涪陵页岩气水平井钻井提速实践.pdf

第2 4 卷 第4 期 2 0 1 4年1 2 月 江 汉 石 油 科 技 J I ANGHAN P E TR OL E UM S C I ENC E AND T EC HNO L OGY V0 1 ． 2 4 No ． 4 De c ． 2 01 4 涪陵页岩气水平井钻井提速实践 胡 小兰 中 国石化 江 汉石 油 工程 有 限 公 司钻 井 一公 司 ，湖 北潜 江4 3 3 l 21 摘 要 涪陵焦石坝页岩气田是中国第一个海相页岩 气产能建设示范区， 自2 0 1 3 年3 月启动 以来，钻探 过程 中通过优化钻井技术方案、优选技术参数等方式，水平井钻井周期由原来的9 0 d 以上缩短至7 0 d 左右。通 过重点分析钻遇地层特 , 7 L4 L 快钻井技术的配套应 用所取得效果，对该地 区今后钻井提速提效具有指导作 用 。 关键词 涪陵；页岩气；钻井技术；现场应用 中国石化第一个海相页岩气产能建设示范区一 涪陵焦石坝页岩气 田于2 0 1 3 年3 月启动 ，钻探 中通 过优化井身结构和井眼剖面设计 ，使用复合钻井等 提速技术 ，钻井周期显著缩短 ，为页岩气的低成本 勘探开发创造了条件。 1 制约钻井提速的技术难点 涪陵焦石坝页岩气 田勘探开发的 目的层为志 留 系龙马溪组页岩， 从上到下地层依次为三叠系嘉陵 江组 、飞仙关组 ，二叠系长兴组 、龙潭组 、茅 口 组 、栖霞组 、梁山组、黄龙组 ，志留系韩家店组 、 小 河坝组 、龙 马溪组 。地层 厚度 以J Y 7 2 HF 井 为 例 ，见表1 。 1 ． 1 地质情况复杂 涪陵焦石坝地区为额斯特地貌，浅表地下暗 河 、地下溶洞 、裂缝发育 ，地下水丰富 ，易出水和 漏失；长兴组有气层，含硫化氢；茅口、栖霞、梁 山、黄龙组地层易漏失 ；龙马溪地层易垮塌 ，全井 钻遇地层比较复杂 ，一定程度上影响了钻井速度的 提高和钻井周期的缩短 ，提速提效困难大。 1 ． 2 井身结构优化难度大 页岩气勘探开发的关键 技术是 “ 水平井 分段 压裂”，由于压裂工具尺寸、大排量和大规模压裂 施工的要求，目 前页岩气水平井生产套管一般采用 1 3 9 ． 7 ram 套 管 ，上 部 井 段 不 可避 免 要 采 用 6 6 0 ．4 m m、 A 4 4 、 5 m m ／ 4 0 6 ．5 m m、 3 l 1 ．2 m m 等大 井眼 ；本着对复杂地层分段分隔的要求 ，至少采用 三开井 身结构 5 0 8 m m导管 3 3 9 ． 7 m m表层套 管 2 4 4 ． 5 m m技术套管 1 3 9 ． 7 ram 生产套管。 2 提高钻井速度的配套技术 2 ． 1 优化各次套管下深 前期进行地面浅层水文调查 ，优选井眼位置， 避开溶洞 、暗河 ，导管下深分隔浅表水层 ；一开钻 穿长兴组含硫化氢气层及龙潭组易垮塌地层 ，下入 表层套管，井口8 0 0 m 井段采用抗硫套管，其余井 段均使用普通套管 ，在减少经济投入的前提下 ，满 足了对H 2 S 防护的需要；二开创新技术套管下深， 在钻过漏失层后井斜7 0 o 左右提前下入 ，有效解决 了大井眼定向钻井速度慢 的问题 。对于深层海相页 岩气井 ，导眼回填后用 2 4 1 ． 3 ra m钻头造斜段和水 平段一次性钻完 ，中间不下技术套管 ，油层套管全 井段下入 ，一次性 固井 ，井深结构见表2 ；为满足 后期套管分段大型压裂的需要 ， 1 3 9 ． 7 ra m油层套 管采用壁厚 1 2 ． 3 4 m m，抗内压强度达到1 1 7 ． 3 MP a 。 2 _ 2 井眼剖面优化设计及控制 2 ． 2 ． 1 井眼剖 面设计 采用 “ 直一 增 一 稳 一 增一 稳 水平段 ” 中曲率 井 眼剖面。二维水平井造斜率采用0 ． 2 。／ m，造斜 作者简介 胡小兰 ，女 ，1 9 8 9 年7 月毕业 于西南石油 学院钻井工程专业 ，现在江汉石油工程有限公司钻井一 公司从事技术管理工作 。 “ 4 2 江 汉 石 油 科 技 第 2 4 卷 表1 J Y 7 2 HF 井地质 分层 表 点深度 1 8 0 0～2 1 0 0 m，靶前位移4 0 0～4 5 0 m，二开 造 斜 段 长 度 6 0 0～7 0 0 m，水 平 段 长 度 1 5 0 0～ 2 0 0 0 m；三维水平井造斜率采用0 ． 