页岩气钻井新工艺

页岩气钻井新工艺（精选5篇）

页岩气钻井新工艺 篇1

一、钻井工艺技术

水平井是页岩气藏成功开发的关键因素, 水平井的推广应用加速了页岩气的开发进程。在页岩气层钻水平井, 可以获得更大的储层泄流面积, 更高的天然气产量。根据美国页岩气开发的经验, 水平井的日均产气量及最终产气量是垂直井的3～5倍, 产气速率则提高10倍, 而水平井的成本则仅为垂直井的25%～50%。

国外在页岩气水平井钻完井中主要采用的相关技术有:一是旋转导向技术, 用于地层引导和地层评价, 确保目标区内钻井;二是随钻测井技术 (LWD) 和随钻测量技术 (MWD) , 用于水平井精确定位、地层评价, 引导中靶地质目标;三是控压或欠平衡钻井技术, 用于防漏、提高钻速和储层保护, 采用空气作循环介质在页岩中钻进;四是泡沫固井技术, 用于解决低压易漏长封固水平段固井质量不佳的难题, 套管开窗侧钻水平井技术降低了增产措施的技术难度;五是有机和无机盐复合防膨技术, 确保了井壁的稳定性。

另外, 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, 000m, 水平井段的长度介于500～2, 500m。考虑到钻井完成后, 页岩气开发要进行人工压裂, 水平井延伸方位要垂直地层最大应力方向, 这样才能保证沿着地层最大应力方向进行压裂。

欠平衡钻井时, 人们有意识地在裸眼井段使井筒压力低于地层压力, 当钻遇渗透性地层时, 地层流体会不断流入井筒并循环到地面以利于控制, 页岩气用空气作循环介质在暗色页岩中钻进, 可依据演化模式预测暗色页岩对扩散相天然气封闭的能力, 以指导页岩气藏勘探, 提高勘探开发水平。另外, 在页岩气水平井钻井中, 采用欠平衡钻井技术, 实施负压钻井, 能够避免损害储层。

美国肯塔基州派克县的派克31井是泥盆系页岩气井, 1986年8月完钻, 完钻井深1, 330m, 在井深809m至完钻井底使用空气钻井, 目的是在钻井时排出地层水以保持干净的井筒, 便于识别天然裂缝和烃类进入井筒的情况。

二、固井技术

页岩气固井水泥浆主要有泡沫水泥、酸溶性水泥、泡沫酸溶性水泥以及火山灰+H级水泥等4种类型。其中火山灰+H级水泥成本最低, 泡沫酸溶性水泥和泡沫水泥成本相当, 高于其他两种水泥, 是火山灰+H级水泥成本的1.45倍。

(一) 泡沫水泥。

页岩气井通常采用泡沫水泥固井技术, 由于泡沫水泥具有浆体稳定、密度低、渗透率低、失水量小、抗拉强度高等特点。因此泡沫水泥有良好的防窜效果, 能解决低压易漏长封固段复杂井的固井问题, 而且水泥侵入距离短, 可以减轻储层损害, 泡沫水泥固井比常规水泥固井产气量平均高出23%。美国Oklahoma的Woodford页岩储层中就利用了这种泡沫水泥来固井, 它确保了层位封隔同时又抵制了高的压裂压力。泡沫水泥膨胀并填充了井筒上部, 这种膨胀也可以有助于避免凝固过程中的井壁坍塌, 泡沫水泥的延展性弥补了其低的压缩强度。

(二) 酸溶性水泥。

美国Bernatt页岩钻井过程用酸溶性水泥固井, 酸溶性水泥提高了碳酸钙的含量, 当遇到酸性物质水泥将会溶解, 接触时间及溶解度影响其溶解过程。溶解能力是碳酸钙比例及接触时间的函数。常规水泥也是溶于酸的, 但达不到酸溶性水泥的这个程度, 常规水泥溶解度一般为25%, 而酸溶性水泥溶解度则达到92%, 较容易进行酸化压裂。

