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中国石化页岩气工程技术进步及展望分析

2014-02-11 00:07
瑾年Invader
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  1) 岩石力学特征评价技术

  针对页岩地层非均质性强、各向异性突出的特点,以测井资料处理和岩心测试为重点,研究形成了包括岩石力学特征宏细观分析评价技术、页岩地层力学各向异性评价技术和考虑地层层理裂隙、工作液、地层压力等因素影响的页岩地层井壁稳定性分析预测技术等的岩石力学特征评价技术,为页岩气水平井钻完井与压裂设计提供依据与指导。

  2) 建立了页岩可压性评价方法

  考虑岩石脆性、岩石力学参数、有机碳含量、总含气量等因素,将地质上的甜点与影响压裂裂缝起裂及延伸难易程度的岩石脆性有机结合起来,建立了页岩可压性评价方法。可压性指数评价模型为:

  式中:FI 为可压性指数;S 为页岩储层参数的标准化值;w 为储层参数的权重系数。

  应用页岩可压性评价方法,对中国石化不同区块的页岩进行了初步计算评价,得到涪陵、泌阳、元坝、新场、彭水区块的页岩地层可压性指数分别为0.42 、0.56 、0.51 、0.45 、0.57 ,均低于国外的Barnett页岩的可压性指数(0.64) 。

  3) 开展了页岩裂缝扩展规律物模试验研究

  以露头页岩岩心为试验对象,在模拟不同井下工况下进行了系列物模试验研究,在岩石脆性与剪切破坏形式、压裂液类型与水力裂缝复杂程度的关系等方面得到了初步认识 。

  4) 初步建立了页岩储层综合评价标准

  通过与国外大学合作,结合中国石化页岩储层特殊性及压裂效果等因素,初步得出考虑页岩品质、完井品质与压裂品质的页岩储层综合评价标准。

  2.2  钻井设计及优快钻井技术

  2.2.1  “井工厂”钻井优化设计技术

  通过对国内外“井工厂”技术的调研分析,结合中国石化页岩气区块的特点开展了“井工厂”技术攻关研究,初步形成了“井工厂”钻井优化设计技术。

  1)在对页岩气区块钻井工程地质环境因素精细描述的基础上,形成了页岩气井井身结构序列,有效封隔了复杂地层,降低了钻柱扭矩和摩阻,提高了水平段作业安全性,满足了压裂增产措施的需求等;2)初步形成了包括合理确定造斜点、造斜率、剖面类型、靶前位移的井眼轨道优化设计技术;3)针对不同页岩气区块的实际情况,形成了优快钻井设计技术;4)形成了“井工厂”平台井数、布井方式、水平段钻井方位、水平段间距、钻机类型、标准化井场等设计技术。

  2.2.2  页岩气水平井优快钻井配套技术

  经过2 年的技术攻关与现场试验,已经形成了页岩气水平井优快钻井配套技术,包括气体钻井技术、复合钻井技术、水平段“一趟钻”钻井技术及泡沫定向钻井技术等。1)2013 年有5 口井采用气体钻井技术,平均井深4 134 m ,平均水平段长1 504 m ,平均钻井周期71 d ,与2013 年13 口完成井平均钻井周期相比缩短了11 d 。其中焦页1 2HF井完钻井深4 168 m ,水平段长1 533 m ,钻井周期60畅79 d ,平均机械钻速6畅04 m/h ,创涪陵地区页岩气水平井钻井周期最短纪录。2)对于气体钻井技术应用受限的页岩气井,主要采用“PDC 钻头+ 螺杆”复合钻井技术提速,焦页11 2HF 井完钻井深4 080 m ,水平段长1 419 m ,钻井周期75 d ,平均机械钻速5畅5 m/h。

  3)已完成水平段长1 500 m 的页岩气水平井13 口,初步掌握了水平段长2 000 m 的页岩气水平井钻井技术,在未使用旋转导向钻井系统的情况下,焦页9 1HF 井等3 口井实现了1 500 m 水平段“一趟钻”钻完的技术指标,其中焦页5 2HF 井水平段长1 530 m ,平均机械钻速15.81 m/h。4)针对定向段机械钻速低的难题,开展了泡沫定向钻井技术研究与试验,见到了明显的提速效果,其中焦页13 2HF 井在定向段采用泡沫钻井技术,机械钻速提高了251% 。

  2.3  油基钻井液配套技术

  中国石化自主研发了适用于页岩储层的油基钻井液体系以及配套的施工工艺、回收再利用与含油废弃物处理工艺,从而形成了页岩气油基钻井液配套技术 。

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