四川盆地威荣深层页岩气安全与提速钻井技术

四川盆地威荣页岩气埋深3600~3850 m,属于典型的深层页岩气藏,钻井工程面临压力体系复杂、茅口组部分区域断溶体发育、地层可钻性差、龙马溪组地层温度高等难题。针对复杂的地质条件,以安全与提速钻井为核心,通过成熟引进与先导试验技术结合的方式,持续攻关钻井工程工艺技术;并不断深化过路层段地质认识,采用一段一策的方案,提高工程技术的针对性。威荣页岩气田经历勘探评价、开发一期、开发二期3个阶段,形成了以井身结构优化、断溶体避让的轨道设计、井筒压力控制和钻压同步预防压窜干扰为重点的安全钻井技术,以“二维+小三维”的三维轨道剖面、四位一体地质导向技术、破岩工具优选和钻井参数强化为关键的提速钻井技术。该技术应用于威荣页岩气田150余口开发井,机械钻速由开发初期的6.32 m/h提升至9.12 m/h,钻井周期由106.68 d缩短至68.75 d,缩短率为35.56%,实现了威荣深层页岩气钻井工程提速降本的目标,其形成的安全与提速钻井系列技术对同类型气藏开发具有较强的参考意义。

地质力学在永川深层页岩气开发中的应用

永川深层山地页岩气区块位于华蓥山褶皱带向南呈帚状撒开的低背斜群,构造褶皱强烈,断层发育,龙马溪组目的层具有埋深差异大、地压地温高、水平应力差异大等特征,过路层研磨性强,井壁易失稳,可钻性差。早期地质认识不足导致钻井时效低、施工周期长、复杂情况频发,多口井压裂改造效果不理想。针对永川工区面临的主要问题,分别进行了可钻性实验、硬度实验、研磨性实验、可钻性剖面建立、地层三压力预测、三维地应力有限元及不同水平应力差模式下的裂缝扩展仿真模拟、水平井地质-工程双甜点预测等针对性的地质力学参数研究。研究表明:永川地区地层可钻性级值较高,安全钻井液密度窗口较窄,地应力方向差异较大,高应力差影响水力压裂缝网形成。利用地质力学研究成果,有针对性地进行了工程工艺调整,钻井提速和压裂增产效果明显,对川南深层页岩气开发具有借鉴意义。

页岩气水平井套管变形防治技术

为了充分认识页岩气水平井套管变形的规律,形成有效的预防和控制措施,减小套变带来的经济损失,以四川盆地威荣页岩气田为研究对象,在前期评价井套变情况分析基础上,通过对裂缝发育、水平段轨迹、固井质量、套管载荷、压裂参数等对套变的影响研究,形成了地质工程综合性套变防治技术。研究结果表明:①套管变形主要由压裂引起地层剪切滑移挤压套管造成,属地质和工程综合因素所引起;②通过采取精细裂缝识别,提升井轨迹及固井质量,加厚套管壁厚,"一段一策"压裂参数针对性设计,施工压力控制等,实现了单井开发阶段全过程防控;③套变后采用长井段多级暂堵压裂进行补救,裂缝监测表明分段补救措施效果显著;④采取防治措施后,套变率及丢段率大幅度降低,满足了生产需求,成为深层页岩气有效开发的重要技术措施之一。

页岩气水平井钻井液技术的难点及选用原则

页岩气水平井钻井施工过程中,为了提高钻井施工的效率,合理解决钻井液的技术难点,采取最佳的技术措施,优选最适合的钻井液体系,达到预期的钻探施工目标,提高页岩气勘探开发的效果,满足页岩气田生产的需要。

一种基于灰色关联分析的页岩储层可压性评价方法

页岩储层的可压性评价是个复杂的系统工程。由于影响储层可压性的参数众多,包括储层基础地质参数(孔隙度、渗透率、含气量、有机碳含量等),工程地质参数(岩石强度、弹性模量、泊松比、地层压力、地应力等)以及工程参数(水平段长、优质储层钻遇率、分段分簇、压裂规模等)多参数影响,且不同气田的主要影响因素不同,复杂工区光是寻找影响产能的主控因素都需要进行多轮先导试验进行分析评价。由于目前国内还没有一个统一、权威的页岩储层可压性评价方法,气田储层可压性评价任务迫在眉睫,因此,提出了一种基于灰色关联分析的页岩气储层可压性分析评价方法。其优点在于可快速地明确影响产量主控敏感参数。参数相关性强,可根据敏感参数预测压后产量,且随后期开发井数量越多预测精度越高。气田可以通过工程工艺优化调整得出的主控敏感参数,达到进一步提高压裂效果的目的。

WY构造页岩储层井壁坍塌周期预测

泥页岩中含有水敏性黏土矿物,当与钻井液接触时,泥页岩与钻井液相互作用,泥页岩水化不仅改变了井眼周围的应力分布,使得泥页岩地层的井壁失稳问题比常规恒定弹性参数的应力失稳问题复杂得多,井壁坍塌周期预测更是难上加难。认为若要预测井壁坍塌周期必须建立井壁稳定性与钻井液浸泡时间的定量关系,落脚点就在于岩石力学参数,通过室内实验建立岩石力学参数随钻井液浸泡时间的变化关系,建立坍塌压力随时间的变化关系,进而得到垮塌宽度随钻井液浸泡时间的变化关系。认为当井壁垮塌宽度增加到不再明显变化时为一个周期,这时井壁应力重新达到平衡。从结果出发,避免了复杂的力学—化学耦合过程,从而达到能较为准确预测井壁坍塌周期的目的。

抗高温油基钻井液润湿剂的研制及性能评价

抗高温润湿剂是配制抗高温油基钻井液的一种重要处理剂。通过有机胺、脂肪酸和乙二酸合成了抗高温油基钻井液润湿剂(TRWET)。室内对比评价了抗高温润湿剂、十二碳炔二醇聚氧乙烯醚类表面活性剂(SUPERWET)和阳离子表面活性剂(CTAB)3种润湿剂的表面张力、接触角和吸光度提高率。实验结果表明:3种润湿剂改变重晶石润湿能力从强到弱的顺序依次为TRWET,SUPERWET,CTAB,合成的TRWET具有更好的润湿能力。TRWET加入油基钻井液中,不仅可以改善油基钻井液性能,而且抗温可达200℃。

纳米聚合物微球对水基钻井液流变性影响的实验

通过在水基钻井液中加入纳米聚合物微球,可以降低其滤失量,提高润滑性能。选用自由基聚合法合成的聚合物纳米微球PMS,作为钻井液添加剂,利用六速旋转黏度计及极压润滑仪研究了不同加量的PMS对水基钻井液流变性、滤失性以及润滑性的影响。结果表明,基浆中加入PMS后具有一定的降滤失效果,当基浆中加入2%PMS后,滤失量仅为3. 8 m L,相比基浆降低率达75. 2%;当PMS加量为0. 1%时,基浆润滑系数降低率最大,润滑性最好。但PMS浓度超过0. 1%后,反而会增大基浆的润滑系数。

高密度油基钻井液完井工艺技术应用

文中对于高密度油基钻井液井工艺技术的应用进行全面分析与探讨。