(三) 泡沫酸溶性水泥。

泡沫酸溶性水泥由泡沫水泥和酸溶性水泥构成, 具有泡沫和酸溶性水泥的特点, 同时皆备泡沫水泥和酸溶性水泥的优点。一种典型的泡沫酸溶水泥由H级普通水泥加上碳酸钙, 以提高酸的溶解性, 然后用氮气产生泡沫。该类型水泥固井不仅能够避免水泥凝固过程中的井壁坍塌, 而且还能够提高压裂能力。

(四) 火山灰+H级水泥。

火山灰+H级水泥体系通过调整泥浆密度来改变水泥强度, 用来有效防止漏失, 同时有利于水力压裂裂缝, 流体漏失添加剂和防漏剂的使用能有效防止水泥进入页岩层。这种水泥要能抵制住比常规水泥更高的压力。

三、完井技术

页岩气井的完井方式主要包括套管固井后射孔完井、尾管固井后射孔完井、裸眼射孔完井、组合式桥塞完井、机械式组合完井等。

套管固井后射孔完井的工艺流程是:在套管固井后, 从工具喷嘴喷射出的高速流体射穿套管和岩石, 达到射孔的目的, 通过拖动管柱进行多层作业。其优点是免去下封隔器或桥塞, 缩短完井时间, 工艺相对成熟简单, 有利于后期多段压裂, 缺点是有可能造成水泥浆对储层的伤害。美国大多数页岩气水平井均采用套管射孔完井。

尾管固井后射孔完井的优点是有利于多级射孔分段压裂, 成本适中, 但工艺相对复杂, 固井难度较大, 可能造成水泥浆对储层的伤害。裸眼射孔完井能够有效避免水泥浆对储层的伤害, 避免注水泥时压裂地层, 避免水泥侵入地层的原有孔隙当中, 工艺相对简单, 成本相对较低, 缺点是后期多级射孔分段压裂难度较大, 不易控制, 后期完井措施难度加大。尾管固井后射孔完井及裸眼射孔完井在页岩气钻完井中不常用。

组合式桥塞完井是在套管中用组合式桥塞分隔各段, 分别进行射孔或压裂, 这是页岩气水平井最常用的完井方法, 其工艺流程是下套管、固井、射孔、分离井筒, 但由于需要在施工中射孔、坐封桥塞、钻桥塞, 因此也是最耗时的一种方法。

机械式组合完井是目前国外采用的一种新技术, 采用特殊的滑套机构和膨胀封隔器, 适用于水平裸眼井段限流压裂, 一趟管柱即可完成固井和分段压裂施工。施工时将完井工具串下入水平井段, 悬挂器坐封后, 注入酸溶性水泥固井。井口泵入压裂液, 先对水平井段末端第一段实施压裂, 然后通过井口落球系统操控滑套, 依次逐段进行压裂。最后放喷洗井, 将球回收后即可投产。膨胀封隔器的橡胶在遇到油气时会自动发生膨胀, 封隔环空、隔离生产层, 膨胀时间也可控制, 目前主要有Halliburton公司的Delta Stim完井技术。

参考文献

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[2].ROSS D J K, BUSTIN R M.Characterizing the shale gas re-source potential of Devonian-Mississippian strata in the Western Canada sedimentary basin:application of an inte-grated forma-tion evaluation[J].AAPG Bulletin, 2008

