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页岩气参数井小井眼钻井技术--以常页1井为例

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页岩 参数 井小井眼 钻井 技术
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0 引言常页1井参数井位于湖南省常德市太阳山背斜西翼,为中国地调局“湖南省页岩气资源潜力评价”项目中实施的第一口页岩气参数井,井型为直井。设计井深980m,实际完钻井深1377m。钻探的目的为获得湘西北地区下寒武统牛蹄塘组黑色炭质页岩厚度、地球化学指标、物性特征和含气量等关键参数。该井目的层取心段长850m,应用常规油气钻井技术所付出的费用是不经济的,因此采用了费用较低的小井眼钻井技术。1 内地表为第四系未固结成岩的松散黄色粘土。上部探溪组石灰岩岩溶发育,大裂隙、大溶洞较多,下部目的层牛蹄塘组为黑色碳质页岩,其中间夹一石煤层,地层倾角为30°~40°。根据常页1井的地层条件,该井依次钻遇的地层如表1所示:整的原因主要有以下两点:①上部探溪组灰岩溶洞较发育,溶洞多且长,续钻井过程中多次出现断基金项目:湖南省煤田地质局科研项目学术沙龙《湖南省页岩气钻井、固井、录井及防喷技术研究》(2013015)资助。作者简介:彭粲璨(1986—),男,湖南湘乡人,助理工程师,从事油气地质钻探工作。收稿日期:2013小舟岩气参数井小井眼钻井技术——以常页1井为例彭粲璨1,李奋强1,吴 聪2,韦又林3(南长沙 410014;疆乌鲁木齐 830000;南长沙 410000)摘 要:在页岩气勘探初期布署实施的参数井,可采用小井眼钻井技术降低钻井成本。论文以湘西北常德地区太阳山背斜页岩气参数井常页1井施工为例,介绍了页岩气小井眼钻井技术的关键组成部分,包括:钻井设备的选型与配置、钻具结构组合、钻井工艺参数的选择和优化、泥浆体系的选择和性能维护、绳索取心技术、含气量现场解吸测试、常见事故的预防和处理、完井工艺等。小井眼钻井技术的成功应用表明,小井眼钻井技术不仅能较好满足页岩气勘探初期的钻井目的,而且能缩短钻井周期,降低钻井成本,取得较大的经济效益。关键词:小井眼;页岩气;参数井;钻井技术中图分类号:献标识码:A . 10014;2. o. 30000;3. o. 10000)of of o.1 of of it 煤 炭 地 质F 2013第25卷11期2013年11月文章编号:1674013)11 煤 炭 地 质钻具事故。②原设计的井深为980m,后因目的层黑色炭质页岩层加厚,后采用Ф75整前后的井身结构示意图如图1和图2所示。2 钻井设备选型钻井设备的选型与常规油气类似,既要安全地满足其钻井目的,又要最大限度地降低页岩气参数井钻井成本[1通过对比分析,选用了主要配套设备及性能指标如表2所示。3 钻井技术施工过程如下:第一步按原设计井身结构采用Ф130间溶洞发育,多次折断钻具,无法继续钻进,停钻处理。第二步更改设计,用分两次扩孔、下两层套管护壁保证安全钻进。继续按设计采用Ф95三步加深钻进,因加深段较长,钻机负荷较大,Ф13027270动钻杆。二开采用的钻具组合为: Ф11008通钻杆+主动钻杆。三开采用的钻具组合为: Ф95扩孔器+扩孔器+ 动钻杆。四开采用的钻具组合为: Ф75扩孔器+扩孔器+动钻杆。土白云岩、灰岩泥灰岩、白云质灰岩硅质页岩、炭质页岩表1 设计三开井身结构示意图钻四开井身结构示意图75性能描述150大钻井深度1800m。320L/高压力1079~±30°,分辨率:8"。钻杆为配套Ф89、Ф73611期一开开孔口径采用Ф130上覆地层为第四系松散粘土层,为保证开孔开正,采用低钻压低转速吊打,钻压4~10速60~90r/洗液量20~40L/孔钻进时采用同样的钻进参数。二开钻进采用Ф110工井段主要钻井工艺也是扩孔钻进,为保证扩孔正常,采用低钻压低转速吊打,钻压4~20速90~120r/洗液量20~40L/开采用金刚石绳索取心钻进,采用Ф95快速钻进以提高机械钻速,在保证井身质量的前提下,适当提高钻压,采用钻压20~40速200~400r/洗液量20~40L/开同样采用金刚石绳索取心钻进,采用Ф75着井深不断加深,适当提高钻压,采用钻压40~50速200~360r/洗液量20~40L/起着携带悬浮岩屑、冷却润滑钻头、传递水动力、稳定井壁和平衡地层压力等作用,因此保持良好的泥浆性能十分重要[3]。为了在护壁情况下充分保证泥浆的润滑性能,在上覆非目的层地层钻进中,采用了无固相泥浆。