川南探区页岩气水平井钻井技术_唐嘉贵

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石 油 钻 探 Biblioteka Baidu 术
２ ０ １ ４年９月
认为主要存在以下钻井技术难点 ： ）上 部 地 层 溶 孔 洞 、 煤 层、 断 层、 裂 缝 发 育， 存 １ 在井漏风险 。 邻区 威 远 、 焦石坝等区块在钻井中普 遍存在 井 漏 问 题 ， ７ ９ 井、 １ １ ６井等在 Ｗ ２ ０ １井和 Ｗ Ｗ ］ ５ ６ － ， 须家 河 组 — 嘉 陵 江 组 地 层 发 生 失 返 性 漏 失［ 龙马溪组地层 Ｊ Ｙ ３ Ｈ Ｆ 井和Ｊ Ｙ ４ Ｈ Ｆ 井等在嘉陵江组 、 发生裂缝性漏失 。 ）上部陆相地层可能含有水层 ， 受地层出水和 ２ 井壁垮塌影响 ， 气体钻井应用井段和提速效果受限 。 邻区 Ｚ Ｓ １井在７ ５ ６ ． ０ ０～７ ６ ０ ． ０ ０ ｍ 井 段 钻 遇 水 层； ２ ０ １ １ 井应用空气锤钻至井深 １ ９ ３ ． ２ ０ｍ 时地层 Ｗ －Ｈ ３ 出水 ， 出水量 １ ｈ； Ｗ ２ ０ｍ／ ２ ０ １ ３ 井充气钻进至 井 －Ｈ
川南 探 区 页 岩 气 藏 属 于 低 品 位 油 气 藏 ， 成藏地 质条件复杂 ， 自上而下发育有侏罗系沙溪庙组 、 凉高 山组 、 自流井组 ， 三叠系须家河组 、 雷口坡组 、 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 ， 志留系韩家店组 、 石牛栏组 、 龙马溪组和 奥陶系五峰组地 层 ， 地 层 古 老、 可 钻 性 差、 各向异性 大， 探井钻井过程中存在易发生井下故障 、 机械钻速 慢、 钻井周期长 、 钻 井 成 本 高 及 投 资 收 益 低 等 问 题。 为实现探区内页岩 气 高 效 勘 探 ， 在分析邻区页岩气
川南 探 区 龙 马 溪 组 地 层 埋 深 ２ ０ ０ ． ０ ０～ ８ 结合邻区实钻情况分析工程地质特 征 ， ４ ２ ０ ０ ． ０ ０ｍ，
； 。 收稿日期 ： 改回日期 ： ０ ２ ０ ０ ０ １ ４ ７ ５ ０ １ ４ ９ ８ ２ ２ － － － － ， 作者 简 介 ： 男， 云 南 昭 通 人， 唐嘉贵（ ９ ５ ６—） ９ ７ ８年毕业于西 １ １ 南 石油学 院 钻 井工程 专业 ， 高级工程师 ， 长 期 从事 石油 天然 气钻 井研 究及 管理 工 作 。 联系方式 ： ５ ９ ７ ２ ４ １ ０＠ｑ ． ｃ ｏ ｍ。 ｑ 基金项目 ： 国 家 科 技 重 大专 项 课 题 “ 低渗 气 藏 复杂 地 层高 效 钻 井 ） （ 部 分研究 成果 。 编号： 关键 技术 ” ０ ０ １ １ Ｚ Ｘ ０ ５ ０ ２ ２ ０ ５ ２ －
＋ （ ） 中图分类号 ： ． ０ ０ ０ Ｔ Ｅ ２ ４ ３ １ 文献标识码 ： ０ ０ １ ８ ９ ０ ２ ０ １ ４ ０ ５ ０ ４ ７ ５ Ａ 文章编号 ： １ － － －
ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ Ｓ ｈ ａ ｌ ｅ Ｇ ａ ｓ Ｈ ｏ ｒ ｉ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ Ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｉ ｎ Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｅ ｒ ｎ Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｄ ｇ ｇ ｙ
１ ２ ３ ］ ４ １ － 。 具有良好的页岩气勘探开发潜力［
井实钻资料的基础 上 ， 结合探区工程地质及技术难 点， 开展了井身结构优化 、 优快钻井技术以及经济性 分析 ， 形成了以 １ ３ ９ ． ７ｍｍ 套管完井的三开井 身结 构优化方案 ， 并配套了相应的优快钻井技术 。
１ 钻井工程技术难点