[3].张林晔, 李政, 朱日房.页岩气的形成及开发[J].天然气工业, 2009

[4].蒲伯伶, 包书景, 王毅, 等.页岩气成藏条件分析——以美国页岩气盆地为例[J].石油地质与工程, 2008

页岩气钻井新工艺 篇2

关键词：页岩气,井工厂,钻井技术

页岩气的开采比常规天然气的寿命和生产周期更长, 因此成为了目前世界各国的主要勘探开发对象。但是, 页岩气也存在一些不利于开发的特点, 例如储层低孔、特低渗等。为了提高页岩气开发效率, 新型“井工厂”钻井技术应运而生。该技术采用了“群式布井、集中施工、流水作业”的作业模式, 可以有效实现资源整合、远程控制及统一管理。不过, 该技术对现场管理能力和技术水平要求较高, 我国在这方面尚处于初步发展阶段, 还需加强研究和探索。以下笔者就结合实际来探讨页岩气“井工厂”钻井技术的现状及展望。

1页岩气“井工厂”钻井技术现状

页岩气开发至今, 历经了很多发展阶段, 从最开始的直井到水平井、分支井、丛式井, 再到现在的“井工厂”, 这是一个循序渐进的过程。2002年以前人们开发页岩气所采用的主要手段是直井和水力压裂技术, 2002年美国率先研发出了水平井和水力压裂技术, 使得气井产量得到了大大提高, 随后为了进一步提高作用效率及减少环境污染、降低成本, 美国又将“井工厂”的理念引入进了页岩气开发当中, 首次提出建立“井工厂”页岩气开发模式, 利用“井工厂”钻井技术来进行作业。时至今日, “井工厂”钻井技术已经被广泛地应用到了美国致密砂岩气和页岩气开发、加拿大页岩油气开发以及墨西哥湾、巴西等地的深水油田开发当中。我国的页岩气开发也经历了十几年的时间, 早期的海洋石油钻井工程由于受制于作业平台面积, 所以多使用丛式井钻井技术, 这就是“井工厂”钻井技术的雏形。近年来, 在我国的页岩气等非常规油气资源的开发中, “井工厂”钻井技术的应用频率越来越高。中石化于2011年始在胜利油田、鄂尔多斯盆地大牛地气田等的开发中开展了“井工厂”作业模式探索, 已经取得了一定的成果。2012年中国石油又先后在苏里格南合作区、威远-乏宁页岩气示范区等的开发中进行了“井工厂”作业模式实践, 其中应用最为广泛的当属苏里格南合作区。目前国内外页岩气“井工厂”钻井的关键技术主要有以下几种。

(1) 整体工厂部署对“井工厂”进行合理的整体部署是提高各工序作业效率的基础。总结国内外的页岩气“井工厂”钻井技术应用经验, 可以发现:在充分考虑地理环境和人力物力供应的前提下, 结合地震和钻探资料, 利用数值模拟法、学习曲线法则等可以大大减小开发井网的占地面积, 从而实现开采效益的最大化。

(2) 水平井钻井技术某些页岩气采用直井进行开采收效甚微, 此时改用水平井会得到更好的开采效果, 因为水平井减少了地面设施, 避免了一些地面不利条件的影响, 更加有利于与页岩储层裂缝接触, 产量可达直井的3-5倍。 (1) 井眼轨迹。井眼轨迹的设计应当注意防止井间碰撞, 设计前要先进行合理的理论设计与数值模拟, 然后再进行实地操作, 同时还要随时观察和调整设计方案, 以保证井眼轨迹的合理性。 (2) 高造斜率旋转导向钻井系统。采用高造斜率旋转导向钻井系统可以有效实现多井段一趟钻, 从而简化了钻井步骤、减少了井间碰撞、增加了井筒与油藏之间的接触面积。一般在钻造斜段时采用滑动钻井、在钻水平段时采用旋转钻井。 (3) 裸眼关井方式。采用传统的套管井容易造成裂随机传播, 后来人们研发出了一种新型裸眼关井方式, 该技术能够更加有效地发挥出页岩天然裂缝和节理的作用, 从而提高单井产量及采收率。

(3) 水力压裂技术由于页岩气具有储层低孔、特低渗的特点, 所以往往必须通过大规模压裂才能够达到工业油气流标准, 而常采用的压裂技术为水力压裂技术, 该技术可以有效改善页岩气藏的渗透率, 并减轻其对地层的损害。

