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長寧頁巖氣超長水平段水平井鉆井完井關(guān)鍵技術(shù)

2020-12-03 07:29王建龍馮冠雄劉學(xué)松高學(xué)生
石油鉆探技術(shù) 2020年5期
關(guān)鍵詞:長寧區(qū)井眼鉆具

王建龍,馮冠雄,劉學(xué)松,郭 瑞,高學(xué)生,霍 陽

(1.中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院,天津 300280;2.中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司四川頁巖氣項(xiàng)目管理部,四川成都 644000;3.中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司定向井服務(wù)分公司,天津 300280)

長寧區(qū)塊頁巖氣水平井自上而下鉆遇侏羅系沙溪廟組、涼高山組和自流井組,三疊系須家河組、雷口坡組、嘉陵江組和飛仙關(guān)組,二疊系長興組、龍?zhí)督M、茅口組、棲霞組和梁山組,志留系韓家店組、石牛欄組和龍馬溪組,奧陶系五峰組和寶塔組等。近幾年,隨著長寧區(qū)塊頁巖氣開發(fā)的不斷深入,水平井水平段的長度不斷增長,已由開發(fā)初期的500.00~1000.00 m,逐漸延長至1000.00~1500.00 m,目前已延長至2000.00~2500.00 m。長寧區(qū)塊水平段長度不小于 2000.00 m 的超長水平段頁巖氣水平井在鉆井過程中,存在機(jī)械鉆速慢、井漏、井壁失穩(wěn)和卡鉆等技術(shù)難點(diǎn),制約了安全高效鉆井完井[1-8]。為此,筆者優(yōu)化了井眼軌道設(shè)計(jì),采用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向井眼軌跡控制技術(shù),優(yōu)選了鉆井設(shè)備和套管下入方式,制定了一系列降低鉆井完井風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)措施,形成了頁巖氣超長水平段水平井鉆井完井關(guān)鍵技術(shù),現(xiàn)場試驗(yàn)效果良好,滿足了安全高效鉆井完井需求,可以在長寧區(qū)塊推廣應(yīng)用。

1 鉆井完井技術(shù)難點(diǎn)

長寧區(qū)塊頁巖氣藏埋深3000.00~3500.00 m,超長水平段水平井井深超過5500.00 m、水平段長度超過2000.00 m、裸眼段長度超過3500.00 m,須家河組—雷口坡組地層硬度高、研磨性強(qiáng),表層失返性漏失頻發(fā),給安全高效鉆井完井帶來了極大挑戰(zhàn)。分析認(rèn)為,主要存在以下技術(shù)難點(diǎn):

1)井深、水平段和裸眼段長,摩阻高、扭矩大、循環(huán)壓耗高,對鉆井設(shè)備和鉆具的性能要求高,鉆井設(shè)備和鉆具的優(yōu)選難度大。

2)地表巖層主要為碳酸鹽巖,易因喀斯特作用而形成各類巖溶地貌,溶洞和裂縫發(fā)育,部分溶洞與地表水和地下暗河相連,極易發(fā)生失返性漏失。鉆進(jìn)須家河組時(shí)鉆柱振動(dòng)嚴(yán)重,鉆具頻繁出現(xiàn)疲勞損壞,鉆頭磨損嚴(yán)重,單只鉆頭進(jìn)尺少、機(jī)械鉆速低,起鉆次數(shù)多,嚴(yán)重影響了鉆井時(shí)效。

3)儲層薄、斷層發(fā)育、傾角變化大,為了提高儲層鉆遇率,需要頻繁調(diào)整井眼軌跡,對井眼軌跡控制要求高。

4)目的層志留系龍馬溪組以黑色頁巖層為主,具有較強(qiáng)的層理結(jié)構(gòu),微裂縫和裂縫發(fā)育。鉆進(jìn)過程中鉆井液沿微裂縫和裂縫侵入地層,使井壁發(fā)生層間剝落,造成井壁失穩(wěn),而提高鉆井液密度又會使微裂縫擴(kuò)展,誘發(fā)井漏。

2 鉆井完井關(guān)鍵技術(shù)

2.1 井眼軌道優(yōu)化與井眼軌跡控制技術(shù)

