天然气钻井在川西地区的实践与认识

近年来,中国石油西南油气田分公司川西北气矿先后在川西地区平落19等5口井实施了天然气钻井,实践的数据和结果充分体现了天然气钻井的优越性,取得了良好的勘探效果,并创国内天然气钻井多项新水平。实践表明,天然气钻井是比较容易进行的,但必须具备一定的地质条件,而且要精心制定工艺流程并正确实施。通过几口井天然气钻井的实践,进一步加深了对天然气钻井的理解和认识,积累了不少经验,但同时也发现了几个应当引起重视和解决的技术问题①天然气钻井开始时间的选择;②空气螺杆从何时开始使用;③终止天然气钻井时机的选择等。

塑性堵漏在川西地区的应用

井漏是钻井中常见的复杂情况,其根本的原因是钻井液液柱压力与泵送回压之和大于地层压力,并产生指向地层的正压差,这个正压差就是发生井漏的驱动力。针对这一机理,采用减轻堵漏剂密度和提高塑性"失重"能力的方法,有利于实现堵漏剂在漏层定位不发生停泵后的再运动,因而可以提高堵漏的成功率。为此,介绍了一种封固型塑性堵漏的思路与施工步骤,并通过在威阳28等井的现场应用表明,按塑性"失重"思路配制的堵漏剂能成功地解决严重漏失井的堵漏和固井问题,塑性"失重"堵漏剂有较好的推广应用价值。

川西北厚坝地区上沙溪庙组沉积特征及油砂预测

川西北厚坝油砂岩为我国典型的一类非常规石油资源,油砂主要发育在上沙溪庙组中下部的中-粗砂岩中。以层序地层学及沉积学相关理论为指导,通过野外观察、岩心描述、测井相分析、地震解释等手段对厚坝地区上沙溪庙组的沉积特征及油砂分布情况进行了研究。结果表明,上沙溪庙组发育低位体系域、水进体系域和高位体系域;该套地层发育的沉积相类型包括河流相、辫状河三角洲相和湖泊相;沙溪庙沉积期研究区西北部的龙门山古陆为物源区,碎屑向东南注入湖盆,在平面上,沉积相带从西北到东南依次为河流相、三角洲相、湖泊相。通过对野外露头以及单井沉积相研究发现油砂层主要发育在上沙溪庙组河道砂体中,孔渗性能较好,含油率较高,由此可知河道以及三角洲平原上的分支河道为有利沉积相。最后通过多口井的合成记录与地震剖面进行对比,从而标定并计算出油砂层的位置及厚度,绘制出油砂岩的厚度平面分布图,预测出上沙溪庙组油砂层的有利勘探区带。

四川西昌盆地下二叠统层序地层及其演化

运用层序地球化学方法和原理,结合详细的露头层序地层学研究,对西昌盆地下二叠统进行了层序划分和对比。结果表明西昌盆地下二叠统地层可划分为1个二级层序、2个层序组和6个三级层序。P1q层序组(三级层序1、2、3)构成该二级层序的LST和TST,三级层序4下部发育的(茅口组底部)凝缩层相当于二级层序的最大海泛面,而P1m中上部(三级层序4中上部和三级层序5、6)则构成该二级层序的HST。西昌地区下二叠统层序发育形成过程,总体表现为海平面上升和盆地不断向古陆超覆。沉积序列、古氧相含量、锶含量、碳氧同位素和TOC的变化旋回揭示西昌盆地早二叠世经历了6次三级海平面变化旋回(6个三级层序),在华南地区乃至全球范围内均可进行对比。建立的层序充填模式揭示出Hercynian早期全球海平面上升,盆地不断向古陆超覆,奠定了早二叠世西昌海域盆地的轮廓。

川西地区须家河组含泥砾砂岩录井、测井响应特征

含泥砾砂岩在沉积环境、岩性组合特征等方面有别于其他岩石类型,与常规砾岩、含硅质砾或钙质砾砂岩以及纯砂岩相比,在录井、测井识别方面均有较大的差异。为此,通过含泥砾砂岩录井钻时变化、测井曲线响应特征,结合岩心取样实际对比分析,总结归纳了含泥砾砂岩在录井及测井方面的主要表现特征:在不考虑钻头类型、钻井施工参数的情况下,含泥砾砂岩钻时较一般砂岩高,低于纯泥页岩,而以硅质砾或钙质砾为主的含砾砂岩,钻时呈现砾岩>含砾砂岩>砂岩的正序特征;常规测井曲线含泥砾砂岩表现为自然伽马呈中—高幅、电阻率低值、声波时差升高、中子增大、密度减小的特征;在电测成像图上,泥砾表现为暗色、低电阻率特征,泥岩砾石发育段成像图上呈"蜂窝状"特征。研究含泥砾砂岩与常规含砾(硅质砾、钙质砾)砂岩、砂岩在录井、测井响应特征上的差异,对指导现场钻井过程中正确判定或及时修正钻遇地层岩性具有现实的意义。

