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页岩气钻井技术(下)

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页岩 钻井 技术
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科学钻探 永无止境基础油岩气钻井技术措施科学钻探 永无止境配制和使用油基泥浆过程中注意事项开钻前用清水 清洗循环罐 ,疏通泥浆泵上水管线、灌注泵管线、加重上水管和排出管、泥浆泵泄压管线、各固控设备的进出管线、循环罐间连接管、各仓间连通管线在内的全部钻井液管线。油基泥浆所接触到的所有橡胶元件均换成 耐油件 。用清水对循环系统试运转,检查各钻井液管线、各闸阀、各循环罐仓间的 密封情况五、页岩气钻井技术措施科学钻探 永无止境拆检所有 固控设备 ,固控管线法兰盘密封垫子和法兰软接挠性短节等全部更换为 耐油配件 。泥浆泵组件 中的全部橡胶件全部更换为 耐油件 。各个罐之间 连接良好,且密封完好 。每罐泥浆之间可相互倒换,泥浆泵、加重泵可随意抽取每罐。准备 1个 2的罐 ,并接好长杆泵, 40米管线,用于罐车卸 白油用注:油基泥浆要做好防水工作, 切忌不要用水冲洗振动筛 。五、页岩气钻井技术措施配制和使用油基泥浆过程中注意事项科学钻探 永无止境建页 g/度> g/ 70/30 ~ 85/15之间,以 70/30起步T, 4 油 +乳化剂 +助乳化剂 +3滤失剂 +湿剂 +粘剂 +切剂 Ⅰ +切剂 Ⅱ +塌剂 +灰 +化沥青油包水乳化钻井液 油基基浆 +0%=70∶ 30处理剂 增粘剂、降粘剂、重晶石、石灰石五、页岩气钻井技术措施科学钻探 永无止境乳状液稳定性 接加入乳化剂。体系的电稳定性在 49保持在 400充柏油、提高固控设备效率和采用更细的筛布破乳 体系的电稳定性降低,滤液中有自由水出现。在泥浆罐的液面上有时可以看到油带,钻井液暗淡粗糙。添加乳化剂和石灰,并伴随长时间搅拌建页 岩气钻井技术措施科学钻探 永无止境水湿性固相固相的大量沉降和振动筛上糊状泥团表明反转为水湿性,添加强效油润湿性的表面活性剂酸性物质污染原因: 2征:碱度下降是最好的证明。加入石灰可保持体系的碱度盐水侵 水相增加即是有盐水浸入建页 岩气钻井技术措施科学钻探 永无止境参考依据监测扭矩和摩阻的变化监测钻井液循环系统体积的变化监测振动筛上返回岩屑的变化7 井眼清洗、降摩减扭五、页岩气钻井技术措施科学钻探 永无止境 钻井参数对井眼清洁程度的影响性 能 影响情况排量 表现特别突出。低,形成一个稳定的岩屑床。排量大,井眼清洁程度会高,但是太高的排量会引起过高的循环当量密度,导致部分薄弱的地层会被压裂开井斜角 井斜角在 50眼是最难被清洁的机械钻速 高,则井眼充分清洁的最低输送速度就会越高,大斜度时严格控制钻进速度,要尽可能地避免瞬间地高钻速钻屑尺寸 小钻屑比大钻屑更加难以让人除掉环空尺寸 根据研究结果,大环形空间的井眼清洁程度要难于小环形空间钻具旋转 将有助于明显改变井内的流动状况,并确保钻井的安全性五、页岩气钻井技术措施科学钻探 永无止境 提高井眼清洁程度措施多采取短起下钻更换柔性钻具组合进行通井和划眼,特别是对 50度井斜以后的井段起下钻过程中分段循环高粘度的钻井液洗井,也可采用大排量进行洗井倒划眼增加旋转钻进的方式和接立柱时倒划眼时间清洁井眼五、页岩气钻井技术措施科学钻探 永无止境其它降摩减阻措施使用高性能的钻井液体系。目前,为了实现页岩气层防塌,同时获得良好润滑性的目标,浅层大位移页岩气钻井基本都使用了油基钻井液。在钻具上选用和合理的位置、间距安放相适应的防磨减扭接头。变旋转接触为非旋转接触,不仅有效地保护了套管,同时也适当降低了复合钻进时钻具的扭矩五、页岩气钻井技术措施科学钻探 永无止境其他工具准备防磨减扭接头套管内安装间距为约 20m裸眼内安装间距为约 30力加压器五、页岩气钻井技术措施科学钻探 永无止境8 下套管与固井下套管前用模拟套管串的钻具进行认真通井钻具下至井底后以正常钻进排量充分清洗井筒,有效清除岩屑床,并专人观察井口振动筛返出情况及液面监测,保证井壁稳定、井下不漏;起钻前必须进行短起下钻作业。