為了降低鉆井施工難度、成本和風(fēng)險(xiǎn),設(shè)計(jì)井眼軌道時(shí),需要利用Landmark 軟件模擬分析摩阻、扭矩、循環(huán)壓耗、井眼清潔程度、鉆具疲勞情況和側(cè)向力等,為優(yōu)化井眼軌道提供依據(jù)[6-10]??紤]防碰要求,同一平臺水平井的造斜點(diǎn)間隔50.00 m 錯(cuò)開,使用“常規(guī)螺桿+MWD”控制井眼軌跡;考慮側(cè)向力對鉆具強(qiáng)度、井眼軌跡等的影響,上部井段(井深1000.00 m 以淺)造斜率控制在2.4°/30m,使用“振蕩螺桿+MWD”控制井眼軌跡;考慮鉆具屈曲、摩阻等因素,增斜段造斜率控制在8.0°/30m,使用“振蕩螺桿+MWD+水力振蕩器”或“長壽命大扭矩螺桿+旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)”控制井眼軌跡,以提高定向鉆進(jìn)效率;考慮地層變化規(guī)律、井眼軌跡控制難度和后期開發(fā)需求,水平段造斜率控制不大于3.0°/30m,使用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)控制井眼軌跡,以提高井眼軌跡控制精度和效率。

2.2 鉆井設(shè)備優(yōu)選

高性能的鉆井設(shè)備是保證超長水平段水平井安全高效鉆井完井的關(guān)鍵要素之一。選擇鉆井設(shè)備時(shí)需要綜合考慮大鉤載荷、扭矩、井眼清潔程度和井下故障的處理能力等因素。鉆井過程中,需要利用軟件分析目標(biāo)井的大鉤載荷、扭矩、循環(huán)壓耗和井眼清潔程度等關(guān)鍵參數(shù)的變化規(guī)律,為優(yōu)選鉆井設(shè)備提供依據(jù)[8-9,11]。

2.2.1 頂部驅(qū)動(dòng)裝置優(yōu)選

利用Landmark 軟件模擬計(jì)算了長寧區(qū)塊典型超長水平段水平井不同摩阻系數(shù)下的扭矩,結(jié)果見圖1。由圖1 可知,典型超長水平段水平井的最大扭矩為47.7 kN·m。為提高井下故障處理能力,選用DQ70DBS型頂部驅(qū)動(dòng)裝置。該頂部驅(qū)動(dòng)裝置的最高轉(zhuǎn)速為200 r/min,最大連續(xù)輸出扭矩為60 kN·m。

圖1 長寧區(qū)塊典型長水平段水平井扭矩模擬計(jì)算結(jié)果Fig.1 Torque simulation calculation results of typical horizontal wells with long horizontal section in Changning Block

2.2.2 鉆井泵優(yōu)選

利用Landmark 軟件模擬計(jì)算了長寧區(qū)塊典型長水平段水平井的循環(huán)壓耗,結(jié)果表明,鉆井液循環(huán)排量為1.8 m3/min 時(shí),最高循環(huán)壓耗為38.2 MPa。為了提高鉆井泵的安全性,配置3 臺F-1600HL 加強(qiáng)型高壓鉆井泵,其額定工作壓力為52.0 MPa。另外,高性能鉆井泵有助于縮短設(shè)備維修時(shí)間,提高生產(chǎn)時(shí)效。

2.2.3 鉆桿優(yōu)選

利用Landmark 軟件模擬計(jì)算了長寧區(qū)塊典型長水平段水平井鉆井過程中的大鉤載荷,結(jié)果見圖2。由圖2 可以看出,起鉆和復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)的最大大鉤載荷分別為1588.0 和1093.7 kN。兼顧大鉤載荷、扭矩和循環(huán)壓耗,根據(jù)在強(qiáng)度滿足要求的前提下盡可能降低鉆機(jī)負(fù)載的原則,選用非標(biāo)準(zhǔn)NC52 扣鉆桿,其抗扭強(qiáng)度為94.4 kN·m,抗拉強(qiáng)度為3311.0 kN。非標(biāo)準(zhǔn)NC52 扣鉆桿的水眼直徑較大(107.7 mm),可以降低循環(huán)壓耗和鉆井泵負(fù)載,有利于提高鉆井液的排量。

圖2 長寧區(qū)塊典型長水平段水平井大鉤載荷模擬計(jì)算結(jié)果Fig.2 Hook load simulation calculation results of typical horizontal wells with long horizontal section in Changning Block

2.3 風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)措施

長寧頁巖氣超長水平段水平井鉆井過程中存在鉆柱振動(dòng)導(dǎo)致斷鉆具、表層易發(fā)生失返性漏失、水平段卡鉆和套管下入困難等風(fēng)險(xiǎn)。為此,在分析原因的基礎(chǔ)上,提出了針對性的風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)措施。

