涪陵页岩气田是除北美之外第一个实现商业化开发的页岩气田, 属于典型的喀斯特地貌, 涪陵页岩气田位于重庆市涪陵区焦石镇, 构造位置为一被大耳山西、石门、吊水岩、天台场等断层所夹持的断背斜构造, 呈南宽北窄、中部宽缓的特点, 总体为北东走向, 页岩气有利层位主要为志留系龙马溪组——奥陶系五峰组。2012年自焦页1井发现页岩气以来, 涪陵页岩气勘探开发逐步加快。涪陵页岩气田地层具有裂缝溶洞发育, 地层岩性致密、研磨性强、可钻性差等特点, 钻井面临的突出问题为上部机械钻速低、漏失严重、上部浅层气易失控、钻具蹩跳严重和井壁易失稳等问题。截止2015年底, 中原工程公司涪陵工区共开钻92口, 完钻89口, 公司所钻井故障时效0.094%, 复杂时效2.84%。
针对中原工程公司近几年来在该区块页岩气藏钻井过程中出现的问题, 重点从上部井段井漏、卡钻、浅层气井控及套管下到底困难等问题入手进行分析研究, 形成了相应的防堵漏技术、卡钻预防及处理技术、浅层气安全钻进技术及套管安全下入技术等相应技术。
地层主要特征:
(1) 浅表溶洞、暗河发育, 分布不规则。
(2) 三叠系、二叠系地层岩性以灰岩为主, 嘉陵江组以下地层井壁相对稳定。
(3) 志留系为砂泥岩地层, 泥页岩井段较多, 坍塌和漏失压力窗口较窄。
(4) 奥陶系上统五峰组为黑色灰质页岩、硅质页岩, 顶部为薄层含生屑泥质灰岩。
(5) 目的层段志留系为龙马溪组和奥陶系五峰组, 以大套灰黑色页岩、碳质页岩及灰黑色和碳质泥岩为主, 储层微裂缝和层理发育。
随着涪陵页岩气勘探开发, 井位越来越向南区及边缘区块分布, 上部地层溶洞、暗河发育, 钻探过程漏失严重, 失返现象普遍存在, 考虑到环保等因素采用清水强钻, 井漏耽误与备水等停是造成复杂上升的主要原因。以井漏最为严重的2015年为例, 46口完成井中有37口井导管和一开在钻进时出现井漏, 占80.43%, 有19口井在固井时出现井漏, 占41.30%。2015年全年漏失清水总量为331052.01方, 平均口井清水漏失量为7196.78方, 漏失情况相当严重。
⑴一开地表裂缝、溶洞发育, 施工前应备足清水, 一般准备1000m3左右。如遇漏失, 采用清水小排量 (32-40l/s) 强钻。若清水强钻无法实现, 采用相应的堵漏措施。遇溶洞性漏失, 采用混凝土 (10m3) 浇注堵漏, 混凝土中可根据情况添加其它适合的堵漏材料。候凝5-8h以上。
⑵保证井壁稳定及压力平衡的前提下, 采用尽可能低的钻井液密度。保持适当粘切, 满足悬浮携岩条件下, 尽可能降低粘切。油基钻井液粘度60~70s, 动切力6~10Pa为宜。
⑶钻遇提示的漏失层前, 提前加入2%~3%随钻堵漏剂进行防漏堵漏。如发生较大漏失, 及时起钻, 配制复合堵漏浆进行堵漏。
⑷油基钻井液提前混入封堵材料, 减少漏失。水平段油基钻井液堵漏, 采用“复合堵漏剂+石棉绒”复配堵漏。主要配比:高效复合堵漏剂TL-23%-4%, 复合堵漏剂FD-33%-4%, 石棉绒1%-2%。水平段施工钻遇裂缝性气藏, 不论溢流或漏失, 应立即关井观察。若需压井, 应加入上述堵漏材料进行封堵。
(5) 下钻分段循环, 开泵要缓慢, 排量由小到大。
(6) 起下钻、接单根、下套管时要控制下放速度, 每根的速度控制在40-60s。防止激动压力过大压漏地层。
(7) 下钻时专人观察井口, 若发现井口不返泥浆, 应先从环空灌泥浆, 若能灌满, 应先建立循环。
总之着重处理好井漏, 上部井段清水施工做好水源组织及储备, 二开水基钻井液施工做好钻井液及堵漏材料储备, 下部三开井段油基钻井液施工需要继续在防漏堵漏技术措施下工夫。
(1) 清水作为循环介质携砂能力低于泥浆, 钻进过程中需密切注意立管压力及井下情况, 发现立压突然升高、扭矩变化、蹩跳严重、上提遇卡等井下异常现象时, 应立即停钻, 活动钻具, 并及时注入一段稠浆将井底清洗一道。尽量减少钻具静止时间, 防止沉砂过多造成卡钻。