川西地区精细控压压力平衡法固井技术研究与应用

川西超深井固井面临封固井段长、同一裸眼井段存在多压力系统,安全密度窗口窄,采用常规固井,在满足顶替效率的前提下,必然造成井漏;若采用正注反打工艺,固井质量又难以满足后期改造需求。为此,开展了超深井固井井段压力窗口值测试、保证顶替效率条件下的施工排量模拟、保证压稳和防漏的浆柱结构优化和井口压力控制的研究,初步形成了一套超深井精细控压平衡法固井技术。该技术在川西地区5口井开展现场试验,取得了较好的效果,固井平均合格率达90. 52%,因而这项技术具有广阔的应用前景。

川南龙马溪组页岩地层井壁崩塌破坏机制研究

针对四川龙马溪组页岩井壁易坍塌问题,首先对龙马溪组地面露头开展了微细观组构分析和基础力学实验,明确了其矿物组成、裂缝分布及基础力学参数;其次利用真三轴实验设备开展了原地应力场与井筒力学环境下三轴力学加载与井壁崩塌破坏规律研究,通过改变层理缝倾角研究页岩井壁崩塌失稳方向与失稳类型,利用内窥镜记录岩石力学加载过程中裂隙动态轨迹变化,根据崩塌岩块形状研究井壁崩塌失稳类型;最后利用RFPA 2D(真实破裂过程分析)软件验证了页岩井壁崩塌破坏规律。结果表明:龙马溪组页岩矿物组成以石英、伊利石及伊蒙混层为主,水化膨胀性能较弱,页岩岩体层理较为发育,是液相侵入岩石内部的主要渗流通道;当层理缝倾角为0°时,井壁破坏为劈裂和穿越层理缝剪切破坏;随着层理缝倾角的不断增大,井壁岩石倾向沿裂缝面剪切滑移破坏;当层理缝倾角为90°时,井壁岩石倾向沿层理缝劈裂张拉破坏。研究结果揭示了页岩井壁失稳机理与主要影响因素,可为后续井壁稳定性研究提供支撑。

四川盆地威远地区页岩气优质储层精细刻画与靶窗优选

中国石油化工股份有限公司威远页岩气勘查区块的构造位置位于四川盆地威远古隆起与自流井背斜所夹持的白马镇向斜,该区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组一段为深水陆棚相暗色富有机质页岩沉积,地球物理测井岩电特征纵向差异明显,储层非均质性较强。为了指导该区页岩气水平井靶窗优选及钻井轨迹跟踪调整,基于测井小层划分、岩心纹层精细刻画、高精度地球物理预测以及沉积微相成因分析等方法,通过细化储层分类评价其参数指标,预测页岩气储层"甜点",在此基础上进行水平井靶窗优选及轨迹设计,进而评价水平井靶窗对页岩气产能的影响。研究结果表明:①该区五峰组—龙一段底部优质页岩段发育3种类型的纹层,纵向上交错叠置,反映了沉积环境和储层品质的微观差异;②可以将该区的页岩气储层划分为优质储层、较好储层、一般储层和差储层;③龙马溪组底部2—31小层为生物成因沉积微相,储层具有高有机碳含量、高孔隙度、高脆性指数、高含气性、低地应力差值等"地质+工程"甜点的特征,确定其为优质储层段;④实钻结果表明,水平井靶窗位置的选择对于单井页岩气产能的影响较大,优质储层钻遇率是获得页岩气高产的关键地质因素。该研究成果支撑了页岩气产能评价工作,为该区块实现页岩气商业开发奠定了基础。

川中须家河组牙轮-PDC混合钻头钻井提速实践

四川高石梯-磨溪区块须家河组地层岩性致密、抗压强度高、研磨性强、软硬交错频繁,牙轮钻头磨损速度快、进尺短,不能满足快速钻进的要求,常规PDC钻头切削齿钝化较快,崩齿较为严重,长期以来都是高石梯-磨溪区块钻井提速的瓶颈地层。针对高石梯-磨溪区块须家河组地层特点,结合其他区块须家河组及类似复杂地层的钻头选型经验,选用的牙轮-PDC混合钻头,兼具牙轮和PDC钻头两者的优点,适合在须家河组地层长段钻进。牙轮-PDC混合钻头不仅单只钻头进尺大幅度提高,配合螺杆辅助钻进后,平均机械钻速也明显优于常规PDC钻头,实现了高石梯-磨溪区块须家河组复杂地层钻井提速瓶颈技术突破,积累了重要的实践经验。

