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。     

涪陵页岩气田江东区块优快钻井技术研究与应用

涪陵页岩气田江东区块地质构造复杂、地层倾角大,存在机械钻速低、定向钻井托压严重、水平井轨迹控制困难等问题,给该地区优快钻井作业带来了挑战。本文通过总结现场施工作业及技术攻关实践,分析总结了江东区块复杂地质条件下相适应的钻井新工艺、新工具,形成了一套适用于涪陵页岩气田江东区块的优快钻井技术。江东区块钻井周期从开发前期的235 d缩短至9033 d,机械钻速、储层钻遇率不断提高的同时,定向钻井托压、钻头提前失效等工况逐渐减少。通过4年发展,涪陵页岩气田江东区块优快钻井集成技术逐渐成熟,基本满足了深层页岩气的开发需要。     

页岩气水平井含气性定量评价方法研究 ——以涪陵页岩气田为例

页岩气水平井含气性评价是页岩气开发评价的难点之一。以四川盆地涪陵页岩气田奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩为主要研究对象,依据大量页岩气水平井钻井及生产数据,结合研究区探井含气性主控因素的分析结果,优选出4项有效评价页岩气水平井含气性的参数:全烃校正值、孔隙压力系数、测井解释孔隙度及测井解释含气量。选取涪陵页岩气田焦石坝区块的压裂施工参数相当的53口水平井作为样本井,采用赋值法和极大值法对各项参数值统一量纲,再通过灰色关联系数方法计算各项参数的权重,最终建立水平井含气性计算方程。基于计算结果的概率累积曲线,建立了页岩气水平井含气性分级模型。整体上形成了一套能够定量评价页岩气水平井含气性的方法体系。对研究区样本井之外的页岩气水平井进行含气性定量评价,结果与实际生产数据吻合度较高,证实该方法能较好地反映页岩气水平井的含气能力,可以有效预测气井测试产量。     

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。     

涪陵页岩气田生产套管防漏堵漏技术对策与实践

页岩气生产井投产前,都要进行大规模分段压裂,生产套管必须能承受不低于90 MPa的施工压力。2013年涪陵工区试验井组相继出现2口井稳不住压现象,导致长水平段分段压裂的储层改造工艺受限,该问题一时成为制约涪陵页岩气田钻井生产和质量的一大“瓶颈”。为此,从生产套管设计、施工、治理3个方面进行了防漏堵漏技术措施研究,并取得一些进展,较好地满足了页岩气高效开发的需要。本文介绍了涪陵页岩气一期产建套管防漏堵漏对策与实践成果,为国内类似页岩气区块的开发提供借鉴和参考。     

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。     

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。     

涪陵页岩气田加密井轨道优化设计技术

为了进一步降低涪陵页岩气田加密调整井的施工难度,提高钻井速度,针对涪陵工区的地质特点,开展加密井轨道优化设计技术研究。页岩气三维轨道设计主要有五点六段制、斜面圆弧六段制、双二维等三种类型,本文通过定向段长、摩阻、扭矩等指标对比优选,得出斜面圆弧三维轨道设计更适合涪陵工区加密井轨道设计。为了优化斜面圆弧三维轨道设计参数,本文以一口三维水平井为例进行轨道优化,通过对比不同造斜点、造斜率情况下摩阻和扭矩的变化规律,以摩阻扭矩最小为优化目标,优选造斜点和造斜率,为涪陵页岩气田加密井轨道优化设计提供借鉴。     

页岩气资源评价方法及应用——以焦石坝地区五峰组—龙马溪组为例

为了明确涪陵页岩气田焦石坝区块五峰组—龙马溪组上部气层地质资源量,评价区块资源潜力,针对涪陵页岩气田焦石坝地区勘探程度较高、钻井资料较为齐全的基础条件,利用区内已钻探7口评价导眼井资料,选取静态法对该区块五峰组—龙马溪组上部气层页岩气资源量进行计算,根据地质行业标准《页岩气资源/储量计算与评价技术规范》要求,游离气地质资源量计算采用容积法,吸附气地质资源量计算采用体积法,重点阐述计算方法及所需的各项参数,包括面积、厚度、总孔隙度、游离气含气饱和度、吸附气含量等,初步计算了涪陵页岩气田焦石坝地区五峰组—龙马溪组上部气层资源量约为1 100亿m³,资源丰度大于4亿m³/km²,页岩气资源量评级为Ⅱ级,具备较好的开发潜力。采用该方法对涪陵页岩气田焦石坝区块进行资源量计算和评价,获得了地质资源量,评价了区块产气效果,方法应用适应性较好,是开展焦石坝区块页岩气储量动用状况研究的重要基础。     

