页岩水平井钻井液技术的研究与应用

页岩油气藏作为非常规资源,越来越受到人们的重视,但被视为钻井行业"死亡禁区"的页岩层段,一直以来受到钻井液技术的限制而很少涉足,而随着钻井工艺的进步,水平井施工技术日益完善,向着页岩油气藏进军的战鼓已经敲响,而作为钻井工程的血液,页岩水平井钻井液技术的日益成熟,正在积极的打开"死亡禁区"的大门,实现大庆地区页岩油气藏开发零的突破,为日后页岩油气藏的深度挖掘提供了可行的参考价值。

页岩油水平井钻井液技术的研究与应用

本文对页岩油水平井钻井液技术概述、常见问题、主要观点及实际应用案例进行了综述。针对页岩油水平井钻探过程中的特殊地质条件和工程需求,对钻井液技术的设计与优化、循环系统的设计与优化、性能监测与调整以及环境保护与安全管理等关键要点进行了详细的介绍,并对钻井液的技术通过对实际应用案例的分析,验证了优化配方、科学操作对井壁稳定性、摩擦阻力、清除页岩屑等方面的重要作用,为钻探施工提供了可靠的技术支撑和经验借鉴,为页岩油水平井钻探施工提供了有利条件。

渝西大安区块超深层页岩气水平井钻井提速关键技术研究

针对大安区块超深层页岩气水平井钻井过程中存在难钻地层机械钻速低、旋转导向仪器高温下的故障率高和钻井周期长等技术难点,以大安页岩气高效快速开发为目的,分析了钻遇地层特征和钻井技术难点,通过井身结构优化、高效钻头优选、“铂金靶体”快速识别、水平段降密提速、油基钻井液地面降温、抗高温白油基钻井液体系及等壁厚螺杆技术等技术研究和使用,形成了大安区块超深层页岩气水平井优快钻井技术。该技术在渝西大安区块大安104H超深层页岩气水平井进行了现场试验,实际完钻井深6789 m,水平段长2406.13 m,平均机械钻速10.60m/h,较区块平均机械钻速8.12 m/h提高30.54%。结果表明,超深层页岩气水平井钻井提速技术可为大安页岩气高效开发提供技术支撑。

水平井类油基高性能水基钻井液性能评价

页岩油气水平井钻井难度大,面临着井壁失稳、摩阻大、井眼清洁难度大等问题,常规水基钻井液作业施工困难,通常使用油基钻井液作业,但是油基钻井液成本高,废弃泥浆和钻屑处理环保压力大,研究和开发能够替代油基钻井液的强抑制类油基高性能水基钻井液迫在眉睫。室内根据页岩水平井特征,构建了一套类油基高性能水基钻井液,并开展了全套性能评价,结果表明该体系具有良好的防塌、润滑和携岩性能,在页岩油气具有广阔的应用前景。

帅页3-7HF页岩油小井眼水平井水基钻井液技术

帅页3-7HF井是部署于苏北溱潼区块的一口页岩油Φ118 mm小井眼侧钻水平井。在施工过程中面临着页岩地层井壁失稳、小井眼环空压耗大,易于漏失、水平井降摩减阻要求高、CO_(2)污染等诸多难题。通过研究,构建了页岩水基钻井液体系SM-ShaleMud-Ⅱ。室内评价表明,该体系具有优异的抑制能力、封堵性能和润滑性能,能够满足苏北页岩油长水平井对钻井液性能的要求。现场试验表明,页岩水基钻井液体系高温高压滤失量小于7 mL,体系黏附系数小于0.07,完钻起钻摩阻小于16 t,有效保持了阜二段页岩储层井壁稳定达110 h,改变水基钻井液对阜二段浸泡时间的认知。该井创页岩地层Φ118 mm小井眼裸眼段1948.66 m最长,水平段1361.66 m最长等多项记录,其施工经验可为后续超小井眼长水平井施工提供参考,也为页岩水基钻井液SM-ShaleMud-Ⅱ在苏北页岩油大规模应用奠定了基础。

深层页岩气水平井侧钻水泥塞技术

针对川渝页岩气水平井侧钻水泥塞难点,通过研制洗油冲洗型前置液和优化水泥浆配方,管内外压差控制、提高顶替效率等配套措施形成了适应深层页岩气水平井侧钻水泥塞固井技术,现场实践14口井,实现了注水泥塞一次性性成功率达100%。

深层页岩油水平井复合盐弱凝胶钻井液技术

吐哈油田准东吉新2区块深层长段水平井钻井过程中存在泥岩井壁易失稳、井眼净化难度大、减摩降阻困难等问题,对钻井液抑制性、封堵防塌性、携岩性和润滑性提出了较高要求,为此,进行了钻井液技术研究。采用NaCl、KCl、甲酸钠和ZNP-1复配,使钻井液体系具有强抑制性,解决了井壁失稳难题;采用“沥青粉+丙烯基树脂封堵剂+固壁剂”实现了微米~亚微米~纳米孔喉微裂缝全封堵;采用低荧光润滑剂和囊包减阻剂复配,提高了钻井液润滑能力;采用弱凝胶提切剂提高了钻井液携岩能力。最后形成了复合盐弱凝胶钻井液体系配方:清水+4%膨润土+0.2%烧碱+15%NaCl+5%KCl+15%NaCOOH+1%ZNP-1+1%DRGJ-1+0.5%LV-CMC+4%沥青粉+2%树脂封堵剂+2%固壁剂+0.3%弱凝胶+2%低荧光润滑剂+3%囊包减阻剂+重晶石,并对其性能进行了评价,结果表明:16 h泥页岩线性膨胀率为7.21%,动切力不小于11 Pa,滤饼黏滞系数不大于0.0612,钻井液活度不大于0.76,高温高压滤失量低于10 mL,可抗10%钻屑和5%CaSO_(4)污染。在吉新2区块应用5井次,与邻井吉新2、吉新2-2井相比,钻井周期降低了33.05%,二开平均井径扩大率降低了68.49%,平均复杂率降低了68.19%。该技术为油田同类型深层长段水平井安全优快钻井提供了技术支撑。

页岩油气开发中的水平井技术与增产机制研究

页岩油气开发是当今能源领域的重要挑战之一,水平井技术作为其关键部分,一直备受关注。本论文研究了页岩油气开发中的水平井技术及其增产机制。研究结果表明,水平井技术在提高页岩油气开采效率方面发挥了关键作用。水平井的设计、完井和生产技术对增产产生了重要影响,包括压裂技术、井间距优化等。此外,论文还探讨了水平井在提高油气采收率、减少生产成本、改善环境可持续性等方面的潜力。这些研究结果将为页岩油气开发提供有力的技术支持,促进能源生产的可持续发展。

水平井钻井完井技术难点与解决方案

本文主要研究了水平井钻井完井技术在当前石油行业中的决定性影响,以及该技术所面临的主要难题。针对诸如井眼路径调控、井壁稳定度、钻井液的使用技巧和完井方法等核心领域,这篇文章深入探讨了各种现行的解决途径与策略。这些建议的解决策略的核心目标是:优化钻井过程中的效率、确保井壁的稳固性、改进钻井液的性质并完善完井方法,确保水平井的钻井和完井操作都是安全的、高效的和具有经济效益的。

悬空定向侧钻技术在页岩气水平井的研究和应用

页岩气水平井逐渐成为国内外页岩气开发的主力井型,部署在川东高陡褶皱带万县复向斜江东带的一口页岩气水平井,在钻至井深5525m,水平段长1419m,发生螺杆落井事故,被迫裸眼侧钻。面对水平段注水泥浆风险高、水泥塞质量难保证、井底温度高等难点,充分调研类似井处理方案,优选悬空定向侧钻技术,主要依靠钻具组合自然下降的趋势,具有施工周期短、成本低的特点。通过对轨迹设计、侧钻点的选择、工具优化、施工工序和后期作业等方面分析论证。在该井中运用双扶正器和1.25°弯螺杆钻具组合,配合LWD测量系统,从侧钻点5430m进行控时钻进,达到降斜和摆方位的目的,两趟钻钻至完钻井深6118m,并顺利完成通井下套管作业,为今后悬空定向侧钻技术运用提供了宝贵经验。

高性能水基钻井液在贵州瓦斯(煤层气)抽采水平井施工中的应用

贵州省瓦斯(煤层气)资源十分丰富,在钻井勘探施工过程中,受到地层应力、施工条件、岩石性质等因素的影响,容易发生卡钻、井壁坍塌等井下复杂情况。通过应用高性能水基钻井液性能维护技术,能够降低井下复杂几率。本文对瓦斯(煤层气)钻井液施工技术难点及技术对策进行介绍,对钻井液的性质、应用要点和效果进行详细探究,以期为提高水平井井壁稳定提供借鉴性方案。以贵州戴家田矿区瓦斯(煤层气)抽采井为例,介绍了高性能水基钻井液在贵州煤层气水平井施工中的应用及取得的经验,希望可以对贵州瓦斯(煤层气)开发钻井工程技术提供一定的借鉴及思考。