为降低下套管摩阻,通井起钻前调整完井液性能(1) 套管顺利下入措施五、页岩气钻井技术措施科学钻探 永无止境套管加压装置 套管井口加压装置能提供 100 井口外加力,但不能循环回接套管 采取加重钻杆或钻铤送入套管,然后悬挂于上层套管,然后回接至井口完成滚轮套管扶正器 水平段加入滚轮套管扶正器,变滑动摩擦为滚动摩擦,达到降低下套管阻力,保证套管居中,提高固井质量的目的五、页岩气钻井技术措施科学钻探 永无止境增大下部套管的浮力,减少阻力套管漂浮组件包括漂浮接箍、止塞箍、盲板浮鞋以及与之配套使用的固井胶塞等。盲板浮鞋和止塞箍连接在套管串的最下端 ,中间隔有 2~ 3 根套管;漂浮接箍安装在套管串中部。漂浮长度是指盲板浮鞋与漂浮接箍之间的套管长度 ,套管漂浮就是通过在这段套管内封闭空气或低密度钻井液实现的五、页岩气钻井技术措施科学钻探 永无止境1 — 下滑套密封 ;2 — 上滑套密封 ;3 — 外筒 ;4 — 上锁销 ;5 — 上滑套 ;6 — 下锁销 ;7 — 下滑套 ;8 — 4 个循环孔 ;9 — 顶替胶塞(2)漂浮接箍工作原理五、页岩气钻井技术措施科学钻探 永无止境旋转管柱。 通过旋转降低摩擦阻力提高下入能力是大位移井完井的另一项关键技术。旋转管柱可以清除下入过程中由摩擦阻力引起的正弦屈曲、螺旋屈曲和更为严重的自锁现象。旋转管柱要求套管必须具有高抗扭能力的优质接头 ,且送入工具与尾管柱必须容易脱开 。特定的套管循环头工具。 利用下套管同时循环钻井液减小摩擦力的方法来提高套管柱下入能力 ,并降低卡钻的可能性五、页岩气钻井技术措施科学钻探 永无止境(3) 提高套管居中度优选具有较小的起动力和良好的复位性能,适合于浅层水平井井眼使用的双弓弹性扶正器。固井施工时,根据井眼的弯曲程度、井径变化率情况合理设计扶正器使用数量、类型和卡放位置。应用根据设计软件对扶正器卡放位置进行模拟,提供理论及参考依据。表层内、造斜段、 平段合理安放和使用弹性扶正器、旋流刚性扶正器及滚子扶正器。水平井段采用轻浆或清水顶替,使套管在浮力作用下向井壁高边漂浮,减小套管的偏心程度,从而提高居中度五、页岩气钻井技术措施科学钻探 永无止境(4)优选冲洗液原因 :油基钻井液在套管壁和井壁上形成的油基钻井液沉积物和泥饼,严重影响了水泥环和井壁的胶结强度,是影响固井质量的关键因素。水泥浆、地层和套管壁均是亲水性质,必须进行润湿反转。固井时前置液与井壁的接触时间一般只有几分钟,目前国内几分钟就能有效清除井壁及套管上油基成分的前置液相对较少性能满足能改变油基钻井液中的乳化剂的极性,产生破乳作用,使井壁和套管壁油润湿变为水润湿;具有亲油增溶作用,使两个界面充分润湿,降低其界面张力;复合表面活性剂有较强渗透作用,易于分散在整个油相中,渗入到乳化剂的保护膜中。油基钻井液液相为 W/油膜分子表面亲油憎水,与水泥浆液相不相容。选择性能优良破乳剂、润湿反转剂、增溶剂等表面活性剂作为冲洗液,将井壁与套管壁上油膜进行破乳、润湿反转,将其液相变为 O/选择的冲洗液对界面上的油膜能产生较强烈渗透冲洗力,提高壁面的润湿性,降低表面张力,增强界面胶结亲和程度。冲洗液设计时可以选择“驱油冲洗液 +隔离液 +低密度水泥浆”组成的冲洗模式五、页岩气钻井技术措施科学钻探 永无止境(5)提高驱替效率大斜度及水平井段套管易偏心,容易导致窄边流窜;井斜角大,井眼清洁净化难。顶替时接触时间短,残留的钻井液不易驱替干净。下套管前,配制水平井眼清洗完井液清扫井底,保持井壁稳定。提高套管居中度,在水平井段和大肚子井段尽量使用旋流刚性扶正器,改变流体流速剖面,产生螺旋流,增加周向剪切驱动力,有利于将环空窄边钻井液和井壁黏稠钻井液驱替干净。选择具有“驱油降黏”冲洗液、“强力牵引”的隔离液,加大前置液使用数量及接触时间窄边井壁水泥浆不流动,井壁黏稠钻井液就无法驱替。