浅谈大斜度定向井钻井技术

作者:未知

  摘 要:页岩气储层段的开采一直是一个难题,而大斜度定向井技术因能够在钻穿更长的页岩气储层段基础上能够加大范围的探明其中的含气面积,同时具有提高单井产气量的优点,被越来越多的应用在了页岩气储层段的开采上。我们通过对井身结构、钻具组合、钻柱力学、固井、井眼轨迹等技术的优化设计,大幅提高了直径预探井工作的效率。在优选出符合高陡构造区页岩气勘探的钻井工程设计方案后,就要利用油基钻井液、旋转导向钻井等先进技术,进行钻井,从而大大缩短了钻井周期,有效提高了钻井效率,实现了优快钻井的工作目的。
  关键词:大斜度;定向井;钻井技术优化
  随着科技的不断发展,资源也随之不断地被开采,在加快科技进步的同时,也需要考虑提高天然清洁能源的利用率。但天然清洁能源大的开采难度多数较大,特别是页岩气的开采。因我国地质条件复杂,而富含页岩气的页岩多数在年代久远的底层,或是年代更为远的陆相和海陆交互相地层中。这些地层中,断层和褶皱较多,并都处于活跃状态,其中页岩气聚集规律非常复杂,因此开采难度非常大。再加上页岩分布位置都是比较零散的,面积也都较小,储层厚度在20—300m之间,开发潜力也较小,成本也较高。
  1 页岩气开采现状
  自2010年中国石油天然气集团公司获得页岩气的突破技术后,页岩气的开采工作就在不断展开,使得中国页岩气进入快速发展时期。为了加快页岩气的可持续发展,中国的各个石油公司都对页岩气开战了勘查工作,工作重点是在四川、湘西地区以及鄂尔多斯盆地。在2017年底,我国页岩气的产量就已经位于世界前列,实现了页岩气商业化。但我们在页岩气开采时发现了较多问题,其中最为突出的就是成本问题。西南区在打一口页岩气井需要投资2000万-3000万,但美国在开采页岩气时打下一口页岩气井成本在1700左右,这使得开采的成本差异比较大,造成了成本浪费。
  2 优化大斜度定向井钻井技术的重要性
  我国页岩气的分布十分的不均衡,整体呈现出一种零散的状态。再加上拥有页岩气的地区多位于西北丘陵地区和西南山区,这就使得了页岩气无论是在勘探还是开采难度都非常大。因此,就需要优化大斜度定向钻井技术,以适用于这些地区的页岩气开采,并增加单井产能,以达到节省成本、增加利润的目的。在这个过程中,通过对页岩气所在区域的地质条件、地层倾角、储层品质等的数据调查分析,将实际的地质条件和钻井的相关知识相结合,利用计算机设备中的钻井模拟软件对大斜度定向井的井身结构、钻具组合、井眼轨迹等因素进行优化,并对钻柱力学和井眼净化过程进行房展额模拟,并在此同时对固井配方、钻井液等进行优选,以便于提高钻井设计的科学性和第一次钻井的成功率。因为这种技术具有明显的先进性和实用型,可以实现优质高效的钻井过程,并降低整体的钻井时间,提高钻井效率。
  3 以保靖区块页岩气钻探为例分析定向钻井难点
  3.1 地表条件差
  由于大部分区域的地表条件很差,加上地势比较狭窄甚至无法使工程车车通过。并且在开采时,可供使用的井场非常少,井场整体排布比较分散,难以管理。开采时,通常属于山地钻井,地域比较偏僻,造成后勤供应困难,饮用水和食物都难以运送,使得成本大大增加。
  3.2 地质条件复杂
  由于打井位置是在高陡的构造区,地层倾角多为20度到50度,较平底钻井底层倾角过大。这就造成了地层造斜能力较强,给井眼轨迹控制和防斜打直带来了一定程度上的困难。
  3.3 钻井成本较高
  在这种区域进行钻井,井斜度较大,再加上滑动钻进井眼不光滑,给钻压的传递带来了困难。针对容易形成岩屑床的问题,需采用旋转导向钻井,这就造成了钻井成本大大增加。
  4 钻井工程优化设计
  4.1 地层压力评价
  我们在提取地层压力系数时,通常采用声波测井法,同时需建立地层压力剖面。判断地层压力是否合格主要是先要通过钻后声波测井解释处理后,若是声波时差未见明显便宜,就为正常的压力系统。
  4.2 井身结构的合理设计和套管强度校核
  以保靖区块为例,由于其浅部地层容易在钻井后出现井口、出水等现象,这就使得深部马龙溪组地层有可能漏失甚至垮塌,这个点位就为地质比封点。因此,要根据两个压力剖面和地质比封点进行合理的井身结构设计,一般为“导管+三级套管”的程序。
  4.3 井眼轨迹优化
  我们在定向井剖面设计时遵循的原则是简单易行,一有利于轨迹控制和现场操作为设计基础,要優先选用进尺少的剖面。一般的剖面种类要通过定型井软件进行优选,为“直—增—稳—增—稳”的剖面类型。
  4.4 钻井液设计
  我们在优选地层配伍性好的钻井液体系时,要根据储层保护要求和岩性特征。一开直井段的作用主要是防漏,在钻进时要优选膨润土钻井液或清水,避免漏水现象的产生。二开主要防治掉块和垮塌,要优选膨胀土。三开龙马溪组的作用是为了预防储层伤害,优选油基钻井液体系。
  综上所述,大斜度定向井钻井成功成功的前提是要在充分收集各种资料后,用计算机钻井软件对各种钻井须注意到的因素进行科学分析并进行仿真模拟,只有这样,才能办保证钻井的成功率。通过提高钻井速度并优快钻井应用,可以有效降低作业成本,从而增加经济效益。
  参考文献:
  [1]陈海力,王琳,周峰,等.四川盆地威远地区页岩气水平井优快钻井技术[J].天然气上业,2016,34(12):100-105.
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