泸州区块深层页岩气水平井优快钻井技术

泸州区块深层页岩气储层龙马溪组页岩埋藏深、温度高,钻井过程中面临井漏频发、难钻地层机械钻速低、旋转导向仪器高温下的故障率高和钻井周期长等技术难点。为此,在分析钻遇地层特征和钻井技术难点的基础上,进行了井身结构和井眼轨道优化、高效钻头优选、堵漏技术措施优化、油基钻井液地面降温技术和欠平衡钻井技术研究,形成了泸州区块深层页岩气水平井优快钻井技术。该技术在泸州区块34口页岩气水平井进行了应用,应用井平均完钻井深5760 m,平均水平段长1890 m,平均机械钻速由5.61 m/h提高至7.03 m/h,创造了造斜段+水平段一趟钻完钻、单趟钻进尺2330 m等纪录。泸州区块深层页岩气水平井优快钻井技术支撑了该区块深层页岩气安全钻井和钻井提速提效,对其他地区深层页岩气水平井钻井提速具有一定的借鉴价值。

长宁页岩气小井眼水平井钻井技术分析及发展探讨

页岩油气资源的规模效益开发是我国能源安全的重要保障,创新页岩气开发工艺方法是降本增效的主要途径。小井眼水平井钻井技术具有机械钻速高、钻井周期短、成本低、安全可靠等优点,具有良好的应用前景,受到越来越多的关注与重视,特别是适配小井眼水平井钻井工具及工艺的大力研发,极大推动了小井眼水平井技术的发展。通过回顾小井眼技术的发展概况,分析了国内外小井眼水平井的技术现状,阐释了环空水力学、携岩效率、配套工艺工具等小井眼水平井关键技术研究;开展了长宁气区小井眼水平井钻井方案可行性分析,优化了小井眼水平井井身结构、长水平段钻井液性能、固井下套管工艺等工程设计,优选配套提速工具,强化钻井参数;初步测算了钻井液材料、岩屑处置、固井材料等消耗成本。研究结果表明,小井眼水平井单井成本可节约150万~200万元,极大降低了工程成本,实现钻井提质增效。

中国石化页岩气超长水平段水平井钻井技术新进展与发展建议

为实现页岩气超长水平段水平井高效开发,中国石化围绕页岩气地质选区评价、装备配套、降摩减阻、低成本高效地质导向、钻井参数分层优化、长寿命高效破岩工具及高效固井等技术进行攻关研究,成功实施了水平段长度超过2700 m的水平井15口、超过3000 m的水平井5口,初步形成了4000 m页岩气超长水平段水平井钻井技术,有力支撑了东胜区块、焦石坝区块等页岩气的高效开发。概述并分析了中国石化页岩气超长水平段水平井钻井技术的新进展,分析认为,与国外相比,中国石化页岩气超长水平段水平井钻井技术仍存在较大差距,因此建议重点攻关地质选区及评价、关键提速工具、高效钻井液体系、降摩减阻和套管下入与长效封固等关键工具与技术,为实现超长水平段水平井安全高效钻井提供技术支撑。

涪陵页岩气水平井油基钻井液技术

涪陵焦石坝区块采用水平井开发方式,水平段长1 500 m以上,水平井段为龙马溪组下泥岩段,页岩黏土矿物含量高,脆性强、微裂缝发育,易发生垮塌掉块造成井下事故;井底垂深大于3 500 m,深层页岩气开发,面临着井温升高、携岩带砂要求越来越高、部分井发生垮塌掉块、起下钻遇阻卡的问题,部分井发生失返性漏失,消耗了大量的人力、物力。对柴油基钻井液体系进行了研究,结果表明该体系具有良好的抗温性、在低油水比(70∶30)下仍然具有稳定的性能,随钻堵漏材料(粒径级配的高纯超细碳酸钙+有机胶凝漏失控制材料)能够封堵2 mm的裂缝,承压强度达7 MPa,纳米封堵剂(纳米石墨粉和超细海泡石纤维组成的混合物)能够封堵0.1 mm裂缝,承压达到20 MPa。现场应用结果表明,该体系具有良好的井壁稳定能力,井径扩大率低,平均小于3%,润滑性好,起下钻摩阻低,钻井液性能稳定,易于维护处理,能够解决井漏、井垮等复杂情况。柴油基钻井液完全适用于涪陵区块的页岩气水平井钻井施工。

