威荣深层页岩气连续油管高压扫塞通井技术

目前深层页岩气井普遍采用可溶桥塞进行封隔以实现储层分段改造,受桥塞不溶解物、岩屑、地层出砂等因素影响,压裂后排液时还需进行连续油管带压扫塞通井以确保井筒清洁。威荣深层页岩气井压裂后连续油管扫塞通井面临井口压力高、沉砂、桥塞不溶物等工况,易导致卡钻、爆管等复杂情况,影响作业安全和时效。为解决上述问题,文章开展了连续油管高压扫塞通井难点分析、工具及管柱结构优化、工作液体系优化、连续油管扫塞及配套技术优化等方面的研究,形成了满足威荣深层页岩气井的连续油管高压扫塞通井关键技术和配套工艺措施。该技术在威荣区块现场应用10余井次,安全快速地实现了压裂后的井筒清洁,缩短了扫塞通井的时间,提高了扫塞通井作业效率,为威荣深层页岩气安全高效开发提供了技术支撑,可在类似深层页岩气井推广应用。     

威远区块页岩气排采除砂工艺分析

页岩气藏目前主要采用水平井完井和桥塞分段大型水力加砂压裂的工艺进行开发,压裂砂堵泄压、压裂后排液和钻磨桥塞过程中均存在大量出砂工况,高压流体携带固相颗粒及砂粒,堵塞地面流程或井筒,造成设备管线冲蚀,严重影响排液的连续性和安全性。文章在系统分析页岩气井返排自身特点和存在的主要技术难点的基础上,优化页岩气井地面返排测试流程设计,研发配套了一系列地面返排除砂装备,并开展相关的工艺技术研究,最终形成一套以除砂器为中心的针对页岩气井的地面除砂技术与配套装备,运用该技术圆满的完成了多口页岩气井的地面除砂作业,效果显著。     

连续油管光纤测井技术及其在页岩气井中的应用

水平井复合桥塞分段压裂是国内页岩气井的主要开发方式,由于页岩气井快优钻井造成的井眼轨迹及井深结构的特殊性、钻塞结束后井筒内残留部分桥塞碎屑、水平段多相流的复杂性等,常规产出剖面测井技术难以满足页岩气井的测试要求。针对页岩气井数量众多,钻塞后井筒金属碎屑较多的特性,测井前利用强磁打捞器进行打捞兼通井以提高施工成功率,采用连续油管内穿光纤并下挂流体扫描成像测井仪FSI 的工艺进行产气剖面测井,能得到较真实的产气产液剖面、各射孔簇产气产液贡献,可以有效评价各级压裂效果。连续油管光纤测井方法在页岩气井中的应用前景良好。     

四川页岩气井压裂用桥塞技术及泵送作业分析

泵送分簇射孔和分段压裂技术目前已广泛应用于页岩气、致密油气等非常规油气水平井开发中,其中桥塞暂时封堵技术是实现水平井分段压裂的关键技术之一。 文章基于分簇射孔与桥塞联作技术原理,重点阐述了在四川地区页岩气井分段压裂中所采用的桥塞技术,包括易钻复合桥塞、大通径免钻桥塞和可溶桥塞,总结分析
了三类桥塞的技术特点与优势。以目前四川盆地页岩气井采用的Φ139.7mm套管（内径114.3）为例,模拟计算并分析了桥塞外径分别为100mm,105mm和110mm时,与泵送排量、液体对管串冲击力的关系,最后提出了选择合适桥塞以实现泵送作业安全的相关建议。     

连续油管钻塞技术在GD14H井的实践及认识

电缆复合桥塞封层+射孔分段压裂联作技术是国内外非常规油气藏水平井分段改造开发的主体技术。受井身结构及压裂施工的影响,桥塞中途坐封或放喷过程中砂埋桥塞都会严重影响水平井的正常施工或生产。利用连续油管安全、高效的钻磨掉井筒内桥塞成为恢复全通径井筒的关键。为此,文章通过对连续油管钻磨桥塞工艺技术特点的分析,优选了连续油管钻磨桥塞井下工具串、研发了钻磨液配方、优化了钻磨参数、创新采用反循环打捞篮对钻屑进行了二次处理,并在大港油田GD14H井进行现场应用。应用结果表明,该技术具有施工周期短、钻磨效率高、井筒清理效果好等优点,具有一定的推广应用价值。     

