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威远构造页岩气水平井钻井井身结构优化探讨_聂靖霜

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威远 构造 页岩 水平 钻井 结构 优化 探讨 聂靖霜
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第 15 卷 第 2 期 重庆科技学院学报 ( 自然科学版 ) 2013 年 4 月威远构造页岩气水平井钻井井身结构优化探讨聂靖霜1,2雷宗明3王华平4王富渝3(1.西南石油大学,成都 610500; 2.重庆市工业学校,重庆 400032;3.重庆科技学院,重庆401331; 4.川庆钻探工程公司川东钻探公司,重庆 400000)收稿日期 : 2013 -02 -28作者简介 : 聂靖霜 ( 1982 - ) , 女 , 重庆人 , 助理工程师 , 西南石油大学在读硕士研究生 , 研究方向为油田钻井 。摘 要 : 大斜度 、长段水平井是页岩气藏成功开发的关键因素 , 威远区块页岩气藏成藏条件复杂 , 钻井过程中漏 、喷 、垮同存 , 施工周期长 。由于页岩气资源多属于低渗透致密地层 , 较常规气藏开发难度大 , 如何优化钻井井身结构 、有效减少威远区块页岩气井钻井风险是当前面临的一个难题 。在原理论设计的基础上 , 充分结合实钻资料分析的研究方法 , 探讨并提出适用于威远构造的井身结构的优化方案 。关键词 : 威远 ; 页岩气 ; 水平井 ; 井身结构 ; 优化中图分类号 : 献标识码 : A 文章编号 : 1673 -1980( 2013) 02 -0097 -041 威远地区地质特点威远构造属于川中隆起区的川西南低陡褶带 ,东及东北与安岳南江低褶皱带相邻 , 南界新店子向斜接自流井凹陷构造群 , 北西界金河向斜与龙泉山构造带相望 , 西南与寿保场构造鞍部相接 ( 图 1) 。钻井揭示 , 从地表至基底 , 地层层序依次为三叠系须家河组 、雷口坡组 、嘉陵江组 、飞仙关组 , 二叠系乐平统 、阳新统 , 志留系下统龙马溪组 , 奥陶系五峰组 、宝塔组 、大乘寺组 、罗汉坡组 , 寒武系洗象池组 、遇仙寺组 、沧浪铺 、筇竹寺和震旦系上统灯影组 、喇叭岗组[ 1]。图 1 威远构造区域位置图·79·威远区块页岩气藏成藏条件复杂 , 纵向上孔隙 、裂缝发育 , 表层井漏严重 ; 龙潭及奥陶系 、寒武系页岩层易垮塌 ; 茅口 — 栖霞地层可钻性差 , 含黄铁矿 、燧石结核可钻性差 ; 罗汉坡 ~ 筇竹寺地层含黄铁矿 、燧石 , 夹层多 , 可钻性差 ; 嘉三及飞仙关地层出水 ; 茅口地层含硫化氢 0. 81 ~16. 52 g/于页岩地层裂缝发育 , 长水平段钻井中易发生井漏 、垮塌等问题 , 造成钻井液大量漏失 、卡钻 、埋钻具等工程事故[ 2], 这些都给页岩气勘探开发带来很大的困难和挑战 。2 已钻井井身结构缺陷2.1 威远龙马溪目的层井身结构缺陷威 201 - 是四川油气田威远构造的第一口龙马溪页岩气水平井[ 1], 其井身结构设计图如图2 所示 , 实际井身结构如表 1 所示 。实钻证明该井身结构不合理 : ( 1) 表层套管下入浅 , 未能将地表复杂封住 , 二开用空气锤钻至 193.20 m 地层出水被迫结束空气钻进 ; ( 2) 技术套管下入浅 , 导致 215.9 323.48 m 以上 , 龙马溪页岩由于浸泡时间长垮塌严重 , 仅处理垮塌时间就达 295. 25h, 严重影响了钻井速度 。2.2 威远筇竹寺目的层井身结构缺陷威 201 - 是威远地区第 1 口以筇竹寺为目的层的页岩气水平井[ 3], 其井身结构设计图如图3 所示 , 实际井身结构如表 2 所示 。该井在 1 563 氮气钻进至 2 315. 59 m 地层出水 , 采用氮气雾化钻至 2 325 m, 立压 3.9↑5 出口返出东西渐少 , 加大排量循环返股状水 。于是转化为密度1.30 g/钻进至 3 647. 59m, 上提钻具遇卡 , 卡钻复杂解除后 , 因页岩水平段因裸露时间长 , 已出现垮塌 , 继续钻进存在风险较大 , 被迫提前完钻 。