长宁区块页岩气水平井无土相油基钻井液技术

针对四川长宁区块页岩气水平井应用的有土相油基钻井液存在的流变性差、易诱发井漏等技术难题,开展了无土相油基钻井液技术研究。为提高油基钻井液的电稳定性和悬浮性,研制了复合型乳化剂G326和油溶性聚合物增黏剂G336,并确定了无土相油基钻井液配方。室内试验结果表明,与有土相油基钻井液相比,无土相油基钻井液具有更强的电稳定性和更低的终切力,有利于预防高密度条件下油基钻井液的稠化和复杂地层漏失问题。无土相油基钻井液在长宁区块某平台4口页岩气水平井进行了现场应用,这4口井井壁稳定,无缩径无掉块,起下钻畅通,井眼始终处于良好净化状态,平均机械钻速提高37.8%。研究结果表明,无土相油基钻井液解决了传统高密度油基钻井液因结构强度大而易诱发井漏的问题,满足了长宁区块页岩气水平井安全快速钻井的需要。

黔北地区正安区块页岩气水平井钻井关键技术

为了解决正安区块安场构造区域性漏失、井壁失稳、轨迹控制难度大等技术难题,通过理论分析和软件模拟计算,开展安场构造水平井钻井关键技术研究。根据地层压力系数和地层岩性优化井身结构,以满足每开次的施工安全;依据地层倾角和储层构造优化井眼轨道,降低钻井施工难度和钻井成本,以实现“地质甜点”和“工程甜点”;为提高井眼轨迹控制精度,结合井壁稳定性,合理优选旋转导向和近钻头钻具组合;优选油基钻井液体系和优化钻井液性能,提高页岩防漏堵漏、抑制防塌、润滑防卡和携岩能力。该技术指导完成安场构造6口水平井的钻井工程设计和施工,提速效果显著,与前期完钻井对比,6口井平均钻井周期缩短9.85%,二开平均机械钻速提高68.61%,三开平均机械钻速提高32.5%,优质页岩储层钻遇率100%,井下复杂情况大大降低。

威远区块深层页岩气水平井水基钻井液技术

为解决威远区块深层页岩气水平井长水平段井眼失稳的问题,研制了具有强抑制性、强封堵能力的水基钻井液.分析了威远区块页岩储层矿物组分、储层物性和页岩地层井眼失稳机理,认为在该地层钻进水平段时,所用钻井液应具有较强的抑制性、封堵能力和一定的润滑性.在优选抑制剂、封堵剂和润滑剂的基础上,配制了深层页岩气水平井水基钻井液SM-ShaleMud,并对其性能进行了室内评价.室内试验结果表明:该钻井液流变性能好,高温高压滤失量低,润滑系数小;可抗温140℃,能有效抑制黏土水化和裂缝的产生、扩展;封堵能力和抗污染能力强.SM-ShaleMud水基钻井液在威远区块威页23平台3口井进行了应用,结果表明具有良好的综合性能,特别是井眼浸泡67 d后仍保持稳定,说明其具有强抑制性和强封堵能力.研究表明,SM-ShaleMud水基钻井液能够解决威远区块深层页岩气水平井长水平段井眼失稳问题,现场应用效果显著.

油基钻井液封堵技术在页岩水平井中的应用

根据页岩水平井水平段页岩裂缝发育、井壁坍塌问题,对油基钻井液的封堵性进行了优化,使用了多种刚性、柔性以及成膜的油基封堵材料进行了评价实验形成了强封堵的油基钻井液体系。泌页HF1页岩油气水平井现场应用表明,该油基钻井液体系封堵防塌能力强、滤失量低、破乳电压高,具有较强的携带能力,避免了水平井段井壁垮塌问题,中石化河南油田泌页HF1井三开水平段长1044m,钻进、电测、下套管顺利。

页岩水平井环保型多硅基水基钻井液技术

针对页岩水平井钻井过程中使用水基钻井液时面临的井壁易失稳、钻具摩阻扭矩大,井眼清洁困难等技术难题,通过引入硅酸钾钠、有机硅改性腐植酸钾盐、聚倍半硅氧烷等硅基处理剂,构建了环保型多硅基水基钻井液体系。该体系所用处理剂EC 50>3×10^(4)mg/L,为无毒级别,抗温180℃,流变性能稳定,具有良好的抑制性、封堵性和润滑性,页岩滚动回收率98.53%,页岩线性膨胀率0.26%,HTHP失水量≤2.8 mL,极压润滑系数0.081,泥饼黏滞系数0.042,重金属含量满足二级排放标准,BOD值/COD值高达31.7%,易生物降解,表现出优异的环境友好性。环保型多硅基水基钻井液在东平1井页岩水平段进行了成功应用,钻进期间未发生任何井下复杂情况,动塑比保持在0.41~0.48,钻具摩阻6~8 t,平均井径扩大率仅为3.85%,平均机械钻速达10.28 m/h,在国内首次实现了水基钻井液在页岩水平段中的应用。