2页岩气“井工厂”钻井技术的展望

首先, 未来我国的页岩气“井工厂”钻井技术将会建立健全全过程成本控制理论, 对页岩气开发过程中的各个环节都进行精打细算, 并组建协同工作专家组进行施工参数评价, 以保证各环节运作的安全性、高效性及经济性。其次, 我国在应用“井工厂”钻井技术进行页岩气开发过程中将会进一步借鉴海洋平台钻井技术及吸收苏里格致密气藏开发经验, 并在此基础上逐渐形成适合各地地质性质的“井工厂”作业模式。再次, 我国将大力研发“井工厂”钻井技术的个性化工具及相关配套技术, 使之形成完整的技术链, 以更加满足页岩气开发要求。最后, 我国还将加快进度制定适应我国国情的页岩气“井工厂”钻井技术标准和评价体系, 实现标准化的施工方案, 切实保障施工质量。

3结语

综上所述, 当前页岩气的开发离不开“井工厂”钻井技术, 为了进一步提高作业效率, 我国应当继续加强对“井工厂”钻井技术的研究, 结合以往经验, 完善相关理论, 充分发挥出技术方面的优势。

参考文献

[1]陈平, 刘阳, 马天寿.页岩气“井工厂”钻井技术现状及展望[J].石油钻探技术, 2014, 03:1-7.

[2]汪周华, 钟世超, 汪轰静.页岩气新型“井工厂”开发技术研究现状及发展趋势[J].科学技术与工程, 2015, 20:163-172.

页岩气水基钻井液抑制性研究 篇3

页岩气钻井过程中, 尤其是钻至水平段, 由于储层的层理或者裂缝发育、蒙皂石等吸水膨胀性矿物组分含量高, 防止粘土膨胀、提高井眼稳定性、预防钻井液漏失和提高钻速是该井段钻井液体系选择要考虑的主要因素。因此, 适合水平段钻井的水基钻井液体系必须具有很强的抑制性能, 才能满足钻井的基本要求。

本文涉及到了硅酸盐体系、Ca Cl2体系和CPI体系三个钻井液体系, 主要研究其对焦石坝现场钻屑的抑制性能, 评价其是否有足够强的抑制页岩水化分散的能力, 满足页岩气钻井的最基本的要求。

1 所选钻井液配方和基本性能

1.1 钻井液体系基本配方

本研究选用三种钻井液体系, 其基本配方如下

硅酸盐钻井液体系:

Ca Cl2钻井液体系:

CPI钻井液体系:

1.2 钻井液体系基本性能

测定了三种钻井液的基本流变性能和漏失性能, 见表1。

从表1中可以看出, 三种钻井液体系老化前后的流变性能和老化后滤失性能都非常好, 能够满足页岩气水平井钻井的基本要求。

2 岩性分析

对现场焦页33-1井取回的岩芯进行了全岩分析和粘土分析, 分析结果如下:

从以上表格数据可以看出, 龙马溪组钻屑粘土矿物含量高, 而且主要粘土成分为极易水化膨胀的伊蒙间层, 因此需要钻井液具有很强的水化抑制性能, 才能保证顺利完钻。

3 抑制性研究

3.1 岩粉CST实验评价

实验选用涪陵焦石页岩气龙马溪组岩芯, 烘干研磨后过100目标准筛, 将三种钻井液体系中的抑制剂按配方加量配成溶液后加入15%岩粉, 在高速搅拌器7000转/分剪切20秒、60秒、120秒后测定其CST值。实验结果如图1。由于选用岩粉和实验条件完全相同, 因此CST值越小, 表明该种抑制剂的抑制页岩分散效果越好。见图1。