水平井筒机械隔离分段压裂技术

低渗透油田水平井分段压裂是提高单井产量最有效的手段之一,其关键在于水平井筒的隔离技术;采用机械工具隔离井筒必须安全、可靠,以保证分段压裂施工的顺利进行。针对水平井井身结构特点,采用可捞式桥塞隔离井筒,对塞平5井等两口井进行了水平井机械隔离分段压裂试验。现场应用表明,桥塞对水平井筒的封隔有效、可靠,能够保证形成相互独立的裂缝系统;封隔工具性能良好、操作简单,桥塞坐封、释放、打捞、解封均一次成功,填补了国内水平井筒机械隔离分段压裂技术的空白。     

长宁地区页岩气井出砂原因分析初探

目前长宁地区主体采用大通径桥塞分段压裂工具,压裂完成后不能实现井筒全通径。该地区页岩气井地层出砂较为普遍,除砂手段单一,只能通过连续油管井下冲砂来解除井筒堵塞,该项作业成本高,井下风险大。通过对页岩储层物性、页岩压裂模式、压裂液体系、返排制度适应性等分析表明：页岩气井地层出砂与储层岩石特征、大排量大液量滑溜水加砂压裂模式、压裂后返排制度有关,统计发现,页岩气井出砂量与该井胶液使用量存在一定的相关关系。提出了采用纤维防砂工艺、延长小直径油嘴排液时间、确保胶液在储层中彻底破胶等方式来防止和控制地层出砂,为后期页岩气井出砂防治、页岩气规模效益开发提供了技术支撑。     

气井水力旋转射流清砂技术及其应用

在不同阶段、不同井况的井筒清洁施工作业中,虽然现有的常规水力冲砂、机械捞砂、化学解堵3大类井筒清洁技术取得了较好的应用效果,但由于各项工艺技术和工具自身的局限性,不能完全满足目前低压气井清砂作业的需要。为此,研制了带整体式旋转喷头和具有滤水、防挂卡功能的大直径沉砂筒的水力旋转射流清砂工具,形成了低压气井水力旋转射流清砂工艺技术。现场应用结果表明：在井下建立了局部循环,漏失量小,对产层回压小;作业管柱不受限制;沉砂筒长度可根据需要任意组合,一次捞获量大;能彻底清洁井筒和近井地带产层裂缝,从根本上解决了井下沉积物的堵塞问题。     

复杂页岩气井无限级砂塞分段压裂先导性试验

滇黔北昭通页岩气示范区YSA井钻遇断层且存在3个水平井眼,考虑到压裂过程中可能产生套管变形等复杂问题,不宜采用常规的桥塞分段工艺,因此开展了连续油管无限级砂塞分段工艺进行分段压裂。该工艺分段数不受井筒条件限制,分段方式以砂塞封隔分段代替了常规的桥塞分段,配套的新型工具只需起下1次连续油管就能完成单段的冲砂、填砂和多簇喷砂射孔作业,整个施工过程中井筒全通径,能有效应对页岩气井套管变形对压裂施工的影响。YSA井在发生套管变形的情况下完成了13级分段压裂,解决了由于套管变形而无法使用桥塞分段的难题,压后测试产量达11.3×104 m3/d,增产效果显著。该工艺的成功应用为我国页岩气井提供了一种新的分段改造手段。     

