涪陵焦石坝区块页岩气水平井钻井完井技术_周贤海

月， 该地区焦页１ ３ Ｈ Ｆ井在 １ ２ ． ０ｍ ｍ 油嘴、 ２ ３Ｍ Ｐ ａ压 －
４ ３ 力下获１ 进一步证实涪陵焦石 １ × １ ０ ｍ／ ｄ 高产气流，
坝区块页岩气具有良好的勘探开发前景。 但是， 涪陵
第４ １ 卷第 ５ 期
周贤海． 涪陵 焦 石 坝 区块页岩气 水 平井钻井 完 井技术
Ｚ ｈ ｏ ｕ Ｘ ｉ ａ ｎ ｈ ａ ｉ （ Ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ＆Ｓ ｕ ｅ ｒ ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ， Ｊ ｉ ａ ｎ ｈ ａ ｎ Ｏ ｉ ｌ ｉ ｅ ｌ ｄ Ｂ ｒ ａ ｎ ｃ ｈ， Ｓ ｉ ｎ ｏ ｅ ｃ， Ｑ ｉ ａ ｎ－ ｇ ｇ ｇ ｇ ｐ ｇ ｆ ｐ ， ， ， ） ｉ ａ ｎ ｕ ｂ ｅ ｉ４ ３ ３ １ ２ ４Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｊ ｇＨ ： ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｓ ａ ｓ Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔＩ ｎ ｖ ｉ ｅ ｗ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｏ ｆ ｆ ｒ ｅ ｕ ｅ ｎ ｔ ｄ ｏ ｗ ｎ ｈ ｏ ｌ ｅ ａ ｃ ｃ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｎ ｓ ｈ ａ ｌ ｅ ｗ ｅ ｌ ｌ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｉ ｎ Ｊ ｉ ａ ｓ ｈ ｉ ｂ ａ Ｂ ｌ ｏ ｃ ｋ ｏ ｆ ｐ ｇ ｑ ｇ ， ， ， Ｆ ｕ ｌ ｉ ｎ Ａ ｒ ｅ ａ ｓ ｌ ｏ ｗ ｅ ｎ ｅ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ ｌ ｏ ｎ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｃ ｃ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｈ ｉ ｈ ｃ ｏ ｓ ｔ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｄ ｄ ｕ ｅ ｔ ｏ ｃ ｏ ｍ ｌ ｅ ｘ ｅ ｏ ｌ ｏ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｇ ｐ ｇ ｇ ｙ ｇ ｐ ｇ ｇ ， ｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ａ ｎ ｉ ｓ ｏ ｔ ｒ ｏ ｈ ｅ ａ ｄ ａ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｏ ｆ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｉ ｅ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ Ｊ ｉ ａ ｏ ｓ ｈ ｉ ｂ ａ Ｂ ｌ ｏ ｃ ｋ ｗ ａ ｓ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ａ ａ ｎ ｄ － ｇ ｐ ｙｔ ｐ ｙ ｇ ｇ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｈ ａ ｌ ｅ ｗ ｅ ｌ ｌ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ． Ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍ ｅ ｆ ｏ ｒ Ｊ ｉ ａ ｏ ｓ ｈ ｉ ｂ ａ Ｂ ｌ ｏ ｃ ｋ ｓ ｈ ａ ｌ ｅ ｈ ｏ ｒ ｉ ａ ｓ ａ ｓ － ｙ ｇ ｇ ｇ ｇ ， ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｗ ｅ ｌ ｌ ｓ ｉ ｎ Ｆ ｕ ｌ ｉ ｎ Ａ ｒ ｅ ａ ｗ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｈ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｏ ｔ ｉ ｍ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ｌ ｕ ｓ ｔ ｅ ｒ ｗ ｅ ｌ ｌ ｒ ｏ ｏ ｓ ｅ ｄ ｌ ａ ｃ ｅ ｐ ｇ ｇ ｐ ｐ ｐ － ， ， ， ， ｍ ｅ ｎ ｔ ｃ ａ ｓ ｉ ｎ ｒ ｏ ｒ ａ ｍ， ｗ ｅ ｌ ｌ ｔ ｒ ａ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｆ ａ ｓ ｔ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｕ ｅ ｓ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ａ ｎ ｄ ｃ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｕ ｅ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ｎ ｇ ｐ ｇ ｊ ｙ ｇ ｑ ｇ ｇ ｑ ｇ ｈ ｏ ｒ ｉ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍ ｅ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ａ ｌ ｉ ｅ ｄ ｉ ｎ １ ７ｗ ｅ ｌ ｌ ｓ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｉ ｎ Ｗ ｅ ｌ ｌ Ｊ ｉ ａ ｏ ｅ １ ２ Ｈ Ｆ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｉ ｎ ｉ ｎ ｓ ｉ － － ｐ ｐ ｇ ｙ ｇ ｇ ｅ ｎ ｅ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｓ ｎ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｎ ｔ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｉ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ ａ ｎ ｄ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｃ ｃ ｌ ｅ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｓ ｏ ｕ ｎ ｄ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｕ ｏ ｒ ｔ ｆ ｏ ｒ ｐ ｐ ｇ ｙ ｐ ｐ ’ ｓ ｈ ａ ｌ ｅ ａ ｓ ｃ ｏ ｍｍ ｅ ｒ ｃ ｉ ａ ｌ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｍ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ Ｊ ｉ ａ ｏ ｓ ｈ ｉ ｂ ａ Ｂ ｌ ｏ ｃ ｋ ｏ ｆ Ｆ ｕ ｌ ｉ ｎ Ａ ｒ ｅ ａ ． ｇ ｐ ｇ ： ； ； ； ； ； Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ｓ ｈ ａ ｌ ｅ ａ ｓ ｈ ｏ ｒ ｉ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｗ ｅ ｌ ｌ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｗ ｅ ｌ ｌ ｃ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｃ ａ ｓ ｉ ｎ ｒ ｏ ｒ ａ ｍ； ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ Ｊ ｉ ａ ｏ ｓ ｈ ｉ ｂ ａ ｇ ｇ ｇ ｇ ｐ ｇ ｇ ｙ Ｂ ｌ ｏ ｃ ｋ 涪陵焦石坝区块页岩气藏位于川东高陡褶皱带包 鸾－焦石坝背斜带焦石坝构造， 为构造位置相对较高、 地 层产状 较 为 宽 缓 的 主 体 部 位。