2.3.1 須家河組減振技術(shù)措施

須家河組地質(zhì)年代老,巖性以云母或石英片巖或砂巖為主,石英含量高達(dá)80%,而且石英粒度比較小,為0.1~0.5 mm,膠結(jié)致密,硬度高、研磨性非常強(qiáng),鉆頭吃入地層困難。鉆進(jìn)時(shí)蹩跳鉆和鉆柱振動(dòng)嚴(yán)重,扭矩波動(dòng)大,易導(dǎo)致鉆具斷裂。為此,采用調(diào)整鉆井參數(shù)和使用水力加壓器等方法,降低鉆柱振動(dòng)。

采取降低轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、提高鉆壓等措施,主動(dòng)緩解振動(dòng),將鉆壓控制在100~120 kN,轉(zhuǎn)速控制在30~40 r/min。采用水力加壓器吸收振動(dòng),當(dāng)鉆具組合中有螺桿鉆具時(shí),將水力加壓器安放在螺桿鉆具之上;當(dāng)鉆具組合中無螺桿鉆具時(shí),將水力加壓器安放在鉆頭之上。

2.3.2 防漏堵漏技術(shù)

1)表層防漏堵漏技術(shù)。采用電法勘探監(jiān)測地下暗河、巖溶,盡量避開易漏失的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域,并為確定表層鉆井方式、套管下深等提供參考,從源頭上降低上部井段井漏風(fēng)險(xiǎn)。鉆井過程中若發(fā)生漏失,依據(jù)漏速采取相應(yīng)的措施:漏速小于30.0 m3/h 時(shí),采用清水以大于60.0 L/s 的排量強(qiáng)鉆,確保巖屑流入縫洞中,防止沉砂卡鉆;漏速為30.0~100.0 m3/h時(shí),采用清水以適當(dāng)?shù)呐帕繌?qiáng)鉆,每鉆進(jìn)5.00 m 或扭矩波動(dòng)較大時(shí)靜止探沉砂,若存在漏水不漏砂的情況,則采用速凝水泥漿堵漏;當(dāng)漏速大于100.0 m3/h時(shí),先采用清水強(qiáng)鉆5.00~10.00 m,鉆穿漏層后采用速凝水泥漿堵漏或采用清水+空氣霧化鉆井。清水強(qiáng)鉆以犧牲大量清水為代價(jià),在易出水地層比氣體鉆井更具優(yōu)勢。

2)水平段防漏堵漏技術(shù)。平臺首口水平井的施工經(jīng)驗(yàn)和鄰井鉆井實(shí)踐表明,若降低鉆井液密度,不發(fā)生漏失,同時(shí)完井電測井徑擴(kuò)大率不高,則后續(xù)水平井可采用降低鉆井液密度的方法預(yù)防發(fā)生井漏。進(jìn)入地質(zhì)提示的漏層前,及時(shí)補(bǔ)充降濾失劑和封堵材料,強(qiáng)化鉆井液的封堵能力。嚴(yán)格控制下鉆速度,以降低激動(dòng)壓力;下鉆到底或者中途循環(huán)時(shí),根據(jù)泵壓及鉆井液返出情況逐步提高排量,避免激動(dòng)壓力過大誘發(fā)井漏。鉆進(jìn)過程中若發(fā)生漏失,依據(jù)漏速采取措施:漏速為1.0~3.0 m3/h 時(shí),采用改性纖維、細(xì)碳酸鈣配制段塞堵漏漿,間斷泵入段塞堵漏漿或者每隔0.5 h 在鉆井液中加入隨鉆堵漏材料堵漏;漏速大于3.0 m3/h 時(shí),起鉆換常規(guī)鉆具組合,配制堵漏漿,泵入堵漏漿進(jìn)行靜止堵漏或橋塞堵漏。

2.3.3 水平段鉆井參數(shù)優(yōu)化

為了兼顧鉆井安全、提速和鉆井成本,將水平段(φ215.9 mm 井段)劃分為3 個(gè)階段,即鉆井參數(shù)釋放提速階段、鉆井提速與風(fēng)險(xiǎn)兼顧階段和風(fēng)險(xiǎn)削減階段。

