涪陵页岩气上部井段钻井技术研究

发布时间：2019-03-08 11:22

【摘要】：随着我国经济的快速发展,对能源的需求量也越来越大,保证充足的能源供应就显得极其重要。由于国内石油资源有限,天然气将成为今后的重要资源,并受到广泛关注。页岩气作为一种非常规天然气,在勘探开发过程中,由于相关工艺和技术的不完善,也存在着很多的开发难点。因此,急需开展对页岩气钻井过程中相关工艺及相关工具的研究,保证页岩气经济、高效的开发。页岩气的开发经历了一定的发展历程,美国是进行了页岩气开采最早的国家,随着第一口页岩气井的完钻,使得页岩气的钻井大致经历了从简单的直井到水平井,再到多分支水平井的三阶段发展历程。中国石化在四川盆地涪陵焦石坝区块及建南区块先后完钻了多口页岩气水平井。页岩气作为一种非常规油气资源,在我国的勘探开发技术还很不成熟,页岩气技术研究处于起步阶段,为了进一步缩短与美国等发达国家的差距,迫切需要进行页岩气相关方面的技术研究,进一步保证我国页岩气资源的顺利、高效开发。页岩气作为一种非常规气藏,在全世界都有广泛的分布,近年来在天然气产量中的比例正在不断增加。涪陵页岩气田是我国第一个投入商业化开发的页岩气田,钻井工程中仍然存在一系列技术难点问题。涪陵页岩气田地处四川盆地和盆边山地过渡带,境内以低山丘陵为主,横跨长江南北、纵贯乌江东西两岸。焦石坝区块是该气田目前勘探开发的主体区域,位于川东褶皱带东南部,万县复向斜端,该地区作为我国的页岩气示范区,地质条件较为复杂,在勘探开发过程中,存在—系列的难点问题,严重影响到了该地区页岩气的勘探开发进程及开发效果,因此,积极开展该地区的页岩气勘探开发研究,将对我国整个页岩气开发具有重要意义。国内页岩气钻井应着力解决在保持井壁稳定、预防事故、提高钻井机械钻速,降低钻井成本,以保证页岩气的经济有效开发。论文主要进行涪陵地区上部井段钻井技术的研究,由于涪陵地区上部井段属于地表溶洞、裂缝发育型,在导管钻进过程中易出现恶性漏失,由于地层出现异常变化,钻遇溶洞裂缝后井眼易出现错位现象,造感下导管困难。该区块、水量充沛,嘉陵井组、飞仙关组又是良好的储水层,储存大量的水。在实施欠平衡钻井过程中,井眼内外压力不平衡,地层易出水,易引发卡钻,部分区块因地层连通性较好,井下出水量大。在转换成泥浆钻后,易出现恶性井漏,给上部井眼的施工带来较大困难。焦石坝区块上部飞仙关、长兴组等地层(50-1000m),可能存在异常高压气层及H2S。由于浅气层的埋藏、分布无法预知,井控风险极大。而茅口组至黄龙组地层存在多个含气层,使二开空气钻受到限制,影响了钻井施工的速度,嘉陵江组、飞仙关组地层岩石致密,研磨性强,可钻性差,该区块部分地层中含硅质、黄铁矿、致密砂岩等,都极大的影响了机械钻速的提高。论文通过综合分析已钻井的井史资料及完井总结报告,分析研究出了一套能够满足该地区上部井段的钻井施工技术及施工方案,保证该井段能够安全、高效的钻进。通过对该地区大量资料调研及分析,论文研究内容主要从涪陵地区上部井段气体钻井技术,空气泡沫钻井技术,清水钻井技术,防斜快打技术,气液转换工艺技术与可钻性分析几个方面进行了分析及研究。为了提高涪陵地区上部井段的机械钻速,采用空气钻井技术,并且运用了空气锤相关提速工具,在提高机械钻速的同时也保证了井身质量,取得了良好的效果。论文提出了涪陵地区空气钻井中,可能遇到的复杂情况和复杂事故,对涪陵地区各井做了详细的统计及分析。在空气钻井中,容易遇到地层出水的情况,必须转换为泡沫钻井技术。为了保证最大可能的提高机械钻速,在保证钻井安全的情况下,提出了清水钻井技术,不仅提高了上部地层的机械钻速,缩短了钻井周期,也大大的节约了钻井成本。气液转换技术的分析与研究,是为了保证在该地区进行气液转换工艺时,能够保证井壁的稳定性,减少可能出现的复杂事故等钻井施工不利因素。在进行气液转换的过程中,要注意到钻井液的配方及各参数设计,并且按照要求合理施工,保证全过程的安全顺利进行。防斜快打技术,是为了能够在提高机械钻速的同时,尽可能的保证井眼质量,论文提出了钻井过程中的防斜快打工艺及相关工具,防斜提速效果明显。大大提高了钻井过程中的机械速度和井身质量,取得了良好效果,进一步加快了涪陵工区页岩气的勘探开发速度。通过对该地区钻头可钻性分析,对各地层使用钻头存在的难点问题做了详细统计,并得到了各层位所适用钻头的机械钻速,通过对比分析,提出了各层位所适合选用的钻头,有利于减少钻头使用成本,减少复杂事故,提高机械钻速,从而缩短了钻井周期。通过本文的分析及研究,提出了适用于涪陵地区上部井段的相关钻井技术,对解决涪陵地区上部井段存在的钻井技术难点问题提供了一定的思路和方法,为涪陵焦石坝区块页岩气规模开发提供一定的参考价值。论文总结了涪陵地区先前的钻井经验技术,完善了相关的钻井工艺技术,展开了相关技术的攻关研究,为进一步加快涪陵焦石坝区块的页岩气开发打下了坚实基础,进一步保证了涪陵工区页岩气安全、顺利、高效的开发。
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【学位授予单位】：长江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE242

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