳定性差,地层承压能力低,溶洞发育、易坍塌、易漏失;海相沉积地层流体分布复杂,部分地层岩性变化大,可钻性差,机械钻速较低;采用丛式布井,水平井井眼轨迹复杂,靶前位移大,大井眼定向扭方位困难、托压严重。现场试验使用了旋转导向、扭力冲击器、旋冲马达、水力振荡器等新技术、新工具,大幅度提高机械钻速,缩短钻井周期,取得一定的经济效益。阐述了几种新技术和新工具的工作原理、现场应用情况,并对其经济效果进行了评价。     

涪陵页岩气井新工具的应用与经济评价

涪陵地区页岩层蕴含着丰富的天然气资源,具有较大的开采前景。区块主要目的层为上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组下部页岩气层。上部泥页岩地层井壁稳定性差,地层承压能力低,溶洞发育、易坍塌、易漏失;海相沉积地层流体分布复杂,部分地层岩性变化大,可钻性差,机械钻速较低;采用丛式布井,水平井井眼轨迹复杂,靶前位移大,大井眼定向扭方位困难、托压严重。现场试验使用了旋转导向、扭力冲击器、旋冲马达、水力振荡器等新技术、新工具,大幅度提高机械钻速,缩短钻井周期,取得一定的经济效益。阐述了几种新技术和新工具的工作原理、现场应用情况,并对其经济效果进行了评价。     

元坝地区超深井优快钻井关键技术及应用

元坝地区地质年代古老、研磨性强、可钻性差,同时深部地层压力系统复杂、密度窗口窄,钻进过程中容易出现漏、塌、斜、卡等复杂情况,机械钻速低、施工周期长,严重影响了元坝气田的勘探开发进程。首先深入分析了元坝地区不同地层岩性特点及复杂压力分布情况,通过开展气体钻井、液相控压钻井等钻井新技术的应用研究、TorkBuster扭力冲击器、孕镶金刚石钻头等新型破岩工具的现场试验,以及超深井固井技术的研发与应用,形成了适合元坝气田复杂地质条件的超深井优快钻井综合配套技术,对于今后元坝地区复杂超深井的钻井施工具有重要指导意义。