根据图1可以看出, 对比不加任何抑制剂的淡水体系, 三种钻井液体系都具有一定的抑制页岩分散效果, 其中CPI体系抑制效果最差, 而Ca Cl2体系的抑制效果最好。

3.2 高温高压膨胀性研究

实验使用TL-3高温高压泥页岩膨胀性测定仪, 称取15g100目现场岩芯粉, 置于岩芯模型中在15MPa压力下压制1分钟用作备用岩芯。分别在淡水、3%CPI溶液、10%硅酸钾溶液和20%Ca Cl2溶液中, 在压力为1MPa、温度为80℃条件下测试其16h后的膨胀高度。实验结果如表4。

实验表明该岩芯在淡水中具有较强的膨胀性, 但是在三种抑制剂溶液中, 膨胀性有所抑制, 尤其在氯化钙体系溶液中, 膨胀率只有7.25%, 抑制效果非常好。

3.3 岩屑滚动回收率研究

实验中使用的现场钻屑取自焦页33-1HF井龙马溪组2700m~2750m井段, 岩性为灰黑色碳质泥岩。该井段钻屑粘土含量较高, 物性较差, 钻屑比较软, 用手可以捏碎。实验中采用6~10目之间的钻屑在模拟井底温度80℃条件下进行滚动回收率实验, 热滚16h后分别过100目、80目、40目筛, 测量回收率;然后将回收的岩屑重复试验, 测定二次回收率。

实验结果见表5。

从滚动回收率结果来看, 该井段钻屑在淡水中水化分散严重, 而在三个钻井液体系中, 基本没有水化分散, 二次回收率都在90%以上, 说明钻井液体系具有很强的抑制页岩水化分散的能力。而且从滚后钻屑颗粒也可以看出, 清水中的钻屑颗粒完整性不好, 颗粒变小, 而钻井液体系中的钻屑颗粒热滚前后基本没什么变化。对比实验结果可以看出, Ca Cl2钻井液体系抑制性要优于其他两种体系, 但三种钻井液体系差别不大。 (实验中回收率结果>100%是因为筛网过细导致岩屑中含有部分钻井液材料颗粒)

4结语

(1) 根据回收率实验, 三个钻井液体系均有很好的抑制性能, 回收率均能达到90%以上, 能够很好的抑制页岩水化分散;综合CST和高温高压水化膨胀实验结果表明, 氯化钙钻井液体系优于其它两中钻井液体系。

(2) 综合钻井液的流变性能和抑制性能, 所研究的三种钻井液都能够达到页岩气三开水平钻井的要求;但是仍需对钻井液的润滑性、稳定性、抗侵污性等性能进行进一步深入的研究。

(3) 水基钻井液能否取代油基钻井液, 不仅需要进一步的室内研究评价, 而且需要大量现场应用实践的验证。

摘要：目前我国页岩气开发多采用油基钻井液, 但是基于油基钻井液环境污染大、成本高等一系列问题, 需要研发一种适用于页岩气三开水平段钻井的水基钻井液体系。由于页岩极易水化膨胀, 造成井壁失稳, 因此要求钻井液具有很好的抑制性。本文针对涪陵焦石坝页岩气田, 采用不同的方法, 研究了几种水基钻井液的页岩抑制性能, 结果显示选用的几种水基钻井液都具有良好的抑制性能, 能够满足页岩层段钻井对抑制性的要求。

关键词：页岩气,水基钻井液,抑制性,井壁稳定

参考文献

[1]王建华, 鄢捷年.高性能水基钻井液研究进展[J].钻井液与完井液, 2007, 24 (1) :71-75.

[2]李家龙, 周建.氯化钙加重钻井液的室内试验与现场应用[J].钻采工艺, 1998, 21 (3) :62-64.

[3]齐从丽.国内外页岩气钻井液技术应用现状[J].化工时刊, 2014, 28 (10) :40-46.

[4]王中华.页岩气水平井钻井液技术难点及选用原则[J].中外能源, 2012, 17 (4) :43-47.