1)鉆井參數(shù)釋放提速階段。此階段水平段長度小于1000.00 m,摩阻扭矩相對較小、泵壓相對較低,鉆井設(shè)備能力富余量相對較大,可采用“三大兩高”(大鉆壓、大排量、大扭矩、高轉(zhuǎn)速、高泵壓)激進(jìn)鉆井參數(shù)進(jìn)行鉆進(jìn),鉆壓120~150 kN,轉(zhuǎn)速80~100 r/min,排量32~35 L/s,泵壓30~35 MPa。

2)鉆井提速與風(fēng)險(xiǎn)兼顧階段。此階段水平段長度在1000.00~2000.00 m,隨著水平段延伸,摩阻扭矩增大、泵壓升高,井下風(fēng)險(xiǎn)相應(yīng)大幅升高,鉆井設(shè)備能力富余量相對降低,需要兼顧鉆井提速和風(fēng)險(xiǎn)識別。該階段的鉆井參數(shù):鉆壓120~150 kN,轉(zhuǎn)速100~120 r/min,排量30~32 L/s,泵壓30~35 MPa。利用大鉤載荷變化實(shí)時(shí)識別井下風(fēng)險(xiǎn)(見圖3),若起下鉆時(shí)的大鉤載荷呈階躍式變化,要及時(shí)采取停鉆循環(huán)或者短起下鉆等措施,待各項(xiàng)參數(shù)恢復(fù)正常后再繼續(xù)鉆進(jìn)。

圖3 長寧區(qū)塊某頁巖氣水平井鉆井過程中大鉤載荷監(jiān)控曲線Fig.3 Hook load monitoring curve during the drilling of a shale gas horizontal well in Changning Block

3)風(fēng)險(xiǎn)削減階段。水平段長度超過2000.00 m之后,鉆井設(shè)備能力即將達(dá)到極限,井下風(fēng)險(xiǎn)急劇升高,因此該階段以削減并控制井下風(fēng)險(xiǎn)為主。利用大鉤載荷變化實(shí)時(shí)識別井下卡鉆風(fēng)險(xiǎn)(見圖3),必要時(shí)進(jìn)行控時(shí)鉆進(jìn)或停鉆循環(huán)。保持鉆壓120~150 kN,轉(zhuǎn)速100~120 r/min,排量不低于30 L/s,泵壓32~35 MPa。接立柱前應(yīng)保持鉆進(jìn)轉(zhuǎn)速和排量,轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具循環(huán)不少于10 min,待扭矩平穩(wěn)后上提鉆具;起鉆前,要進(jìn)行充分循環(huán),以保證井眼清潔,循環(huán)時(shí)間要超過4 倍遲到時(shí)間。

2.3.4 水平段鉆井液

綜合考慮井壁穩(wěn)定、潤滑防卡和攜巖能力等因素,水平段(φ215.9 mm 井段)選用BH-OBM 油基鉆井液,其配方為基礎(chǔ)油+25.0%~35.0% CaCl2溶液+2.0%~3.0% BZ-OPE+1.5%~2.5% BZ-OSE+0.4%BZ-OWA+2.5%~3.0% Ca(OH)2+0.5%~2.5% BZ-OC+1.5%~2.5% BZ-OFL+0.2%~0.4% BZ-ORM+重晶石。水平段鉆進(jìn)過程中鉆井液維護(hù)處理措施如下:

1)保持鉆井液中不同粒徑封堵材料的含量,以封堵微裂縫,減少壓力傳遞??刂扑嘀蠧aCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于25%,以降低水活度,控制活度平衡??刂破迫殡妷翰坏陀?00 V、高溫高壓濾失量不高于2.0 mL。鉆遇破碎帶若出現(xiàn)井壁失穩(wěn),則提高鉆井液的黏度和切力,并增大封堵材料用量,以便將井底掉塊攜帶至地面。

2)控制鉆井液油水比不低于95?5,離心泵開啟時(shí)間不短于60%純鉆時(shí)間,以清除鉆井液中的有害固相。

3)采用油基鉆井液流性調(diào)節(jié)劑調(diào)整鉆井液的動(dòng)切力,保證鉆井液的動(dòng)切力不低于8.0 Pa、動(dòng)塑比不小于0.5,以提高其攜巖能力。

2.3.5 套管下入控制技術(shù)

為了保證套管安全下入,利用Landmark 軟件分析油層套管的下入能力,優(yōu)選扶正器的類型,優(yōu)化扶正器的安放位置和數(shù)量,優(yōu)選套管下入方式。為了提高預(yù)測精度,下套管前最后一次通井時(shí),記錄起下鉆大鉤載荷,測算起下鉆摩阻系數(shù),作為模擬套管下入時(shí)的摩阻系數(shù)。

