頁(yè)巖氣鉆井完井技術(shù)調(diào)研(編輯修改稿)
2024-12-14 17:42 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 和水平井的設(shè)計(jì)、施工階段都具有十分重要的意義。 井壁穩(wěn)定性控制 頁(yè)巖地層容易坍塌，泥質(zhì)含量越大坍塌越厲害。在開采時(shí) ，鉆屑分析是必須 8 的，用于確定粘土地質(zhì)化學(xué)性，并由此確定恰當(dāng)?shù)你@井液設(shè)計(jì)。 在水平井鉆井中要防止地層坍塌，還要從力學(xué)上 對(duì)井壁圍巖應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行分析，通過不同應(yīng)力條件下巖石所表現(xiàn)出來的力學(xué)性質(zhì)以及強(qiáng)度特征，結(jié)合破壞準(zhǔn)則，建立地層坍塌壓力模型，確定保持井壁穩(wěn)定的鉆井液密度下限。對(duì)于采用欠平衡技術(shù)來施工的井來說，在關(guān)注巖石穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，如何采用合適的負(fù)壓程度來進(jìn)行鉆進(jìn)，是未來發(fā)展的一個(gè)方向。 泥漿密度或當(dāng)量循環(huán)密度也是影響機(jī)械鉆速的重要因素。這在鉆進(jìn)中硬頁(yè)巖層時(shí)尤其要注意，在鉆進(jìn)中硬頁(yè)巖層應(yīng)使用盡可能低的密度。在鉆進(jìn) 時(shí)，必須在地層壓力和破裂壓力梯度之間找到一個(gè)平衡，超過破壓力裂梯度可能導(dǎo)致大量的泥漿漏失，相反小于地層壓力鉆進(jìn)可能導(dǎo)致災(zāi)難性的井噴。 水力特性和井眼凈化能力 水力特性和井眼凈化 能力 是 水平井鉆井 的一個(gè)重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。 當(dāng)量循環(huán)密度、摩阻損失、噴嘴特性、泥漿流變和井眼形狀都會(huì)影響水力特性。在水平鉆進(jìn)中，井眼凈化對(duì)于減少扭矩和阻力、提高機(jī)械鉆速、保持井身完整和減小被卡鉆柱的風(fēng)險(xiǎn)是很重要的。井眼凈化對(duì)于鉆進(jìn)頁(yè)巖層又是一大特有挑戰(zhàn)。對(duì)楊氏模量較高的頁(yè)巖地層來說，需要使用 PDC鉆頭，而由此所留下大鉆屑需要及時(shí)清洗。因 為不適當(dāng)?shù)木蹆艋瘯?huì)破壞機(jī)械鉆速，影響壓力降，甚至由于扭矩和阻力產(chǎn)生井斜而導(dǎo)致鉆壓受影響。 有關(guān) 學(xué)者認(rèn)為 ，在高斜井中 ， 鉆桿旋轉(zhuǎn)是影響井眼凈化最主要的因素。 研究表明 鉆桿鉆速 40轉(zhuǎn) /分與不轉(zhuǎn)動(dòng)相比 ， 井眼凈化功率可以提高 一倍 ， 見圖 8。 圖 6 鉆桿旋轉(zhuǎn)速度對(duì)井眼凈化程度的影響 泥漿流速是對(duì)井眼凈化的第二個(gè)重要影響因素 。 然而在平移中實(shí)現(xiàn)臨界流速是不切實(shí)際的，因?yàn)榇罅康母吡魉俦仨氂糜趶浹a(bǔ)缺乏的旋轉(zhuǎn)。最好的實(shí)踐是使用 9 低流速攜屑劑。這樣的攜屑劑可以作用到高速鉆井液漏掉的通道中的巖屑床 鉆井液體系 優(yōu)選 頁(yè)巖氣鉆井液 應(yīng)具有以下功能： 符合滿足在大段泥頁(yè)巖中鉆水平井和大斜度井的工程要求； 保證井壁穩(wěn)定、井眼規(guī)則，為固井、電測(cè)作業(yè)提供好的前提； 配套防漏堵漏工藝技術(shù)； 具有防氣侵能力； 目前， 針對(duì)井壁穩(wěn)定問題 ， 配套大位移水平井或大斜度井鉆進(jìn)作業(yè)的鉆井液體系有： PFPEM鉆井液： 封堵防塌劑控制濾失量、封堵地層微裂縫和孔隙； KCl、聚合物包被劑、聚合醇聯(lián)合抑制控制頁(yè)巖分散和垮塌； 良好的穩(wěn)定性，保證長(zhǎng)期鉆井作業(yè)的安全。 PFMOM油基鉆井液： 乳化后的小水滴界面具有半透膜效應(yīng)，通過控制活度平衡，使水相不會(huì)滲入到頁(yè)巖層； 良好的潤(rùn)滑性； 良好的穩(wěn)定性，保證長(zhǎng)期鉆井作業(yè)的安全。 無粘土相鉆井液： 選擇合適的防水鎖劑可滿足低孔低滲儲(chǔ)層的油氣層保護(hù)； 泥餅薄，易返排； 低固相含量，潤(rùn)滑性好，增強(qiáng)井下安全； 良好的抗污染能力。 另外， 針對(duì)在大段泥頁(yè)巖中鉆大位移井所面臨的井壁穩(wěn)定問題，鉆井液應(yīng)采取以下措施：合適的密度 — 平衡地層壓力和孔隙壓力 ； 良好的封堵性能 — 減少濾液侵入地層的深度 ； 強(qiáng)抑制性能 —— 防止泥頁(yè)巖水化分散和硬脆性剝落 ； 適當(dāng) 的活度 — 濾液活度于地層流體活度相當(dāng) 。 10 完井技術(shù) 國(guó)外從事油氣勘探開發(fā)的一些公司認(rèn)為，頁(yè)巖氣井的鉆井并不困難，難在完井。主要由于頁(yè)巖氣大部分以吸附態(tài)賦存在頁(yè)巖中，而其儲(chǔ)層滲透率低，既要通過完井技術(shù)提高其滲透率，又要避免地層損害是施工的關(guān)鍵，直接關(guān)系到頁(yè)巖氣的采收率，因此在完井方式方面有特殊技術(shù)。 頁(yè)巖氣井的完井方式主要包括 組合式橋塞完井、水力噴射射孔完井和機(jī)械式組合完井 。組合式橋塞完井是在套管井中，用組合式橋塞分隔各段，分別進(jìn)行射孔或壓裂，這是頁(yè)巖氣水平井最常用的完井方法，但因需要在施工中射孔、坐封橋 塞、鉆橋塞，也是最耗時(shí)的一種方法。水力噴射射孔完井適用于直井或水平套管井。該工藝?yán)?柏奴利（ Bernouli）原理 ，從工具噴嘴噴射出的高速流體可射穿套管 和巖石，達(dá)到射孔的目的。通過拖過管柱可進(jìn)行多層作業(yè)，免去下封隔器或橋塞，縮短完井時(shí)間。機(jī)械式組合完井采用特殊的滑套機(jī)構(gòu)和膨脹封隔器，適用于水平裸眼井段限流壓裂，一趟管柱即可完成固井和分段壓裂施工。 儲(chǔ)層改造技術(shù) 裂縫的發(fā)育程度是頁(yè)巖氣運(yùn)移聚集、經(jīng)濟(jì)開采的主要控制因素之一 ,但統(tǒng)計(jì)表明僅有少數(shù)天然裂縫十分發(fā)育的頁(yè)巖氣井可直接投入生產(chǎn) ， 其余 90 %以上的頁(yè)巖氣井需要采
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