因为高分子量的聚丙烯酰胺(较强的絮凝效果(能对岩屑予以絮凝)又有很好的润滑性能。常页1井采用1600万分子量量一般在800~1000炭质页岩(石煤)段易破碎地层,采用防塌低固相泥浆。在遇漏失或坍塌地层,上部采用下套管快速处理,深部加入堵漏剂(惰性材料如锯末、海带、稻草等经济材料)。采用植物胶、腐植酸钾作为防塌剂,这两种材料不仅能使冲洗液的防塌效果大大增强,而且也具有降失水、堵漏的效果。具体的泥浆配方和性能数据见表3所示。mg·~5能视粘/Pa·浆配方和性能参数表井井斜不得超过3°,30m,全井井底最大位移不得超过50m,井径扩大率小于15%,井身质量标准参照常规油气勘探标准,而常页1井所钻地层倾角为30°~40°,地层自然造斜率高,钻井施工难道较大。一开开孔是保证井身质量的关键工序,为保证开孔开正,先将钻塔、钻机设备严格找平、校正,并保持天车、动力转盘、井口中心三点在一条垂线上。合理掌握开孔钻井参数,采用低钻压低转速吊打。在钻进的过程中,合理的处理好地层交界面。在地层界面、破碎带、软硬互层交界面,适当降低钻压、转速钻井参数,待钻至一定深度后再采用正常钻井参数,以防止因在地层交界变化,由钻进参数配置不当而造成的井斜。加强井斜质量的监测。每加深钻进50~100现井斜有增加的趋势,加密测量。如井斜有超标时,及时使用单弯螺杆钻进行纠斜,并加密测斜次数,使该井在较少纠偏的情况下达到较高的垂直度。30m,达到钻井设计井身质量要求。国内含气量测试常用的取心方式。密闭取心和密闭保压取心被认为是最准确的方法[4],但价格昂贵,在技术和资金都具备的条件下,可以采用密闭取心。常页1井在目的层牛蹄塘组页岩层段取心,采用绳索取心钻井工艺,取心收获率要求较高,岩心收获率不低于95%。页岩气取心不同于普通固体矿产取心,必须尽可能地减小取心工艺对损失时间计算带来的误差。通过对提心速度来减少含气量的损失,现场做到了岩心的快速上提,绳索取心绞车装有的自动排绳机构排绳效果好。配合现场解析技术人员的取心装罐工作,内筒提出时将其平放于地面,卸开内筒下端的螺纹,取出岩心,用清水简单清洗后,对岩心进行描述,快速采集25~30行现场快速气体解析,从内筒出井口到岩心装罐时间小于10页1井在进入目的层开始取心,三开采用心直径为64开采用:岩气参数井小井眼钻井技术——以常页1井为例57第25卷中 国 煤 炭 地 质索取心工具,岩心直径为49井共计获取岩心段长达850m,获得了较高的取心收获率,取心质量优良。页岩含气性评价、资源储量预测具有重要的意义[5常页1井钻井现场使用的气体解吸测量装置主要分为解吸罐、集气筒和恒温箱三部分(图3)。气体解吸主要在钻井取心现场完成,在钻井过程中准确记录从停钻、提钻、岩心到达井口及装罐结束的时刻,把岩心取出来后,迅速装入解吸罐中,密封后放入模拟地层温度的恒温设备,让岩心在解吸罐中自然解吸,并按时记录不同时刻的解吸气体积,直到气体解吸测量结束[10]。通过含气量现场解吸和完井测井资料综合解释(图4),常页1井牛蹄塘组页岩层的平均含气量为2~3m3/t,证实了本地区页岩气的存在,揭示了下寒武统牛蹄塘组较好的页岩气勘探前景。期不射孔压裂,全井注水泥封孔。泥量为11t,水泥浆返至地面。4 结语常页1井参数井小井眼钻井技术,实施效果较好,井身质量优良,现场解吸和分析化验等其它参数达到取全、取准的要求。同时,小井眼降低了钻井成木,单井成本约180万元(井深1377m),而在该区常规页岩气(煤层气)探井由于巨额的修建道路费用及搬迁费用预算需要300万元以上,由此可见小井眼钻井技术的经济效果是明显的。参考文献:[1]莫日各,覃成锦,]008,5(3):252]]013,3(3):123]]011,1(4):784]蒋国盛,]土钻掘工程),2013,40(1):35]刘洪林,邓泽,刘德勋,]010,32(11):1566]李玉喜,乔德武,姜文利,]011,30(2):3087]宋涛涛,]013,22(1):348] ,,of of J]e⁃970,7(1):519] S, T, K,et of ],992.[10]唐颖,张金川,刘珠江,]011,31(10):吸装置示意图[84 测井曲线解释图彭粲璨, 李奋强, 吴聪, 韦又林, 彭粲璨,李奋强,i 南省煤田地质局油气资源勘探队,湖南长沙,410014), 吴聪,国石油西部钻探工程公司,新疆乌鲁木齐,830000), 韦又林,南省页岩气开发有限公司,湖南长沙,410000)刊名: 中国煤炭地质英文刊名: (期): 2013(11)本文链接:
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