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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) 油基钻井液体系

  研发了油基钻井液用乳化剂和流性调节剂,以此为基础形成了LVHS 油基钻井液体系,配方为:基油+ 2畅5% SMGEL (有机土) + 3畅0% SMEMUL(乳化剂) + 2畅0% SMFLAO(降滤失剂) + CaCl2 水+ 1畅0% CaO + 0畅4%SMHFSA(流性调节剂) + 重晶石,其与国外油基钻井液体系的性能指标对比见表1 。由表1 可见,LVHS 油基钻井液体系主要性能已接近国外油基钻井液体系,并且具有以下特点:a畅较低的漏斗黏度和塑性黏度、较高的切力和理想的动塑比,有利于长水平段井眼净化;b畅油水比为(70 ~ 90 ) ∶ (10 ~30) ,均具有良好的乳化稳定性,破乳电压达700 ~1 600 V ;c畅柴油、矿物油均可做为基油,可满足不同环境条件下施工的要求;d畅具有良好的封堵防漏效果。该油基钻井液已在彭页2HF 井、彭页3HF井等井中成功应用,整个钻井过程施工顺利、钻井液性能稳定、井眼清洁效果良好。

  2) 与LVHS 油基钻井液体系配套的防漏堵漏技术

  研发了针对不同漏速的LVHS 油基钻井液配套防漏堵漏技术,室内模拟试验结果表明,其对于20 目以上模拟微孔隙和0畅2 mm 以下的微裂缝具有良好的堵漏效果。该防漏堵漏技术在彭页2HF井三开井段进行了应用,该井三开井段累计进尺2 381 m ,水平段长1 650 m 。与国外公司施工的邻井彭页4HF 井相比,该井钻井液漏失量降低54% 。

  3) 页岩油气开发废弃物处理技术

  针对页岩油气开发过程中产生大量含油和含水废弃物的问题,开展了钻井废弃物无害化处理技术研究、处理装置研发和储层改造压裂液处理再利用技术研究,基本上实现了水基钻井废弃物的无害化处理、油基钻井液的零排放与回收再利用。该技术采用油基钻井液回收和清洗分步实施工艺,使油基钻井液回收率> 97% ,大大节约了油基钻井液费用,清洁环保;采用生物技术研制的清洗剂干粉,清洗能力强、环保、无异味,清洗处理后钻屑含油量大大降低,清洗后钻屑中含油量小于3% ,可以就地排放;装备采用多种新型设备系统集成,具有搅拌、混合、粉碎、清洗、脱液干燥等功能,并且处理量大(钻屑处理量5 m3 /h) ,满足钻进过程油基钻屑随钻处理要求。

  从2012 年开始,该技术已经在胜利油田渤页2HF井、梁页1HF 井及义173 5HF 井3 口非常规页岩油气井(使用油基钻井液体系)进行了成功应用,使用效果非常好,处理量大,系统冗余性高,安装搬迁方便快捷,使用维护保养简单,设备可靠性高,完全能够满足随钻处理和连续钻井施工的要求。

  2.4  页岩气水平井配套固井技术

  中国石化自主研发了SFP 弹性水泥浆体系、适用于油基钻井液的SCW 冲洗液与固井施工工艺,形成了页岩气水平井配套固井技术,并在泌阳、涪陵、彭水、新场等区块近20 口页岩气水平井进行了现场应用,固井质量优质率达到90% 以上,保证了环空密封的完整性,满足了分段压裂施工的要求 。与国外公司承担固井技术服务的页岩气井相比,在保证固井质量和环空密封完整性的同时,单井固井成本约降低25% ,实现了降本增效的目的。

  1) SFP 弹性水泥浆体系

  以自主研发的弹性粒子和增韧剂为基础,形成SFP 弹性水泥浆体系,基础配方为:G 级水泥+ 2畅00% ~ 6畅00% SFP 1 (弹性材料) + 0畅05% SFP 2 (增韧材料) + 0畅10% DZH +

  1.50% DZS + 2.00% DZJ Y + 44.00% H2 O ,主要性能参数见表2 。该水泥浆体系具有以下特点:a畅良好的强度特性与弹塑性,水泥石抗压强度> 20 MPa ,弹性模量4 ~ 8 GPa ,抗拉强度> 4畅5 MPa ;b畅具有微膨胀性,线性微膨胀率达0 ~ 0.2% ,能保证环空密封的完整性;c畅API 滤失量小于50 mL ;d畅适用温度20 ~140 ℃ ,密度1.85 ~ 2.40 kg/L ;e畅具有良好的沉降稳定性,上下密度差小于0畅03 kg/L ,无自由液。

  2) 适用于油基钻井液的SCW 冲洗液

  为了改善冲洗液对油基钻井液的冲洗效果,提高固井质量,研发了适用于油基钻井液的SCW 冲洗液。该冲洗液采用多种表面活性剂复合,强化洗油和润湿反转效果,润湿角< 30° ,润湿点< 25% ,4 min 内冲洗效率达到100% 。同时采用活性固相材料,可固化泥饼,提高胶结质量。

  3)固井工艺

  依据不同区块压裂参数、地层参数及套管数据,合理设计弹性水泥浆配方,控制水泥石机械力学特性,保证射孔压裂施工及其他作业期间环空水泥石密封的完整性;依据不同区块应用的钻井液体系、井身结构及施工特点,合理设计前置液配方并优化其性能,形成了页岩气井固井四级冲洗工艺技术,实现了对钻井液高效驱替和井壁清洗;开展长水平段水平井套管下入摩阻分析,研究开发了漂浮减阻器,形成了漂浮下套管技术和漂浮替浆技术;优选适合页岩气水平井的套管扶正器,科学设计套管扶正器数量,保证套管居中度达到70% 以上;开发专业固井施工模拟软件,对顶替效率、施工参数、全过程平衡压力固井的关键因素开展模拟和分析。上述技术措施确保了固井施工的科学性和合理性,有效提高了固井质量和施工安全性。

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