[5]Sandra Gomez.Shale Inhibition:What Works?.SPE 164108, 2013.

页岩气钻井新工艺 篇4

我国于1996年引入了随钻测井技术 (LWD) , 经过近年来对该技术的学习和吸收, 逐渐构建了自己的研究和作业队伍, 并相继在我国的大庆、大港等大型油田中应用了随钻测井技术。随钻测井技术可以实现对地质的测量和数据采集, 也可以反映不同深度的地质参数, 并绘制相应的测井曲线图作为地质导向[1]。目前页岩气钻井开发是我国油田开发中重点研究的课题, 部分石油公司也开展了多次页岩气钻井试验, 但依然无法解决井壁垮塌等问题。而LWD在解决页岩气钻井问题方面发挥着十分重要的作用, 它有助于简化作业工序, 克服“甜点”钻遇率不高等问题。

一、页岩气钻井中的主要问题

在页岩气钻井中最为关键的问题就是岩石的力学特性以及“甜点”, 在钻井设计过程中先应该全面准确认识这两个问题, 然后从井眼轨迹、井身结构等方面对设计进行优化。

1. 页岩储层“甜点”的判断

页岩层中的方解石或石英有很高的脆性含量[2]。研究表明, 在方解石、石英含量超过40%的区域, 一般多为出产页岩气较多的地方。页岩储层的渗透性较差, 一些天然裂缝区域兼有储水和渗水的功能, 并且裂缝多的地方页岩气的产量高, 但是钻遇率不高。在一些天然气含量较高的区域, 页岩储层中TOC的含量较高, 一般在2%以上, 这也是判定页岩气储量的一个重要标准。同时“甜点”的判断也可以参考页岩的含水饱和度和含气量等参数。

2. 页岩的力学特性

页岩力学特性中的一个重要指标就是脆性。研究表明, 方解石或石英含量超过40%的区域, 页岩的脆性一般较高。对于脆性高的岩石可以使用水力压裂的方法, 但容易出现井壁失稳等问题, 如何保障脆性页岩钻井作业的安全性和高效性, 是当前页岩力学中研究的重点。

二、页岩气钻井中LWD的应用

自美国1986年首次使用随钻测井技术以来, 这项技术得到了长足的发展。2002年之后, LWD被普遍应用于页岩气钻井中, 并且在地质导向等系统中逐渐加入了光电效应、NMR和声波等随钻测井工具。在页岩气钻井中使用LWD, 不仅可以对页岩气藏的物理特性和岩石的力学特征进行实时分析, 也可以识别断层与井壁裂缝, 并为地质导向作业提供指导。

1. 储层物理特性的分析

在页岩气钻井中储层物理特性的分析上, 可充分应用自然伽马测井曲线这种LWD, 通过计算和处理测量值, 可以得到储层有机碳的总体含量;顺着井深的岩石特性与矿物组成可以使用能谱岩性这种LWD;可以利用自然伽马、核磁共振等技术进行渗透率、气含量和含水饱和度等储层物理参数的测量, 并获得相应的数据。

2. 断层与井壁裂缝的识别

断层与井壁裂缝的识别可以利用自然伽马、声波和电阻率等技术, 电阻率随钻成像图如果具有较高的分辨率, 可以帮助人们看清钻井周围裂缝的连通性、强度和几何形态等, 这些裂缝包括钻井诱发裂缝和天然裂缝。而断层根据随钻成像过程中测量的数据进行识别, 发现断层后, 成像显示器上会有清晰的图像显示, 通过测量的数据可以对断层类型和特性进行分析。

3. 扩径和井径的分析

井径可以根据LWD中的电成像和密度成像进行观测, 并根据观测结果分析井壁失稳和扩径等因素。在成像图中井径的扩大用明亮处来表示, 扩径越大其亮度就越高[3]。但在钻井液电阻率较高的情况下电成像观测很容易失去精确性, 而密度成像的精度高较高, 并且与钻井液电阻率的关系不大。

