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探讨涪页HF一1页岩气水平井钻井的关键技术

2014-01-10 10:16
默菲
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  3、施工难点分析

  (1)井身质量难以控制。地质要求直井段每30 m全角变化率小于3。,全井无键槽、斜井段及水平段,实钻井眼轨迹平滑,狗腿角尽可能小。涪页HF一1井井上部侏罗系地层,易斜易漏,影响井身质量;下部地层页岩、灰岩、砂岩互层分布,泥页岩和砂泥岩易水化剥蚀掉块、易塌,井壁稳定性差,对钻井液性能提出较高要求。

  (2)摩阻扭矩大。涪页HF一1井水平段超过1 100 m,钻具与井壁的轴向摩擦和径向摩擦加大了起下钻阻力和扭矩,加之下部泥页岩层易坍塌掉块,更加剧了钻具与井壁的摩擦。

  (3)机械钻速低。上部砂岩地层石英含量高,且胶结致密、硬度大、研磨性强,可钻性差,影响机械钻速。机械钻速低会影响下部页岩层井壁稳定,页岩层存在坍塌周期,钻速慢会增加水平段页岩层垮塌的风险,因此需要优选高性能钻头。

  (4)固井难度大。水平段较长,且井身质量难以保证,下套管摩阻大,难以下到预定深度,套管居中度不够;油基钻井液造成井壁及套管清洗困难,影响胶结质量和顶替效果;页岩气层分段压裂对固井胶结质量和水泥石的弹性、韧性及耐久性提出了更高的要求。

  4、关键技术应用及效果分析

  针对可能存在的施工难题,该井应用了空气锤钻井、油基钻井液、漂浮下套管等技术措施,同时优化钻具组合和钻头选型,以达到安全、快速钻井的目的。

  4.1空气锤钻井技术

  空气锤钻井是一种低钻压、低转速、高冲击破岩回转钻进技术,兼有气体钻井和冲击回转钻井的双重效果,其主要优势表现在:①主要是冲击破碎岩石,可以提高机械钻速;②转速低,保径能力强,可以长井段钻进,减少起下钻次数;③能有效防斜纠斜,保证井身质量。空气锤钻井可以降低钻井成本,缩短钻井周期,是目前解决硬岩钻井难题的一种有效方法。

  二开空气钻井采用空气锤钻头,从井深757 111开始,组合带有移279.4 mm钻铤的塔式钻具,配合0311.2 mm冲击钻头,使用CQC275A型空气锤钻进,钻深至1 872.35 m结束。钻进层位为沙溪庙组,进尺1 115.35 m,纯钻时间50.7 h,平均机械钻速22 m/h,单日最高进尺481.5 m,空气锤及配套冲击钻头出井完好,创川东地区空气锤钻井纪录,并超过当时国外空气锤在普光301—4井创造的单日进尺和平均机械钻速2项纪录,钻井提速效果非常明显。

  空气锤钻进钻具组合:0311.2 mm CQC275A空气锤X 2.12 ITI+浮阀X0.61 m+0279.4 mm钻铤×18.23 m+831 X 730 X 0.46 m+0228.6 mm钻铤X45.67 m+转换接头X 0.49 m+以03.2 mm无磁钻铤X 8.90 m+0203.2 mm钻铤X 26.52 m+转换接头×0.44 m+0127 mm加重钻杆×101.61 1TI+0127 mm钻杆+旋塞阀+0133.35 mm六方钻杆。钻井参数:钻压20—30 kN,转速35 r/min,排量2 916 L/s,立压3.2 MPa。

  4.2钻头优选

  一开地层相对较软,选用i只甜44.5 mm牙轮钻头;二开地层软硬交错,砂岩层硬度大,研磨性强,钻头损坏严重,采用空气钻井大大提高了机械钻速。二开选用0311.2 mm牙轮钻头8只,PDC钻头4只,空气锤1只;三开水平段选用0215.9mm进口PDC钻头2只进行复合钻进,提高了机械钻速。涪页HF一1井分段、分层机械钻速如表3、表4所示。

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