可溶桥塞与分簇射孔联作技术在页岩气水平井的应用

桥塞是页岩气水平井分段压裂开发中一项重要的暂封工具。文章介绍了分簇射孔与桥塞联作基本原理及国外三种先进的可溶桥塞,重点阐述了可溶桥塞具有的自动可溶解、无需连续油管钻磨桥塞且保持井筒全通径、经济时效性高等技术特点和优势。基于X井的基本井况,进行了可溶桥塞与坐封工具优选,管串设计与泵送排量模拟等设计工作,在该井进行了25个可溶桥塞的应用,均一次坐封成功并顺利完成坐封段的压裂改造。通过现场作业情况表明了可溶桥塞坐封可靠,暂堵效果良好,满足深井长水平段分段压裂的要求,在页岩气水平井开发中具有重要的推广应用价值。     

四川盆地页岩气水平井分段压裂技术系列国产化研究及应用

随着四川盆地页岩气勘探开发的持续深入,实施水平井分段压裂改造已成为页岩气这种非常规气藏有效开发的必要手段。针对四川长宁—威远国家级页岩气示范区水平井储层特点,结合套管固井完井方式,通过开展自主攻关与现场试验,在页岩气水平井压裂改造方面逐步形成了一套完整的技术系列,包括:新型复合桥塞分段工具、高效降阻滑溜水体系、优化分段设计技术、体积压裂工艺、连续油管钻磨技术、连续混配、连续供砂、连续作业技术、返排液重复利用技术等,从而实现了页岩气水平井储层改造的最优化体积和效果。应用结果表明:自主研发的页岩气水平井复合桥塞优化分段、滑溜水体积压裂工艺及工程配套技术,能够有效提高工程时效和增加井口产能,为页岩气水平井规模效益开发提供了技术保障,为下一步四川盆地页岩气工厂化压裂的实施提供了技术支撑。     

元坝气田HF-1陆相深层页岩气井分段压裂技术及效果

陆相深层页岩储层的改造难度比普通浅层页岩储层更大,其主要的改造措施是以水平井加上大型分段压裂为主。元页HF-1井便是四川盆地元坝气田的1口陆相超深页岩气水平探井,完钻斜深4 982m,垂深3 661.80m。为此,在分析陆相超深页岩储层改造技术难点和试验研究的基础上,优选出一套适用于本井储层改造的技术方案:采用自主研发的复合压裂液和压裂工艺技术,进行大排量、高砂比、大砂量、多级可钻式桥塞封隔分段压裂改造。除第一段采用连续油管射孔、光套管压裂外,后续各段均采用地面泵送"电缆+射孔枪+可钻桥塞"工具串,入井至预定位置,电缆点火座封、桥塞丢手后上提射孔枪至射孔位置进行射孔,随后进行分段压裂,施工结束后快速钻掉桥塞进行测试。现场实践结果表明:超深页岩气储层压裂达到了"一天两段压裂"的目的,刷新了施工排量最大、单段加砂量最大、平均砂比最高、钻塞时间最短等17项国内页岩油气井压裂作业施工技术指标。该井的储层改造成功为以后国内深层页岩气水平井实施大型分段压裂改造积累了技术及现场施工经验。     

龙马溪页岩井壁失稳机理及高性能水基钻井液技术

目前长水平井段井壁失稳问题仍是制约国内外页岩气资源钻探开发的重大工程技术难题。为解决龙马溪组页岩长水平井段的井壁失稳问题,采用X射线衍射分析、氦气孔隙体积测试、高压压汞测试、高分辨率场发射扫描电镜、CT扫描、岩石连续刻划强度等实验,分析了龙马溪组页岩微观组构特征及理化特性,探讨了微观组构特征、理化特性对龙马溪组页岩井壁稳定的影响。研究表明:龙马溪页岩富含脆性矿物,黏土矿物以伊蒙混层为主,微纳米孔隙发育,微裂隙呈缝状、近平行分布,敏感性矿物的存在及其层理、微裂缝发育是导致页岩井壁失稳的主要内在因素。为此,针对性地提出了多元协同稳定井壁水基钻井液防塌技术对策,即"强化封堵-适度抑制-合理密度-高效润滑"。应用该技术对策构建了高性能水基钻井液优化配方,评价表明,该体系有较好的封堵性和抑制裂缝扩展的能力。该体系在黄金坝区块2口井三开进行了现场试验。现场试验结果表明,该体系较好地解决了页岩长水平井段的井壁失稳和水平段摩阻较大的问题,为中国采用水基钻井液技术高效钻探开发页岩气资源提供了新的思路及经验。      