基于气温的城市燃气短期日负荷预测模型——以四川省成都地区为例

随着城市燃气用气规模的不断增长,加上近年来冬季长期低温、气温骤降等极端天气屡屡出现,因气温变化导致的日用气峰谷差有扩大的趋势,采用中长期数据进行趋势预测可能存在较大误差。而利用短期的气温、用气负荷数据,结合较为准确的一周内气象预报对未来几天内的城市燃气日负荷进行预测,对上游供气企业、城市燃气公司合理安排销售计划和日调峰等具有重要的现实意义。为此,通过分析气温对城市燃气短期日负荷的影响机理,利用统计学和化学动力学理论,基于阿累尼乌斯方程反应的温度—化学反应速率关系,考虑气温突变、低温累积等因素构建了气温对城市燃气短期日负荷的预测模型,并利用成都地区短期的气温、用气负荷数据,测算了模型参数并对模型进行了验证(最大误差为2.53%)。结果表明,该模型的预测精度较高,可为燃气公司或上游供气企业合理安排销售计划和日调峰等提供决策支撑。

西部深井超深井钻井技术

西部特殊的地质条件给深井超深井钻井带来了诸多困难,文章将西部地区的主要钻井难点概括为六个方面,并介绍了中原钻井近年来针对这些钻井难点而进行攻关研究所逐步形成的西部深井超深井提速技术、高陡构造防斜打快技术、盐膏层钻井技术、控压钻井技术、深井钻井液技术、深井固井工艺技术等钻井配套技术,为西部深井超深井钻井技术的发展做出了贡献。

LNG作为城市燃气调峰与应急储备的经济性分析及政策建议——以川渝地区为例

为解决越来越大的城市燃气峰谷差,通过对各类调峰方式进行对比分析,提出了可采用建设LNG调峰储备站对城市燃气进行季节调峰和应急储备的对策。投资测算表明,大型城市燃气公司可建设LNG调峰储备站,中小城市燃气公司可建设LNG卫星站来储备LNG用于调峰和事故应急。因购买LNG与天然气形成的价差,近期可利用CNG价调基金,中远期可以调峰气价的方式解决。并以川渝地区为例分析了建设LNG调峰储备站对区域经济的影响,结果表明:建设LNG调峰储备站是可行的,冬春季时用LNG进行调峰可使原来要减停用气的行业正常运行,不仅保障了实体经济平稳运行,也完善了LNG产业链,使《城镇燃气管理条例》的相关规定落到实处。最后,建议政府在建设LNG调峰储备站方面要发挥主导作用:①合理规划、布局LNG产业链;②强制要求较大的城市燃气公司建立LNG调峰储备站;③制定建设LNG调峰储备站的优惠和鼓励政策;④制定各级城市燃气公司的标准储备量;⑤研究择机推行调峰气价和居民阶梯气价。

四川盆地双鱼石区块深井钻井井斜规律研究

针对双鱼石区块井斜控制问题,考虑钻头与地层互作用、地层倾角、井斜角、地层各向异性指数、地层自然造斜力、钻头侧向力,综合建立了钻头侧向力模型,根据不同影响因素探讨了井斜变化规律,通过实钻资料验证了模型的正确性。结果表明,与常规钻井方式相比,空气钻井条件下地层自然造斜力增加,且增加幅度较大。随着地层倾角增加,地层自然造斜力增加。随着井斜角的增大,钻头综合侧向力减小,在空气钻井中和常规泥浆钻井中,钻头综合侧向力均存在零值平衡点。随着地层各向异性指数的增加,地层自然造斜能力增大导致井斜角增大。结合理论研究,通过钻具组合优化、钻井参数优选提出井斜控制措施,将该区块深层易斜地层井斜角降低至0.50°~1.15°,机械钻速提高了40%~85%。研究结果可为超深层井斜规律的研究和高效控制提供重要的参考和指导。

四川须家河组地层特性及其与牙齿接触的仿真分析

为了解决四川须家河组复杂地质条件下机械钻速慢、进尺少、井塌等事故发生率高等问题,在分析该地层岩层特性的基础上,针对龙17井岩样进行了岩石力学性能分析,并在此基础上开展了3种不同齿形与须家河组地层特性岩石接触的有限元仿真研究,得到了各齿形压入速度、压入深度和破碎体积随时间的变化曲线,为须家河地层钻头的设计提供了理论依据。研究成果有利于提高该层位的机械钻速,降低事故发生率,以加快该地区石油天然气勘探开发的速度。

合川气田上部地层PDC钻头的个性化设计研究

针对四川合川气田珍珠冲组以上地层开展了PDC钻头的个性化设计研究,设计的PQ5344MD-215.9钻头的特征有Φ19mm高抗冲击高耐磨PDC切削齿、非对称五螺旋刀翼、力平衡设计、大深螺旋流道、双排齿加强保径和螺旋光滑保径等。在合川001-38-X3井的钻进井段604~1844.06m,累计进尺1240.06m,平均机械钻速9.64m/h,地层层位为沙二段~须六段,创合川气田单只钻头从二开钻进层位最深纪录。具有机械钻速快、进尺多、导向性好等特点。