(2) 提高钻井液结构力, 保持适当的粘切, 以提高钻井液悬浮携带能力。
(3) 通过改善泥饼质量、泥浆净化及减少钻具在裸眼内静止时间, 防止粘卡。
(4) 短起清砂、清扫液推砂等技术措施, 防止卡钻。
安全钻穿浅层气技术
⑴严格执行井控规程, 按标准要求安装配备井控设备且试压合格。
⑵严格落实井控坐岗观察制度。三岗联坐, 放喷池点火处采用长明火。进入浅层气前, 起钻更换钻头, 连续穿过浅层气, 将风险降至最低。
⑶按井控要求进行含H2S井控演习及做好预案。
⑷一旦有浅层气, 通过主放喷管线至放喷池点火燃烧。
⑸现场储备1.25~1.28g/cm3的重泥浆400m3、重晶石粉300t、清水1000m3、除硫剂5t及其它相关处理剂。
该工区韩家店组、小河坝组泥页岩地层裂缝发育, 断层交错;目的层龙马溪组泥页岩发育, 易水化分散造成井壁垮塌。通过对井壁失稳情况的分析及研究形成了相应的井壁稳定技术。
⑴水基钻井液
保持KCl含量在4%~5%;添加并保持0.3%聚胺抑制剂;添加2%~3%沥青粉提高封堵性;添加1%~1.5%聚合醇PAL;严格控制中压滤失量和高温高压滤失量, FLAPI<4m L, FLHTHP<15m L;控制合理的钻井液密度, 中完钻井液密度1.30~1.35g/cm3。
⑵油基钻井液
控制合理的钻井液密度, 通常为1.45~1.65g/cm3;控制高温高压滤失量<3m L;添加0.5%~1%超细凝胶封堵剂提高封堵性;添加3%~5%油基封堵剂提高封堵性;保持适当粘切:FV60~75s;YP9~10Pa。
⑴分别采用单、双、三扶正器通井钻具组合, 修整井壁及清除砂床;遇阻井段采取“拨放点划”的方法, 直到井眼畅通;通井困难时, 更换定向钻具组合通井, 防止划出新眼。
⑵下钻到底小排量开泵, 防止憋泵和井漏;之后逐步增大排量循环清砂, 必要时配稠段塞推砂。
⑶采用稀稠清洗液循环充分洗井, 下套管前做静摩阻实验。
⑷起下钻畅通无阻, 方可进行下套管作业。
2012年以来, 通过扎实开展技术工作, 强化故障、复杂预防与处理措施落实, 同时推广应用新技术、新工具, 促进钻井提速, 导管、一开、二开、三开等各阶段施工水平和钻井速度显著提高。
与2014年相比, 2015年平均井深增加554.88米、水平段长增加105.09米, 导管周期减少0.78天, 二开周期减少0.83天, 平均钻井周期增加3.81天, 平均完井作业周期减少2.32天, 平均完井周期增加1.49天。周期增加原因分别在一开和三开, 其中一开由于2015年施工的井绝大多数地处焦石坝南部, 上部地层井漏严重, 周期增加0.37天;三开周期增加5.05天, 水平段钻进轨迹调整频繁为主要原因。2015年平均机械钻速增加0.64m/h, 提速8.96%, 钻机月速增加197.27米/台月, 提速10.84%。整体提速效果显著。
完成井时效对比
与2014年相比, 2015年纯钻时效多0.93%, 因上部地层井漏影响, 生产时效少0.24%;非生产时效除因井漏导致复杂时效多0.96%, 其他非生产时效都少于2014年。
(1) 故障与复杂是制约安全钻井的瓶颈问题。
(2) 通过实施岩气气田钻井故障复杂预防与处理技术, 故障复杂时效同比有所下降。
(3) 强化故障与复杂处理, 加强专家会诊制度, 提高复杂井和事故井措施针对性和处理准确性, 减少事故复杂时间。
(4) 认真吸取浅层气溢流事件的经验教训, 深刻认识裂缝性气层漏失的特点及处理方式, 加强井控风险防范意识, 强化钻具内防喷的管理, 确保井控万无一失。
摘要：本文介绍了涪陵工区页岩气田地层的地质特性, 对近三年来钻井过程中出现的井漏、卡钻、井控风险、井壁失稳和套管下不到底等故障与复杂现象进行了统计分析于研究, 并提出建议, 希望对其他地区的安全钻井产生一定的借鉴意义。
关键词：页岩气,井漏,井壁稳定,浅层气
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