涪陵页岩气田水基钻井液技术

涪陵页岩气田属川东南地区川东高陡褶皱带包鸾-焦石坝背斜带焦石坝构造,主要开发上奥陶系五峰组—下志留系龙马溪组页岩气层,岩性主要为灰岩、泥岩、页岩,钻井施工中易漏、易塌、易喷。井型为三开结构水平井,一开、二开采用水基钻井液体系。通过技术研究,确立了以氯化钾、聚胺页岩抑制剂等为主剂的水基钻井液体系,形成了适合涪陵页岩气田勘探开发的浅层气预防、井壁稳定、降摩减扭、防漏堵漏等系列水基钻井液技术,较好地满足了钻井施工要求。     

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12-4 HF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。     

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。     

涪陵页岩气田防漏堵漏技术应用研究

涪陵页岩气田开发过程中最大的问题就是井漏,据统计,有67.2%的井在钻井过程中都发生了不同程度的漏失,影响了钻井工程质量、进度及效益,特别是三开长水平段漏失油基钻井液,造成了严重的经济损失。为了降低钻井工程风险、提高钻井速度、降低钻井成本,从现场实际情况出发,对钻井漏失情况进行了统计分析,认为中浅层漏失以溶洞型漏失、缝洞型漏失为主,龙马溪、五峰组漏失以裂缝型漏失为主。重点介绍了针对涪陵页岩气田各开次特点采取的防漏堵漏技术及现场应用情况。同时随着开发区域扩大,地质情况有所改变,井漏问题更加复杂,提出了下一步防漏堵漏技术发展方向及建议。     

大牛地气田水平井优快钻井技术探索

大牛地属于低压、低渗、低丰度的三低油气藏,能否实行优快钻井成为制约水平井发展的主要因素,通过对井身结构、钻具组合、钻头选型及泥浆体系结构等统计分析,总结出适合大牛地气田水平井优快钻井技术,形成了一套大幅度提高机械效率、缩短钻井周期,适合大牛地工区的优快钻井技术。     

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912HF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。     

涪陵页岩气水平井定向技术

涪陵页岩气产能示范区作为国内首个国家级页岩气示范区,自2012年启动以来,通过不断的技术攻关和技术创新,形成了完善的国产化水平井钻井技术系列。2015年随着区块的转移,地质条件更趋复杂,定向施工面临着更多新的技术难题,在已有成熟技术的基础上,通过技术优化和先进的降摩减扭工具的应用,有效地解决了新区块的施工难题,推进了页岩气产能区的建设。     

隆页2HF页岩气水平井钻井技术研究与实践

四川盆地周缘蕴藏有大面积常压低丰度海相页岩气,依目前的开发成本,储量难以动用,亟需开展低成本钻井工程工艺技术攻关,盘活该类页岩气资源。中石化华东油气分公司在渝东南武隆地区从钻、测、录、固等方面开展了低成本钻井技术研究。通过分析导致钻井成本高的原因,重点从井身结构优化、井眼轨迹控制优化、钻井工具优选、防漏堵漏措施以及测井、录井、固井工艺优化等方面进行了技术研究与现场实践,试验井隆页2HF井由导眼井与侧钻水平井两部分构成,钻井成本较邻井降低了30%,为武隆地区常压页岩气开发奠定了基础。     

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11.56 m/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。     

小口径岩心钻探技术在页岩气地质调查井中的应用分析

通过分析页岩气地质调查井的目的与要求,确定小口径岩心钻探技术在此领域的适用性。从页岩的物理化学特征以及页岩气气藏特点着手,开展对小口径岩心钻探技术应用于此领域的技术研究。从设备的选择、管理、技术三个方面分析此时小口径岩心钻探技术异于常规情况的要点控制,以保证页岩气地质调查井实施的经济性与安全性,促进小口径岩心钻探技术体系的进一步完善。