Ｔ Ｊ ｉ ａ ｕ ｉ ａ ｎ ｇ ｇ （ Ｓ Ｘ Ｏ Ｓ Ｃ Ｃ Ｓ Ｃ ６ ｉ ｎ ｏ ｅ ｃ ｉ ｎ ａ ｎ ｉ ｌ ｉ ｅ ｌ ｄ ｅ ｒ ｖ ｉ ｃ ｅ ｏ ｒ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｈ ｅ ｎ ｄ ｕ， ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ， １ ０ ０ ４ １， ｈ ｉ ｎ ａ） ｐ ｆ ｐ ｇ ， ： Ａ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ａ ｎ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ａｗ ｈ ｅ ｒ ｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｉ ｅ ｓ ｓ ｕ ｃ ｈ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｌ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｅ ａ ｉ ｎ Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｅ ｒ ｎ Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ ｉ ｓ ｐ ｐ ， ， ｅ ｎ ｅ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ ｈ ｉ ｈ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｃ ｏ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｌ ｏ ｗ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｒ ｅ ｔ ｕ ｒ ｎ ｅ ｘ ｉ ｓ ｔ ． Ｔ ｏ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ａ ｎ ｏ ｏ ｒ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｓ ｌ ｏ ｗ ａ ｓ ｐ ｇ ｇ ｐ ｙ ， ａ ｓ ｅ ｘ ｌ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｅ ｘ ｌ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｅ ａｗ ｅ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｉ ｅ ｓ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｉ ｎ ｗ ｅ ｌ ｌ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｓ ｈ ａ ｌ ｅ － ｇ ｐ ｐ ｇ ｐ ｔ ｉ ｍ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｏ ｔ ｉ ｍ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ｆ ａ ｓ ｔ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ａ ｎ ｄ ｅ ｃ ｏ ｎ ｏ ｍ ｉ ｃ ｃ ｏ ｓ ｔ ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｅ ｓ ｏ ｎ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ － ｐ ｇ ｇ ｙ ｙ ｙ ｉ ａ ｓ ｒ ｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｉ ｒ ｓ ｔ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｒ ｅ ｕ ｉ ｒ ｅ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｄ ｉ ｆ ｆ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｉ ｅ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｌ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｅ ａ ａ ｎ ｄ ｓ ｈ ａ ｌ ｅ － ｇ ｇ ｙ ｑ ｇ ｐ ， ｍ １ ｅ ｎ ｔ ｓ ． Ａ ｓ ａ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ａ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｒ ｏ ｒ ａ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｔ ｉ ｍ ｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｕ ｄ ｄ ｉ ｎ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｍ ｌ ｅ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗ ｉ ｔ ｈ ３ ９ ． ７ ｍｍ ｇ ｐ ｇ ｐ ｇ ｐ ， ｒ ｏ ｕ ｉ ｄ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｏ ｆ ＷＹ １ａ ｎ ｄ ＹＹ １ｅ ｘ ｌ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｗ ｅ ｌ ｌ ｓ ｓ ｕ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ ｆ ｕ ｌ ｌ ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｓ ｉ ｎ ｓ ｗ ａ ｓ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｅ ｄ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ － ｐ ｇ ｇ ｐ ｙ ｙ ｇ ｐ ｖ ａ ｓ ｅ ｘ ｌ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｅ ｒ ｎ Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ． ｕ ｉ ｄ ａ ｎ ｃ ｅ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ｓ ｈ ａ ｌ ｅ ｉ ｄ ｅ ｄ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｇ ｐ ｇ ； ； ； ： ａ ｓ ｈ ｏ ｒ ｉ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｗ ｅ ｌ ｌ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｅ ｒ ｎ Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ｓ ｈ ａ ｌ ｅ Ｋ ｅ ｇ ｇ ｙ 威 远 －荣 县 、 荣 川 南 探 区 主 要 包 括 井 研 －犍 为 、 昌 －永川 、 荣县 －宜 宾 、 赤 水 等 区 块， 勘探层位为筇竹 寺组和龙马溪组 ， 与 邻 区 的 长 宁 －威 远 、 富 顺 －永 川 等 页岩气开发区 块 的 沉 积 特 征 相 似 ， 均位于深水陆棚 有利沉积相带， 预测页岩气地质资源量 １ ５ ． ４ × １ ０ ｍ，
３ ／ 深８ 出水量 ２ ｈ； Ｌ ５ ． ０ ０ｍ 时地层出水 ， ０ｍ Ｓ ２ 井用 ３ ， 被迫 泡 沫钻至井深２ ８ ０ ． ５ ０ｍ 时地层出水３ ０ ０ｍ ０ ６］ 。 转换钻井方式 ［