4. 岩石力学特征的分析

页岩的力学特征可以应用声波测井技术或者随钻成像技术进行测量。随钻声波测井可以对纵横波的时差进行测量, 并通过时差关联获取横波和纵波的数据, 进一步计算出页岩的体积、弹性和摩擦系数等参数。而随钻成像测井技术可以获取坍塌压力、主应力等参数。

5. 地质导向作业的指导

在页岩气钻井中, 最初使用的是自然伽马来指导地质导向, 但是一个自然伽马数值可以表示不同的储层位置, 如果单纯利用这种技术很难准确找到“甜点”。为了解决这一问题可以综合使用电阻率和随钻成像等技术, 地层倾角和储层边界可以使用随钻成像技术测量。在钻具钻过沉积层的过程中, 成像系统中会有向上或者向下的显示, 这时候井眼的准确位置可以结合地层数据得出, 然后给出正确的地质导向指令, 这样就可以得到较好的井眼轨迹。近年来在科学技术不断发展的推动下, 出现了多种先进的LWD工具, 如FMI系统、TRAK随钻测井工具等, 极大促进了随钻测井技术的发展。

结语

在页岩气钻井中随钻测井技术发挥着十分关键的作用, 可以有效缩短建井周期, 并降低作业成本。我国目前已经具备随钻测井技术的研发和服务等多种功能, 应该增强技术研发力度, 以此提高我国石油服务企业的技术水平。

摘要：在油田钻井过程中使用随钻测井技术, 不仅可以实现对地质的测量和数据采集, 也可以反映不同深度的地质参数, 并绘制相应的测井曲线图作为地质导向。随钻测井技术涉及到油藏描述、录测井技术等多个方面, 在钻井的过程中可以综合评价钻井和测井作业, 有助于简化作业工序、降低钻井成本, 并可以保障较高的钻井精度。本文对随钻测井技术在页岩气钻井中的应用进行了研究和探讨。

关键词：随钻测井技术,页岩气钻井,应用

参考文献

[1]崔思华, 班凡生, 袁光杰, 等.页岩气钻井技术现状及难点分析[J].天然气工业, 2011, 31 (4) :72-75.

[2]张金川, 金之钧, 袁明生, 等.页岩气成藏机理和分布[J].天然气工业.2012, 24 (7) :15-18.

页岩气钻井新工艺 篇5

1 技术难点

钻井过程技术难点有 :1井壁不稳定。龙潭、茅口、栖霞组都含有灰黑色碳质泥页岩, 易剥落掉块, 下部韩家店、小河坝易发生井漏。2上部采用清水。不允许添加任何堵漏剂, 防止因井漏而污染地下水源, 钻进过程经常发生恶性井漏而断水等停, 经常发生漏水不漏砂的情况, 停泵易造成沉砂卡钻。3润滑性要求高。随着井斜的不断增大, 钻具与井壁接触面积大, 钻具受重力和压力作用贴近挤压井壁, 不柔顺的井眼和质量较差的滤饼, 也使摩阻增大, 易引起粘附卡钻, 增大排量和发生井漏相互矛盾。

2 室内实验

通过室内小型实验确定封堵材料, 增强钻井液的封堵和润滑性能, 防止井壁坍塌 ;并且具有较低泥饼粘附系数, 保证良好润滑性能。1# 钻井液原浆性能, 2# 原浆+3%FT+3%QS-2钻井液性能。通过表1可以看出钻井液原浆加入3%FT+3%QS-2封堵材料后的性能, 润滑性能得到改善, 泥饼质量得到改善, 有利于预防井漏的发生。