1)通井。下套管前進(jìn)行2 次通井作業(yè)。第一次通井鉆具組合為φ215.9 mm 牙輪鉆頭+雙母接頭+回壓閥+φ165.1 mm 鉆鋌1 根+φ213.0 mm 穩(wěn)定器1 只+φ165.1 mm 鉆鋌5 根+φ127.0 mm 加重鉆桿18 根+φ127.0 mm 鉆桿;第二次通井鉆具組合為φ215.9 mm 牙輪鉆頭+雙母接頭+回壓閥+φ165.1 mm鉆鋌1 根+φ213.0 mm 穩(wěn)定器1 只+φ165.1 mm 鉆鋌1 根+φ210.0 mm 穩(wěn)定器1 只+φ165.1 mm 鉆鋌4 根+φ127.0 mm 加重鉆桿18 根+φ127.0 mm 鉆桿。通井時(shí),若下鉆遇阻超過50.0 kN,立即接頂驅(qū)劃眼,劃眼到底后對劃眼井段進(jìn)行短起下鉆驗(yàn)證,確保通暢后再進(jìn)行下一步工序。對起下鉆遇阻卡的井段,采取劃眼措施消除或減少阻力,下到底后以10 L/s排量開泵,鉆井液返出正常后,以35 L/s 排量循環(huán)2 周,確定井眼清潔后,按正常程序起鉆。

2)扶正器類型和安放位置確定。為保證套管居中度和套管安全下入,選用整體剛性滾珠扶正器和整體沖壓式扶正器。造斜點(diǎn)以下每間隔1 根套管安放1 只φ205.0 mm 整體剛性滾珠扶正器;造斜點(diǎn)以上每間隔3~5 根套管安放1 只φ205.0 mm 整體沖壓式扶正器;與上層套管重疊段,每間隔4~8 根套管安放1 只φ210.0 mm 整體沖壓式扶正器;最上部5 根套管,每根套管安放1 只φ210.0 mm 整體沖壓式扶正器。

3)套管下入方式優(yōu)選??紤]裸眼段和水平段長,摩阻高,套管扶正器數(shù)量多,套管下入難度大,套管下入前需要模擬分析常規(guī)下入方式和旋轉(zhuǎn)下入方式的大鉤載荷。以長寧頁巖氣長水平段水平井實(shí)鉆數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),測算下入套管時(shí)的摩阻系數(shù),套管內(nèi)0.12、裸眼0.28。模擬計(jì)算了長寧區(qū)塊一口水平段長度2400.00 m 的水平井不同套管下入方式的大鉤載荷,結(jié)果見圖4。由圖4 可以看出:采用常規(guī)下入方式下套管時(shí),下放大鉤載荷小于靜止大鉤載荷,套管下入困難;采用旋轉(zhuǎn)下入方式下套管,當(dāng)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速超過30 r/min 時(shí),下放大鉤載荷大于靜止大鉤載荷,套管下入順利。結(jié)合模擬計(jì)算結(jié)果和通井情況,確定長水平段水平井采用旋轉(zhuǎn)下入方式下套管,以保證套管安全順利下入。

圖4 長寧某頁巖氣井下套管大鉤載荷模擬計(jì)算結(jié)果Fig.4 Hook load simulation calculation results of downhole casing of a shale gas well in Changning Block

3 現(xiàn)場試驗(yàn)

頁巖氣超長水平段水平井鉆井完井關(guān)鍵技術(shù)在長寧區(qū)塊寧A 井、寧B 井和寧C 井等3 口水平井進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)。3 口試驗(yàn)井的平均井深為5950.00 m、水平段平均長2466.00 m,鉆井過程中未發(fā)生井下故障,機(jī)械鉆速高達(dá)7.23 m/h,鉆井周期平均79.88 d,整體試驗(yàn)效果良好(見表1)。與未應(yīng)用該技術(shù)的鄰井相比,鉆井周期縮短了16.9%,鉆井完井周期縮短了21.3%,機(jī)械鉆速提高了2.5%。寧A 井完鉆井深5850.00 m,水平段長2500.00 m,鉆井周期60.04 d,鉆井完井周期67.14 d,機(jī)械鉆速8.56 m/h,創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)長寧區(qū)塊同類型井最快鉆井紀(jì)錄,實(shí)現(xiàn)了全井無安全事故,為長寧區(qū)塊頁巖氣2500.00 m 長水平段水平井安全高效鉆井提供了成功經(jīng)驗(yàn)。寧C 井φ444.5 mm 井段使用了水力加壓器,平均機(jī)械鉆速8.34 m/h,與同平臺鄰井相同井段相比,機(jī)械鉆速提高了9.88%;φ311.1 mm 井段使用了振蕩螺桿,與同平臺鄰井相同井段相比,機(jī)械鉆速提高了45.00%以上;φ215.9 mm 井段使用了高效螺桿和水力振蕩器,與同平臺鄰井相同井段相比,機(jī)械鉆速提高了35.50%。