1 6 。／ m，造斜点 深度 1 2 0 0 1 3 0 0 m，靶前位移4 0 0～4 5 0 m，靶前位 移6 0 0～8 5 0 m，二开造斜段长度 1 2 0 0 ～1 5 5 0 m，水 平段长度 1 0 0 0 m。经软件模拟计算和实测 ，二维水 平段实际摩阻不超过2 0 0 k N，三维水平段实际最大 摩阻不进超过3 0 0 k N。 2 ． 2 ． 2井眼轨 道控制 技术 经 过 J Y 9 2 H F 等 十 多 口 井 试 验 ， 二 开 中 3 1 1 ． 2 m m井眼造斜井段选用5 L Z 2 1 6 D W1 ． 2 5 。螺杆 ， 三开 2 1 5 ． 9 m m 井 眼造斜段选用5 L Z 1 6 5 D W1 ． 2 5 。螺 杆 ，水平段选用5 L Z 1 6 5 D W0 ． 7 5 。螺杆， 造斜率均能 满足井眼轨道控制要求，形成了以下3 种钻具组 合 二 开 造 斜 段 钻 具 3 1 1 ． 2 ra m牙 轮 钻 头 5 L Z 2 1 6 D W1 ． 2 5 。 浮阀 中2 0 3 ． 2 ra m无磁钻铤 1 根 L WD 1 7 7 ． 8 ram 钻 铤 3 根 1 2 7 m m 重 钻 杆 3 0 根 1 2 7 mm 钻杆。 三开 造 斜 段 钻 具 1 2 1 5 ． 9 m m 牙 轮 钻 头 5 L Z I 6 5 D W1 ． 2 5 。 1 2 1 2 m m螺扶 浮 阀 无 磁承 压钻杆 1 根 L WD 1 2 7 mmD P 1 2 7 m m H 重钻杆 3 0 根 1 2 7 mm 钻杆。 三 开 水 平 段 钻 具 2 1 5 ． 9 ram P D C 钻 头 5 L Z 1 6 5 D W0 ． 7 5 。 2 1 l m m螺扶 浮 阀 无磁 承 压钻杆 1 根 L WD 1 2 7 mm 钻杆 1 2 7 mm H 重钻 杆3 0 根 1 2 7 m m钻杆 。 2 ． 3 钻井提速技术 2 ． 3 ． 1 P D C 螺杆 复合钻井 在嘉陵江组一 飞仙关组 、韩家店组一 小河坝组 等井段推广应用P D C 螺杆复合钻井技术 。一开井 眼大 ，钻头破碎岩石所需要的功率大 ，存在与螺杆 尺寸匹配 问题 。选用国产 2 7 9 ． 4 ram的大尺寸螺杆 或 江 钻 产 2 4 4 ． 5 ra m 新 型 等 壁 厚 螺 杆 ，与 4 4 4 ． ． 5 m m ／ 4 0 6 ．4 m mP D C 钻头配合 ，较好 地解决 了 大 井 眼 复 合 钻 问 题 。J Y1 0 3 HF 井 一 开 井 段 4 4 4 ．5 m m 配合 2 4 4 ．5 ra m 等壁厚螺杆复合钻进 ，钻 进井段5 O ． 0 0～5 8 2 ． 0 0 m，进尺5 3 2 m，平均机械钻速 1 4 ． O 0 m ／ h ，相 同井段 已超过气体钻井的平均机械钻 速 。二开志留系地层除龙马溪组浊积砂岩外 ，其它 井段均 为大段泥 岩 ，厚 度超过 千米 ， 3 1 1 ． 2 ra m P D C 钻头配合中2 4 4 ． 5 m m 等壁厚大功率螺杆复合钻 进 ，平均机械钻速达到 1 6 ． 0 0 m ／ h 。 2 ． 3 ． 2优选 高效P D C 4 头 全井优选高效P D C 钻头 ，在三叠系 、志留系 分别选用 1 3 ram、 1 6 m m复合片P D C 钻头， 如江钻 K S 1 3 6 2 G A R、K S 1 6 6 2 G A R。二开造 斜段选 用定 向 P D C 钻头 ，定向速度得到提高 ，J Y 6 3 H F 井使用江 钻K S D I 3 6 2 AD G R，井 段 1 6 6 4 ． 0 0～2 3 9 0 ． 5 3 m，进 尺 7 2 6 ． 5 3 m，平均机械钻速9 ． 6 0 m ／ h 。三开水平井选用 B E S T 公 司 T 1 6 5 5 A B 钻 头 ，平 均 机 械 钻 速 达 到 1 6 ． 0 0 m ／ h ，单只钻头进尺超过3 0 0 0 m。 表2 井身结构方案