２ 该区块焦页 ０ １ ２ 年， １ Ｈ Ｆ 井在上奥陶统五峰组— 下志留统龙马溪组下部页 岩气层获得 ２ 实现了 ０ ． ３ × １ ０ ｍ／ ｄ 的高产工业气流，
］ ７ １ ２ － 。 因 此， 压 裂 改 造 效 果 好［ 水 缝与井眼方向垂直 ，
２ 钻井完井技术方案优化
１ 钻井完井技术难点
涪陵焦石坝区块地层自上而下依次为 ： 中生界下 三叠统嘉陵江组 、 飞仙关组 ； 古生界二叠系上统长兴 龙潭组 ， 下统茅口组 、 栖霞组 、 梁山组 ， 石炭系中统 组、 志留系中统韩家店组 ， 下统小河坝组 、 龙马溪 黄龙组 ， 组， 奥陶系上统五峰组 。 主要钻井完井难点有 ： ）涪陵地区为山地丘陵地形 ， 地表出露地层为 １ 嘉陵江组灰色 、 深灰色灰岩 ， 在地下水和地表水的岩 喀斯特 地 貌 发 育 ， 山 体 沟 壑 较 多， 因此钻 溶作用下 ， 前工程难度大 ， 费用高 。 ）地 质 条 件 复 杂 ， 钻井井下故障时有发生， 影 ２ 。 、 ， 响钻井安全与速度 浅表层溶洞 暗 河 发 育 呈 不 规则分布， 钻 探 过 程 中 漏 失 严 重， 环 保 压 力 大； 三 二叠系长兴组、 茅口组和栖霞 叠系地层存在水层， 组在局部地区存在浅层气， 水层和浅气层（ 或含硫 气层） 均 属 于 低 压 地 层， 使气体钻井技术应用受 限； 志留系地层的坍塌压力与漏失压力 差 值 较 小， 井壁易失稳； 目的层龙马溪组底部页岩 气 层， 油气 显示 活 跃 、 地层压力异常， 气层压力系数为１ ． ４ １～ １ ． ４ ５。 ）井身结构设计不尽合理 ， 不能满足钻井提速 ３ 的要求 。 如焦页 １ 井 ， 表层套管下至长兴组中部 （ 井 深７ 是为了完全封固长兴组硫化氢气层 ， 但二 ６ ５ｍ） 开在井 深 ７ 被 迫 终 止 空 气 钻 进， ７ ３ ｍ 钻 遇 硫 化 氢， 转为常规钻井钻进 ， 严重影响了钻井速度 。 ）长水平段 生 产 套 管 和 完 井 管 柱 的 安 全 下 入 ４ 对水平段井眼轨迹要求高 。 焦石坝区块水平井的平 均水平 段 长 度 为 １ 套管与井壁间摩阻 ５ ０ ０ ｍ 左 右， 套管下 入 难 度 大 ， 因此对井眼轨迹提出了更高 大， 要求 。 质量难以保 ５）长 水 平 段 的 固 井 施 工 难 度 大 ， 证 。 一方面水平段长度大 ， 套管偏心严重 ， 影响套管
Ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ＆Ｃ ｏ ｍ ｌ ｅ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｕ ｅ ｓ Ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ Ｓ ｈ ａ ｌ ｅ Ｇ ａ ｓ Ｈ ｏ ｒ ｉ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｇ ｐ ｑ Ｗ ｅ ｌ ｌ ｓ ｉ ｎ Ｊ ｉ ａ ｏ ｓ ｈ ｉ ｂ ａ Ｂ ｌ ｏ ｃ ｋ ｏ ｆ Ｆ ｕ ｌ ｉ ｎ Ａ ｒ ｅ ａ ｇ
４ ３ ］ １ ２ － 。 涪陵地区海相页岩气勘探的重大突破［ ２ ０ １ ３年６
地区复杂的地质和地表条件给钻井完井带来了诸多困 难， 造成施工成本居高不下， 如： 地表裂缝、 溶洞发育，