表1 長寧頁巖氣超長水平段水平井鉆井完井關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)結(jié)果Table 1 Test results of key technologies for drilling and completion of shale gas horizontal wells with ultra-long horizontal sections in Changning Block

寧A 井鉆井過程未發(fā)生漏失、溢流和井眼失穩(wěn)等井下故障,且鉆井效率高。該井鉆進(jìn)過程中井眼軌跡控制良好,優(yōu)質(zhì)儲層鉆遇率100%,井深3100.00 m至井底采用旋轉(zhuǎn)下入方式下套管,套管下入過程中頂驅(qū)轉(zhuǎn)速25~40 r/min、扭矩12.0~25.0 kN·m,套管下入安全順利。

該井水平井段(φ215.9 mm 井段)使用了BH-OBM油基鉆井液,控制其密度2.10~2.12 kg/L、塑性黏度55.0~65.0 mPa·s、高溫高壓濾失量1.0~2.0 mL、油水比85?15~90?10、固相含量40%~45%、破乳電壓900~1450 V,有效降低了摩阻扭矩,抑制了頁巖層水化膨脹,保證了水平段的安全高效鉆進(jìn)。

該井須家河組厚408.00 m,使用2 只PDC 鉆頭鉆穿,平均機(jī)械鉆速15.40 m/h,雖然機(jī)械鉆速較高,但是單只鉆頭進(jìn)尺相對較少,鉆頭崩齒嚴(yán)重。水平段采用五刀翼單排齒PDC 鉆頭,與旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具配合使用。水平段鉆井參數(shù):鉆壓100~150 kN,轉(zhuǎn)速90~120 r/min,排量30~32 L/s,泵壓25~30 MPa。2500.00 m 長的水平段一趟鉆完成,機(jī)械鉆速8.58 m/h,鉆進(jìn)過程中扭矩15~25 kN·m,摩阻150~200 kN。

4 結(jié)論與建議

1)長寧區(qū)塊頁巖氣儲層埋藏深,超長水平段水平井井眼深、裸眼段和水平段長,摩阻高、扭矩大和循環(huán)壓耗高,對鉆井設(shè)備要求高。須家河組硬度高、研磨性強(qiáng),表層易發(fā)生失返性漏失,龍馬溪組頁巖易坍塌,給安全高效鉆井完井帶來了極大挑戰(zhàn)。

2)鉆前利用軟件模擬鉆井過程中的大鉤載荷、扭矩、循環(huán)壓耗和套管下入過程的大鉤載荷,可為鉆井設(shè)備優(yōu)選、鉆井參數(shù)優(yōu)化提供理論依據(jù)。高性能的鉆井設(shè)備、高強(qiáng)度的鉆具、合理的鉆井參數(shù)是確保超長水平段水平井安全高效鉆井完井的基礎(chǔ)。

3)針對長寧區(qū)塊頁巖氣超長水平段水平井鉆井完井存在的技術(shù)難點(diǎn),通過優(yōu)化井眼軌道、采用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向井眼軌跡控制技術(shù)、優(yōu)選鉆井設(shè)備以及制定降低和消除鉆井完井風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)措施,形成了頁巖氣超長水平段水平井鉆井完井關(guān)鍵技術(shù)。

4)現(xiàn)場試驗(yàn)表明,頁巖氣超長水平段水平井鉆井完井關(guān)鍵技術(shù)可以解決長寧區(qū)塊頁巖氣超長水平段水平井鉆井完井存在的技術(shù)難點(diǎn)。

5)為了進(jìn)一步降低鉆進(jìn)須家河組時(shí)鉆柱的振動(dòng),建議試驗(yàn)應(yīng)用陀螺穩(wěn)定工具,利用陀螺穩(wěn)定原理主動(dòng)抑制鉆柱和鉆頭的無序振動(dòng),降低振動(dòng)對鉆頭造成的損壞。

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