在不能采用紊流固井时,宜用“稠浆慢替方法”提高驱替效率。五、页岩气钻井技术措施科学钻探 永无止境(6)水泥浆设计浆柱结构井漏风险;同时封固段较长,水泥浆在固井初期因失重而引起油气层压不稳,油气窜槽,影响固井质量。采用常规水泥浆、低密度水泥浆和超低密度多凝水泥浆固井,可以有效降低井底浆柱压力,减少漏失发生的几率,同时在稠化时间上形成梯度,利用水泥在凝结过程中的时间差来解决水泥因失重而压不稳产层造成的油气上窜问题。五、页岩气钻井技术措施科学钻探 永无止境优选水泥浆体系微膨胀增韧防漏水泥浆体系例:河页 1井采用漂珠微硅低密度水泥浆、微膨胀增韧防漏水泥浆体系固井施工,固井质量满足了后期工程酸压措施。水泥浆配方: 16%漂珠 + 5% 微硅 + 1% 降失水剂 +分散剂 + 消泡剂密 度 (g/% )0滤失量(09倾斜 45。 自由水 (% )0稠化时间(压强度 ( 378324h× %晶格膨胀剂 +1% 增韧剂 +1% 降失水剂 +散剂 +凝剂 +消泡剂密 度 (g/由水 ( % ) 0滤失量(09 倾斜 45。 自由水(% )0稠化时间 (抗压强度 ( 3780 24h × 膨 胀 率 ( % )( 55℃ /37岩气钻井技术措施科学钻探 永无止境胶乳水泥浆胶乳在低应力作用下增加了弹性形变恢复能力,在高应力下胶乳水泥石表现出较强塑性形变能力,产生永久性塑性形变 ,吸收能量 ,有助于提高水泥石抗冲击破坏的能力橡胶粒子弹性增韧防漏水泥浆通过在水泥中添加特殊弹性和增韧性材料,以改善油井水泥石力学性能,赋予油井水泥石一种可控塑性形变能力,增加水泥石抗冲击破碎性能,减轻水泥环在受冲击力作用时的应力集中所造成的破裂伤害程度。国内提高水泥环抗冲击性能最常用的材料是能够增加韧性的纤维。它能够提高弹性的橡胶粉,将橡胶粉加入到油井水泥浆中 , 当水泥石受冲击力作用时 , 力将传递到充填于其间的弹性体橡胶粉颗粒。弹性体橡胶粉产生力的缓冲,并吸收部分能量 ,提高水泥石的抗冲击性能 ,从而达到降脆增韧的目的缺陷:橡胶粒无法均匀的混入水泥中五、页岩气钻井技术措施科学钻探 永无止境快凝微膨胀增韧防漏水泥浆针对封固井段地层浅、易漏、井温低等特点,优化水泥浆综合性能,在水泥浆中加入早强剂、晶格膨胀剂、增韧剂。选用新型晶格膨胀材料 ,并辅以早强剂、增韧剂等其它水泥外加剂 ,在温度 45℃ ~ 150℃ ,压力 0~ 60均能产生一定的膨胀 , 补偿水泥浆水化早期和后期体积收缩 ,并产生一定的体积膨胀 ,尽而提高水泥环胶结质量。同时 , 快凝微膨胀增韧防漏水泥浆系具有失水低、稠化时间可调、零析水 ,且具有改善水泥浆力学性能、降低渗透率的特性 ,可有效提高水泥浆防窜防漏能力 ,对环境不利影响泡沫水泥浆由于泡沫水泥除具有较低的水泥浆密度外,还具有弹性、可压缩、可膨胀性和相对低的抗压强度、减少了由于受到外力水泥环里裂缝产生和扩大的风险。适用于经常面临交变应力的场合和频繁大规模压裂的页岩气井五、页岩气钻井技术措施科学钻探 永无止境(7)模拟计算以建页 算参数如下:● 扶正器类型:弹性扶正器; ● 扶正器间隔: 1个 /根● 扶正器井段: 400—井底( 1784m); ● 摩阻系数: 泥浆密度: 1.2 g/ 1.8 g/计算结果:下套管最大摩阻 种泥浆密度下套管均可顺利下入五、页岩气钻井技术措施科学钻探 永无止境由于摩阻系数的大小在下套管过程中的影响是非常大的,为保险起见,我们把裸眼井段摩阻系数选为 算结果显示,最大摩阻 15吨,下至井深 1710法下入。五、页岩气钻井技术措施科学钻探 永无止境在这种情况下,采用套管漂浮技术进行下套管作业。 漂浮段 200m,仍可能发生屈曲 漂浮段为 300m,即 1480至 1780m,可顺利下入 漂浮段 500m、 1000m,都可顺利下入五、页岩气钻井技术措施科学钻探 永无止境五、页岩气钻井技术措施科学钻探 永无止境
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