可捞式桥塞在水平井分段隔离压裂上的应用

针对国内各油田主要采用填砂+液体胶塞、限流法分段或合压裂工艺进行水平井分段压裂存在的问题,开展了机械桥塞隔离井筒试验。桥塞胶筒主要由内胶筒、端部接头、骨架心子、外胶筒组成。水平井机械隔离分段压裂管柱分为3类,分别是桥塞传送坐封、桥塞打捞和压裂管柱。坐封桥塞管柱结构为丝堵(单流阀)+液压释放工具+油管,桥塞打捞管柱结构为JAY型回收工具+液压扶正器+油管,压裂管柱结构为喷砂器+油管+封隔器+水力锚+油管+井口。2口井压裂施工数据和桥塞打捞作业中可看出桥塞没有漏失和移位现象,说明桥塞起到了良好的封堵隔离作用。     

页岩气井连续油管辅助压裂试气技术

目前国内页岩气开发中已普遍使用连续油管,但使用中连续油管挤毁、变形、自锁、钻磨效率低和井下工具遇卡、落井等问题时有发生。针对这些问题,对国内外相关技术与理论进行了调研分析,选取了高性能小尺寸的井下工具复合式连接器、防脱式螺杆钻具、五翼凹底磨鞋、水力振荡器和打捞加速器等,并通过不断改进施工工艺,形成了适合国内页岩气开发的连续油管铺助压裂试气集成技术,包括长水平段连续油管下桥塞技术、长水平段连续油管钻复合桥塞技术、长水平段连续油管射孔技术和长水平段连续油管打捞冲砂技术等。现场应用表明,应用上述集成技术后,单只桥塞的纯钻塞时间由70 min缩短至40 min,单井钻塞周期由9 d缩短至5 d,桥塞钻除率由97%升至100%;射孔时未发生油管挤毁现象;打捞一次成功率及连续油管坐封桥塞一次成功率均达到100%。研究表明,该集成技术可有效提高页岩气井压裂试气成功率。      

四川盆地深层页岩气水平井优快钻井技术——以泸203井为例

泸203井是中国石油天然气集团有限公司部署在四川盆地南部泸县—长宁页岩气区块的1口重点超深页岩气探井,实际完钻井深达5 600 m,测试日产气量为137.9×10~4 m~3,成为目前国内首口单井测试日产量超百万立方米的页岩气井。为了给深层页岩气井优快钻井提供借鉴和经验,以泸203井为例,在分析储层特征对钻井要求的基础上,归纳总结了保障该井页岩气水平井钻井井身质量、优质储层钻遇率、快速钻进以及降低复杂事故率的优快钻井综合配套技术,并对其应用效果进行了评价。研究结果表明:(1)采用旋转导向工具并配合钻柱扭摆系统钻进,减少了滑动定向钻进进尺,成功地控制了钻具托压现象,大幅度降低了定向辅助时间;(2)实施的4种削减钻具振动措施很好地解决了水平段钻进中螺杆故障问题,进一步提高了钻井速度;(3)采用近钻头伽马测量系统实时追踪储层,控制轨迹在优质产层内钻进,保证了优质页岩储层钻遇率;(4)优配钻井装备及高密度的油基钻井液的应用保证了井下动力钻具的动力和井眼携砂的需求以及钻井液性能的净化,确保了井眼畅通、保持了井壁稳定,起到了提高钻井速度的重要作用。结论认为,泸203井按照地质工程一体化的技术思路,采取先打直导眼再侧钻水平井的方式,优质页岩储层钻遇率达到100%,该井的实施进一步完善了四川盆地新区块超深页岩气水平井配套优快钻井技术。     