四川盆地九龙山地区超深井优快钻井配套技术

九龙山地区地质条件复杂,陆相地层井段长,研磨性强,可钻性差;而海相地层高压高密度井段长,局部高含硫化氢或高压盐水层,工程地质复杂,导致井漏、井涌、卡钻、深部地层定向托压、安全钻探等问题突出。针对该区地质和工程难点,提出了安全快速钻井集成化提速方案:①优化井身结构,采用七开钻井满足对井下复杂压力系统的封隔;②采用砾石层专用牙轮钻头+重型减震器钻进技术和复合钻头+中低速螺杆钻具复合钻进技术解决陆相高研磨地层提速难的问题;③利用"刚性粒子+高失水"堵漏技术解决了深部海相地层裂缝性漏失问题;④利用配套井控技术解决钻遇裂缝性喷漏同存地层井控困难的问题;⑤利用有机盐强抑制防塌钻井液体系解决井底高温高压、润滑性及抗污染的问题;⑥使用扭摆系统,满足深井、小井眼、高密度条件下定向对降摩减阻,减小托压的要求。结果表明:自2013年在九龙山地区推广应用该技术方案后,机械钻速逐年提高,钻井周期逐年缩短,事故复杂率逐年下降。

喷漏同存条件下堵漏压井技术——以四川盆地九龙山构造龙探1井为例

龙探1井在对四川盆地九龙山构造深部中二叠统栖霞组超高压气藏的钻进中,受井身结构的限制,同一裸眼井段内面临高温超高压复杂压力剖面,?190.5 mm井眼钻进至栖霞组发生溢流,在控压循环加重的情况下引起下喷上漏,如何安全处理成为该井能否顺利完成的关键。为此,在仔细分析龙探1井喷漏同存复杂情况和处理技术难点的基础上,确定出把上部漏层与下部高压气层进行隔离、提高漏层的承压能力以满足平衡钻井要求的处理技术思路,制定出GZD刚性颗粒+核桃壳+HHH堵漏配方的具体处理实施办法:(1)通过正、反推压井液将气体污染钻井液推回漏层,降低关井的井口压力,再采用隔离法注水泥封隔喷、漏地层,阻断井下内循环;(2)堵漏施工中采用井口压力升高的时间和堵漏浆的注入量推算出漏层大致位置,推测漏失通道的大小、漏层对堵浆的吸收能力等漏层性质,作为后续作业调整堵漏浆的粒度、浓度、使用量的依据。采取上述措施成功地将龙探1井上三叠统飞仙关组承压能力提高到2.35 g/cm^3并顺利钻穿栖霞组,下?168 mm套管固井。结论认为,适宜的堵漏配方能有效地扩大钻井液安全密度窗口,该实例可为该区及其他地区处理此类问题提供有益的经验。

富顺永川区块页岩气水平井优快钻井技术研究

经过第一轮页岩气水平井钻井技术探索与总结,富顺永川区块第二轮水平井钻井施工中采用了近钻头伽马、伽马成像、地质导向等技术避免地质侧钻;优选低转速高扭矩螺杆和进口PDC钻头,实现一趟钻钻穿须家河地层;使用新型高造斜率的旋转导向PD Archer克服了常规旋转导向在页岩储层中造斜率低的难题,且平均机械钻速较螺杆组合提高4倍,平均缩短钻井周期88 d,创造了国内页岩气水平井钻井的多项指标,对高效、低成本开发四川盆地页岩气资源具有良好的指导作用。

承包商视角下水基钻井岩屑处理资源化方案比选 --以川渝地区为例

天然气作为一种清洁能源是实现碳达峰、碳中和的现实路径,加大天然气的开发利用必然要钻打更多的生产井,并将产出大量废弃泥浆和岩屑。以川渝地区为例,从承包商视角对水基钻井液钻井过程中产生的水基钻井岩屑的处理方案进行研究,以经济最优化为目标,对比分析固化混拌制砖工艺和破胶压滤制砖工艺两种水基钻井岩屑处理资源化方案的经济性。固化混拌制砖工艺中,破胶剂加入量为11 kg/m^(3),破胶处理后固化剂的加量优选为待处理水基钻井岩屑质量的10%;破胶压滤制砖工艺中,破胶剂加入量为19 kg/m^(3),在0.8 MPa压力下进行压滤。对固化混拌制砖工艺和破胶压滤制砖工艺两种方案进行主要成本计算结果表明,当承包商的工程处理量>2100 m^(3)时,采用破胶压滤制砖工艺方案更具优势,反之固化混拌制砖工艺方案更优。