； 。 收稿日期 ：Hale Waihona Puke Baidu改回日期 ： ２ ０ １ ３ ０ ７ ２ ０ ２ ０ １ ３ ０ ８ ２ ９ － － － － ， 作者 简 介 ： 周贤海（ 男， 湖 北 公 安 人， １ ９ ６ ２—） １ ９ ８ ２年毕业于江 汉 石油学院钻井工程专业 ， 高级工程 师 ， 主要从事石油钻井技术研究 及 相 关管理工作 。 （ ） 联系方式 ： ０ ７ ２ ８ ６ ５ ８ １ ３ ６ ６， ｚ ｈ ｏ ｕ ｘ ｉ ａ ｎ ｈ ａ ｉ ． ｈ ｔ ｉ ｎ ｏ ｅ ｃ ． ｃ ｏ ｍ。 ＠ｓ ｊ ｙ ｐ 基金项目 ： 中国石化科技攻关 项 目 “ 页岩气‘ 井 工 厂’ 技 术 研 究” （ ） 编号 ： 部分研究内容 。 Ｐ １ ３ ０ ２ ３
第４ １ 卷第 ５ 期 ２ ０ １ ３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
Ｖ ｏ ｌ ． ４ １Ｎ ｏ ． ５ ， Ｓ ｅ ． ２ ０ １ ３ ｐ
页岩气钻井完井专题
： ／ ． ｉ ｓ ｓ ｎ． １ ０ ０ １ ｄ ｏ ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ０ ８ ９ ０． ２ ０ １ ３． ０ ５． ０ ０ ５ － ｊ
涪陵焦石坝区块页岩气水平井钻井完井技术
周贤海
（ ） 中国石化江汉油田分公司地质工程设计监督中心 ， 湖北潜江 ４ ３ ３ １ ２ ４
摘 要： 针 对 涪陵 焦 石 坝 区块 地质 条 件 复杂 、 各向异性大， 易导 致 发 生 井 下 故 障 、 钻速慢、 钻井周期长及成本居 高 不 下 的 问题 ， 在 分 析 该 区块页岩气钻井 完 井技术 难 点 的 基 础 上 ， 进 行 了页岩气 水 平 井 钻 井 工 程 技 术 适 应 性 评 价 ， 通过 对 丛 式 井 布 井 方 案 、 井身结构、 井 眼轨 道 设计 、 优 快 钻 井 技 术、 钻井液技术及页岩气层长水平段固井技术等进 行 优 选 及 进 一 步优 化 ， 提 出 了涪陵 焦 石 坝 区 块 页 岩 气 水 平 井 钻 井 完 井 技 术 方 案 。 该 技 术 方 案 在 焦 页 １ ２ ＨＦ 井 等 － 初 步 形成了涪陵 焦 石 坝 区 块 页 岩 气 水 平 井 钻 井 完 井 技 术 。 应 用 表 明 ， 该技术可显 １ ７ 口 井 进 行 了 现 场 实 践 及 应用 ， 著提高机械钻速、 缩短 钻井 周 期 ， 可为 涪陵 焦 石 坝 区块页岩气 规 模 开发 提供 技术 支 持 。 关键词 ： 页岩气 水 平井 钻井 固 井 井 身 结 构 钻井 液 焦 石 坝 区块 （ ） 中图分类号 ： Ｔ Ｅ ２ ４； Ｔ Ｅ ２ ５ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １ ０ ８ ９ ０ ２ ０ １ ３ ０ ５ ０ ０ ２ ６ ０ ５ － － －
］ ４ ５ － 。 对水泥环的抗冲击能力和柔韧性要求也较高 ［
。为此， 笔者对涪陵地区钻井完井面临的技术难
点进行了总结和分析， 在此基础上对井身结构、 完井方 式、 井眼轨迹控制、 钻井液和长水平段固井等技术进行 了优选与优化， 结合焦页１ ２ Ｈ Ｆ 井等１ ３ 口已完钻井和 － 另外 ４ 口正钻井的现场应用， 初步形成了涪陵焦石坝 区块页岩气水平井钻井完井技术， 可为该区块钻井提 速、 降低成本提供技术借鉴。 ２ ． １ 丛式井布井方案优化 针对钻前工程难度大 、 成本高的问题 ， 将焦石坝 区块布井方式优化 为 小 型 丛 式 井 模 式 ， 并对丛式水 水平段长度及井距等进行了优化 。 平井的钻井方位 、 ）钻井方位 。 根据成像测井成果 ， 焦石坝区块 １ 龙马溪组地层的最 大 水 平 主 应 力 方 向 为 近 东 西 向 ， 水平井眼沿最小水 平 主 应 力 方 向 钻 进 ， 后期压裂裂
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／气体钻井技 恶性漏失多发； 浅部地层普遍含水， 泡沫 术应用受限； 部分井进行空气钻井时地层出气量较多， 造成空气钻井被迫终止； 井漏、 井斜等井下故障时有发 生
［ ］ ２ ６ －
柱的居中度 ； 另一方面 ， 水平段使用油基钻井液 ， 在井 壁上形成了油膜层 ， 对油膜的清洗效果直接影响到水 泥胶结质量 ； 同时 ， 页岩气储层的多级分段压裂改造