页岩气水平井缝内砂塞分段工艺的增产机理

川渝地区页岩气储层在压裂过程中频繁出现套管变形、机械分段工具无法下入等井下复杂情况,以及因尾追砂量受限导致近井地带导流能力低,制约了页岩气水平井的返排效果及投产产量。为此,针对以桥塞为主的机械分段工艺在川渝页岩气现场应用中的制约状况,提出了应用水平井缝内砂塞分段工艺来解决以上难题的方法。该工艺核心技术在于缝内砂塞的成功封堵转层并在返排生产过程中保持裂缝长期的高导流能力,而裂缝长期的高导流能力是决定该工艺增产效果的关键。将Hertz接触及分形理论引入到砂塞强度的分析中,结合室内工程模拟实验结果,建立了支撑剂缝内砂塞接触力学模型,从强度准则及摩擦等方面提出了缝内砂塞稳定性判据,完善了缝内砂塞渗透率分形模型。实验结果表明:(1)在返排初期砂塞的稳定性主要受到流体冲刷作用的影响,应严格控制排液速率;(2)在生产后期砂塞的稳定性主要受到裂缝闭合应力及流压的影响,适当提高支撑剂颗粒的屈服强度对保持裂缝高导流能力具有重要意义。结论认为,缝内砂塞分段工艺可以为页岩气水平井分段多簇体积压裂提供一种新的储层改造手段。     

鄂尔多斯盆地延长组页岩气井壁稳定钻井液

针对鄂尔多斯盆地延长组页岩气水平井钻井过程中存在的裸眼井壁失稳问题,对该组地层进行理化性能分析,明确了导致页岩井壁失稳的主要因素,即钻井液滤液沿地层微裂缝进入地层引起伊蒙混层膨胀,岩石强度降低,为此提出了采用油包水乳化钻井液的技术对策。在此基础上,通过室内实验优选了一套页岩水平井油包水乳化钻井液。室内性能评价实验表明：该体系可加重至1.60 g/cm3,破乳电压高于800 V,抗温120℃,封堵突破压力为7.28 MPa,浸泡后对页岩强度影响较小,能够有效抑制页岩膨胀和封堵裂缝性地层,对于解决该区页岩气钻井过程中的井壁失稳问题具有指导意义。     

四川盆地威荣区块深层页岩气水平井压裂改造工艺

四川盆地南部威荣区块由于地质条件复杂、最大水平主应力和垂向主应力差异小、水平应力差值大、施工泵压高、敏感砂比低等原因,页岩气水平井的压裂施工面临诸多难题。为此,通过剖析该区深层页岩气水平井的工程地质特征及压裂改造难点,借鉴国内外页岩气水平井体积压裂的技术思路,确定了对该区页岩气水平井实施压裂改造的主体思路及技术对策,并在后续页岩气水平井的压裂改造中加以应用。研究结果表明:(1)威荣区块页岩气水平井采用常规压裂工艺形成的裂缝复杂程度低、整体改造体积偏小,射孔簇有效性难以保证,加砂强度低导致压裂后气井的稳产能力较差,并且难以应对套管变形井的压裂改造;(2)针对该区深层页岩气水平井的压裂改造难点,形成了"超高压、大排量、大液量、缝内暂堵转向、变排量"工艺、"分段多簇射孔优化+大排量"及"缝口暂堵转向"技术、"大排量、高黏度、低砂比、低密度、小粒径连续加砂"工艺和"连续油管快速处理+小直径桥塞、射孔枪分体泵送"的套管变形井压裂改造技术;(3)将所形成的压裂工艺应用于该区块5口页岩气水平井,压裂后获得的页岩气无阻流量平均值为26.11×104 m3/d,改造效果较好。结论认为,该研究成果可以为深层页岩气水平井的压裂施工作业提供借鉴。