图 2 威 201 -身结构设计图 ( 龙马溪 )表 1 威 201 -井身结构开钻次序设计钻头尺寸 /深 /深 /深 /深 /44.5 20 339.7 0 ~20 444.5 47.79 339.70 47.79 嘉五 02 311.2 500 244.5 0 ~498 311.2 504.00 244.50 504.79 飞仙关 03 215.9 3 032 139.7 0 ~3 030 215.9 2 823.48 139.70 2 750.03 龙马溪 0表 2 威 201 -实际井身结构开钻次序设计钻头尺寸 /深 /深 /深 /深 / 30 508.0 0 ~29 660.40 30.00 508.00 29.67 嘉五1 444.5 300 339.7 0 ~298 444.50 292.00 339.70 291.17 嘉二 02 311.2 1520 244.5 0 ~1 518 311.20 1 563.00 244.50 1 561.03 五峰 03 215.9 4 300 139.7 0 ~4 298 215.90 3 467.59 139.70 3 643.03 筇竹寺 0·89·聂靖霜,等:威远构造页岩气水平井钻井井身结构优化探讨图 3 威 201 -身结构设计图 ( 筇竹寺 )根据威 201 - 201 - 的实钻情况 ,漏 、喷 、垮同存 , 施工周期长 , 目的层由于浸泡时间长 , 均出现了不同程度的垮塌 , 不利于井眼清洁和井眼稳定 , 加剧了复杂情况 , 也不利于加快钻井速度 ,威 201 - 井下复杂提前完钻 。因此威远构造页岩气钻井井身结构需进一步进行优化 。3 井身结构优化方案3.1 井身结构优化思路井身结构优化是在原理论设计的基础上 , 充分结合实钻资料分析研究 。增大表层套管下入深度 ,将地表复杂完全封住 ; 技术套管下至目的层顶部附近 , 将目的层以上复杂封住 , 同时可缩短水平段裸眼长度 , 减少页岩水平段浸泡时间 , 有利于页岩水平段井眼稳定 。3.2 威远龙马溪目的层井身结构优化方案威 201 - 身结构 ( 龙马溪 ) 优化方案如表 3所示 : ( 1) 表层下至嘉二顶部 , 封隔地表复杂 ; ( 2)244.5 套管下至 A 点附近 , 将水平段裸眼段减短到1 200 m 左右 , 缩短页岩浸泡时间 ; ( 3) 封隔了龙马溪以上的漏层 、垮塌层 , 有利水平段段高密度钻井 。3.3 威远筇竹寺目的层井身结构优化方案威 201 - 身结构 ( 筇竹寺 ) 优化方案如表 4所示 : ( 1) 表层加深至 300m, 能有效封隔地表水层 ;( 2) 314. 3 套管封隔茅口以上水层和龙潭垮塌层 ;( 3) 可钻性差的罗汉坡 — 遇仙寺可采用氮气钻 ;( 4) 241. 3 套管下至 A 点附近 , 裸眼段由过去的2 000 m 以上减到 1 200 m 以内 , 缩短页岩浸泡时间 ; ( 5) 封隔了筇竹寺以上的漏层 、垮塌层 , 有利于页岩水平段段高密度钻井 。表 3 威 201 -优化后井身结构钻头尺寸 / 30 508.0 嘉陵江 0 ~29444.5 300 339.7 嘉二顶 0 ~300311.1 1 700 244.5 A 点附近 0 ~1 700215.9 2 900 139.7 龙马溪 0 ~2 900表 4 威 201 -优化后井身结构钻头尺寸 / 30 508.0 嘉陵江 0 ~29444.5 300 339.7 嘉陵江 0 ~300314.3 1 600 273.1 大乘寺顶 0 ~1 600241.3 2 800 219.1 A 点附近 1 600 ~2 800190.5 4 000 127.0 筇竹寺 0 ~4 000·99·聂靖霜,等:威远构造页岩气水平井钻井井身结构优化探讨4 结 语通过对威远区块地质特点及威 201 - 、威201 - 的钻井跟踪研究 , 对威远区块的页岩气井井身结构优化获得以下认识 :( 1) 增大表层套管下入深度 , 有效地将表水层等地表复杂完全封住 。( 2) 技术套管下至目的层顶部附近 , 裸眼段由过去的 2 000 m 以上缩到 1 200 m 以内 , 缩短了页岩浸泡时间 。( 3) 封隔目的层以上的漏层 、垮塌层 , 有利于页岩水平段段高密度钻井 。( 4) 目的层炭质页岩的垮塌机理有待进一步研究 。( 5) 井身结构的优化方案需要进行现场验证 。参考文献[1]王华平,张铎,张德军,等.威远构造页岩气钻井技术探讨[J].钻采工艺,2012,35(2):92]崔思华,班凡生,袁光杰.页岩气钻完井技术现状及难点分析[J].天然气工业,2011,31(4):723]李功玉,王华平,张德军,等. 泥浆盖帽强钻技术在威远页岩地层的应用[J].钻采工艺,2012,35(1):121. 10500; 2. 00032;3. 01331;4. 00000)in of is in at as of is in to of is a on of ey 01·聂靖霜,等:威远构造页岩气水平井钻井井身结构优化探讨
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