地层含铝土质泥 岩 ， 水 敏 性 强； 嘉 陵 江 组 石 膏 发 育； 龙潭组 、 茅口组 — 栖霞组和韩家店组地层可钻性差 ， 预测发育多套气层 ， 可能钻遇缝洞发育带并出现放 空、 井漏 、 井喷等强 烈 显 示 ； 斜井段及水平段穿越目 的层龙马溪组 ， 页岩发育 ， 容易发生井壁失稳 。 根据 页 岩 探 区 内 压 力 剖 面 和 地 质 工 程 特 点 ， 参 考邻区实钻三开井身结构特点 ， 依据有利于安全 、 优 质、 高效钻井和油气层保护的原则 ， 第一必封点设计 在雷口坡组顶部 ， 封隔须家河组上部不稳定 、 易漏地 层， 为二开钻井提供井控条件 ； 第二必封点设计在石 牛栏组顶部 ， 封雷口坡组 — 韩家店组地层 ， 为侧钻水 平段提供安全钻进井筒条件 。 ． ２ 井身结构优化 ２ 根据 国 内 外 页 岩 气 勘 探 开 发 经 验 ， 井身结构设 计的关键在于确定 套 管 承 压 能 力 ， 以保证后期大规 模压裂改造施工 中 井 筒 承 压 的 要 求 。 为 此 ， 基于安 全建井及降本增效原则 ， 参考邻区焦石坝 、 丁山和威 远等页 岩 气 区 块 的 实 钻 资 料 ， 预测破裂压力梯度 ／ 结合套管或泵送可钻式桥塞压裂 ． ７ ＭＰ ａ １ ０ ０ ｍ， ２ ３ ／ 改造工艺 ， 选用 １ ｍ ７ ７ ． ８ｍｍ 套管才能满足 １ ０ｍ ｉ ｎ 以上大排量改造需要 ， 并形成了“ 直导眼 ＋ 水平井” 三开井身 结 构 设 计 方 案 ： 导 眼， ６ ０ ９ ． ６ ｍｍ 钻 头 × 封隔上部易 ５ ０ ２ ． ０ ０ｍ， ０ ８ ． ０ｍｍ 导管 ×１ ０ ０ ． ０ ０ｍ， １ 漏层及 浅 层 水； 一 开， ４ ０ ６ ． ４ｍ ｍ 钻 头 ×１ ２ ０ ２ ． ０ ０ ｍ， 封隔须家河组及 ３ ３ ９ ． ７ｍ ｍ 表层套管 ×１ ２ ０ ０ ． ０ ０ｍ， 以浅 地 层 ； 二 开， ３ １ １ ． １ ｍｍ 钻 头 ×３ １ ８ ２ ． ０ ０ｍ， 封隔须家河组 ２ ４ ４ ． ５ｍｍ 技术套管 ×３ １ ８ ０ ． ０ ０ ｍ， 钻 及以浅地层 ； 三 开， 头 ２ １ ５ ． ９ ｍｍ ０ １ ８ ． ０ ０ｍ， ×５ 先悬挂后回接 。 １ ７ ７ ． ８ｍｍ 油层套管 ×５ ０ １ ６ ． ０ ０ｍ， 考虑采 用 １ ７ ７． ８ ｍｍ 套 管 完 井 的 三 开 井 身 结 构具有钻井成本高 的 缺 点 ， 在满足油层套管承压条 件 下， 全井采用 在套管限压 １ ３ ９ ． ７ ｍｍ 套 管 ， ３ 下预测施工排量达 １ 满足泵 ｍ ０ ＭＰ ａ ０ｍ ／ ｉ ｎ 以上 ， ９ 送桥塞分段压裂改 造 施 工 排 量 要 求 ， 为此将油层套 管尺寸由 １ １ ７ ７ ． ８ ｍｍ 优化为 ３ ９ ． ７ ｍｍ 套 管 。 优 化 后 的 井 身 结 构 为 ：导 眼 ， ６ ０ ９ ． ６ ｍｍ 钻 头 × 封隔上部易 ５ ０ ２ ． ０ ０ｍ， ０ ８ ． ０ｍｍ 导管 × １ ０ ０ ． ０ ０ｍ， １ 漏层及浅层水 ； 一开 ， ４ ０ ６ ． ４ｍｍ 钻头 ×１ ２ ０ ２ ． ０ ０ ｍ， 封隔须家河组及 ３ ３ ９ ． ７ｍｍ表层套管 ×１ ２ ０ ０ ． ０ ０ ｍ， 以 浅 地 层； 二 开， ３ １ １ ． １ ｍｍ 钻 头 ×３ １ ８ ２ ． ０ ０ ｍ， 封隔须家河及以浅 ２ ４ ４ ． ５ｍ ｍ技术套管× ３ １ ８ ０ ． ０ ０ｍ， 地层； 三开， ２ １ １ ５ ． ９ｍ ｍ 钻头 ×５ ０ １ ８ ． ０ ０ｍ， ３ ９ ． ７ｍ ｍ 技术套管× 全管柱固井。 ５ ０ １ ６ ． ０ ０ｍ，
川南探区页岩气水平井钻井技术
唐嘉贵
（ ） 中石化西南石油工程有限公司 ， 四川成都 ６ １ ０ ０ ４ １
可钻性差、 机械 钻 速 慢 、 钻 井 成 本 高及 投 资 收 益 低 等 问 题 ， 为实现该探区页岩 摘 要： 川南 探 区 存 在地 层 古老 、 气 高 效 勘 探开发 ， 在 分析 探 区工程 地质 及 钻 井工程 技术 难 点 的 基 础 上 ， 结合 页岩 气 储 层 改 造 技 术 要 求 ， 开展了井身 结构 方 案 优 化 、 优 快 钻 井 技术 以 及 经 济 成 本 分析 ， 形 成了 以 指 导 完 成了 ３ ９ ． ７ｍｍ 套 管 完井 的 三 开钻 井 技术 方 案 ， １ 为 川南 探 区 第 一 轮 页岩气 勘 探 提供 了技术 指 导 。 ＷＹ １井、 ＹＹ １ 井 等 探 井 的 设计 ， 关键词 ： 页岩气 水平 井 钻 井 川南 探 区
第４ ２ 卷第 ５ 期 ２ ０ １ ４年９月
石 油 钻 探 技 术 Ｐ Ｅ Ｔ Ｒ Ｏ Ｌ Ｅ ＵＭ Ｄ Ｒ Ｉ Ｌ Ｌ Ｉ ＮＧ Ｔ Ｅ ＣＨＮ Ｉ ＱＵ Ｅ Ｓ
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页岩气工程技术专题
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