通过室内实验确定防塌剂加入后性能变化, 3# 原浆性能4# 原浆+4% 硅甲基防塌剂性能, 表2结果可以看出加入硅甲基防塌剂后性能能够满足井下施工。

3 现场钻井液措施

(1) 二开上部井段二开开钻之前储备充足的清水, 在钻进过程中及时补充消耗的清水, 避免因井漏缺水而等停。

(2) 二开下部井段二开钻至茅口组中部转换为氯化钾聚合物钻井液, 基础配方为 :

1% 膨润土+4%Na2CO3 ( 土量) +1%LV-CMC+0.8%HP聚合+1%COP-LFL+5%KCl+0.3% 聚铵抑制 剂。注意 :膨润土浆水化充分后再加入KCL, 切勿提前加入。

钻至栖霞组后加入3%FT+3% QS-2封堵材料增加钻井液封堵能力, 每钻进一定的进尺进行短起下, 保证井眼畅通, 进入韩家店组加入4%PZ-7防塌剂增强钻井液抑制能力。钻井液在维护处理过程中多以小型实验为参考, 处理剂充分水化后以胶液的形式细水长流补充维护。

4 结语

1采用氯化钾聚合物钻井液体系可以满足二开井段安全施工。2通过小型实验可以确定各种封堵剂和抑制剂的加量而不影响原浆的性能, 又可以增强钻井液的抑制和封堵能力。3通过焦页23-1、焦页23-2、焦页23-3、焦页54-2、焦页54-3、焦页25-2、焦页25-3等井的安全顺利的施工可以确定此钻井液体系能够满足涪陵工区钻井二开安全施工。

5 讨论

目前针对井壁失稳的预防措施一般分为[1]:物理支撑、化学抑制和物理封堵等手段来避免井壁失稳的发生。

物理支撑在地层承压能力比较强的情况下适当提高密度可以有效预防井壁的坍塌和剥落掉块。

化学抑制通过加入抑制剂来抑制粘土的水化膨胀而造成井壁剥落掉块的发生。

物理封堵通过加入粒径不同的惰性材料对地层的微裂缝进行封堵, 在近井壁地带形成坚韧致密的泥饼, 预防井漏的发生。

氯化钾聚合物钻井液体系具有良好的井壁抑制能力, 氯化钾中的钾离子大小和粘土的六元环直径大小相匹配, 可以镶嵌到粘土的六角环中从而降低了粘土的水化能力[2], 同时加入聚铵抑制剂利用其静电引力、氢键作用、锚固作用及疏水作用协同提高钻井液抑制性[3], 配合硅甲基防塌剂等处理剂相互协同增强了钻井液的抑制能力。配合使用了FT、QS-2等封堵材料, 磺化沥青在井筒压力的作用下进入地层提高了易碎地层的胶结性, QS-2可以对微裂缝进行封堵, 二者的合理搭配提高了地层的承压能力, 延长了地层因应力释放而发生坍塌的周期, 也为因提高钻井液密度增加物理支撑做了良好的预防工作。

摘要：涪陵工区页岩气井二开井段主要为二叠系、石炭系和志留系, 二开开钻遇地层:飞仙关下部地层、长兴组、龙潭组、茅口组、栖霞组、梁山组、黄龙组、韩家店组、龙马溪上部地层, 二开地层易发生井壁失稳如:掉块、井漏、井塌等问题, 通过选用合理钻井液体系氯化钾聚合物体系对井壁的稳定性具有良好抑制作用, 同时再配合使用聚铵抑制剂、硅甲基防塌剂、磺化沥青、超细目碳酸钙封堵材料等处理剂可以有效预防井壁失稳的情况发生。

关键词：钻井液,防塌,封堵,抑制

参考文献

[1]蔚宝华, 王治中, 等.泥页岩地层井壁失稳理论研究及其进展[J].钻采工艺, 2007, (30) 16-20.

[2]钟汉毅, 黄维安, 等.聚胺与氯化钾抑制性的对比实验研究[J].西南石油大学学报, 2012, (34) 150-156.