四川威远页岩气优化钻井模式分析

尚尔勇

中石化胜利石油工程有限公司西南分公司山东省东营市257000

摘要：不断完善四川威远页岩气钻井模式，能够有效提升钻井的速度和效率，对促进页岩气的钻探和开采，具有重要作用。本文在对四川威远地区页岩气钻井工程概况进行综合阐述的基础上，发现在钻探过程中存在表层井漏现象严重、钻探效率低下和井眼轨迹难度大的问题，并提出了有针对性的页岩气钻井模式的优化措施，以期为相关人士提供借鉴和参考。

关键词：页岩气；水平井；PDC钻头

前言

随着社会经济的不断发展和社会生产力的进一步提升，四川威远地区的页岩气开采取得了良好的发展成效，在带来巨大经济利益的同时，对钻井技术也提出了更高的要求。目前，在钻探过程中还存在钻探速度低、井壁坍塌和表层井漏现象严重的问题，对页岩气的开采工作形成阻碍。因此，不断完善钻井技术，对提升页岩气的开采效率，具有十分重要的现实意义。

一、四川威远地区页岩气钻井工程概况

该工程W4井采用508mm×339.5mm×244.5mm×139.7mm的井身结构，其中，导管的长度为508mm，下入钻井的深度为492.5mm，套管下至侏罗统珍珠组的深度为339.5mm，套管下至二叠统栖霞组的深度为244.5mm，套管下至钻井的深度为139.7mm。在钻探的过程中，由于珍珠组采用套管进行封隔，导致钻井出现垮塌现象。钻头在下降至钻井深2600m后，钻探的速度明显降低。同时，由于油基钻井液的密度变大，钻泵的压力升高，导致钻探设备出现故障。此外，随着井斜角的增大，还导致定向出现了一定的困难。

二、页岩气钻井模式的优化措施

（一）实现井身的结构优化

由于威远地区的地址较为复杂，岩质疏松，并富含地下水，且地下水与地表水相连，一旦发生井漏现象，会造成地表水的污染。采用常规的堵漏材料，不能够立竿见影的看到堵漏效果，无法形成对地表水的有效保护，同时，由于地表水冲击作用，使得水泥塞很难凝固，堵漏效果不佳。基于此，该页岩气开采企业对井身结构进行了优化，对井身结构采用了非标准尺寸，将长508mm的导管下入钻井深度的495mm，防止了表层井漏现象的发生，为空气钻提供了良好的钻探条件。将273.1mm的套管下至三叠统须家河组顶部，避免了井壁坍塌现象的发生。将196mm的套管下至龙马溪组顶部，并将套管的井斜角设置为大于0°，有效防止了岩层坍塌现象的发生几率，避免在钻井内部形成岩屑床，对钻探的速度形成不良影响。采用这一些列方法对井身的结构进行优化，有效防止了表层井漏现象的发生，降低了岩层垮塌现象发生的频率，同时，缩小了井眼直径，提升了钻探的效率。

（二）选择优质的钻头

由于钻井的垂直段井眼直径较大，地层的钻探条件较差，无法提升钻探的效率。在钻井的定向段，由于油基钻井液的密度较大，存在严重的托压现象，导致钻探的效率不高。在钻井的水平段，因钻井液密度过大导致井眼轨迹上倾，钻头无法加压，降低了钻探的速度。该页岩气开采企业针对钻井不同阶段的特点，选用了优质的PDC探头，取得了良好的钻探效果。在垂直井段，针对沙溪庙组采用了CK605型钻头，其速度高达19.5km/h，而空气钻在同井段钻探速度为4.5m/h，表明CK605型钻头的钻探效率显著高于空气钻头。在珍珠组至凉高山组之间采用CK506D型钻头，钻探速度可达到5.5m/h，而牙轮钻头在同井段的钻探速度仅为3m/h，由此表明，牙轮钻探效率显著低于CK506D型钻头。在须家河组采用MS17161型钻头，钻探速度达到5.9m/h，而GD605S型钻头的钻速仅为2.8m/s，明显低于MS17161型钻头。在钻井的水平段，选用MO864型钻头，具有良好的钻探速度。在造斜段，仅采用MXL-20DX型钻头进行钻探，能够平均提速3m/h。

（三）完善井眼轨迹控制技术

随着钻井倾斜角度的增加，使得钻机的刚性减弱，在调整方面也存在一定困难。随着水平段的摩擦力增大，钻头不能得到足够的钻压，严重影响了定向的效果。同时，由于油基钻井液的密度较大，限制了钻井液的排量，容易在钻井内形成岩屑床，加大井眼轨迹的控制难度。因此，在垂直井段，可以采用“螺旋杆+PDC钻头”的方式，进行钻进工作，并实现对井眼轨迹的动态监测，从而形成调整井眼轨迹的合理依据，实现控制井眼斜率和提升钻探速度的目标。在增斜段，采用弯螺杆钻具，依照井眼的轨迹设置造斜率，采用复合入窗的方式，优化了入窗轨迹，实现了一次性入靶。在水平段，首先要建立完善的地质模型，然后依据地层与井眼轨迹的切割关系，合理设计钻进轨迹，并依据地层特征判断地层的倾斜角，最后，利用钻机具进行增斜和降斜工作，从而不断提升钻探的速度。

（四）优化油基钻井液条件下的固井技术

油基钻井液在钻井壁上形成沉积物，降低了水泥环与套管的强度，对固井的质量造成了不良影响。同时，水平井在高密度条件下的提升效率较低，水泥环的密封性能不高，也是导致固井质量差的重要原因。基于此，为了提升固井的质量，该页岩气开采企业将套管的居中度提高，在每根套管上设置一枚扶正器，并实现刚性扶正器和半刚性扶正器的交替设置。在造斜段，在每根套管上设置一枚刚性扶正器，在垂直段的每根套管上设置一枚普通刚性扶正器，并提升了套管的居中度。有效提升了固井的质量。同时，为了提升胶结的强度，该页岩气开采企业通过优化钻液的密度和浆柱设计，运用具有密度高和流动性特点的ISOBLOK水泥浆，有效提升了水泥浆的稳定性，用此水泥浆制成的水泥石，抗压等级较高，具有良好的抗压性能。此外，该企业采用高效冲洗隔离液，取得了良好的冲洗效果。

结论

通过以上研究发现，在完善页岩气钻井技术的过程中，实现井身的结构优化，选择优质的PDC钻头，能够对钻井的质量形成良好的保障作用。在此基础上，完善井眼轨迹控制技术，优化油基钻井液条件下的固井技术，能够有效提升页岩气的开采效率。因此，在完善页岩气钻井技术的过程中，可以应用上述方法。

参考文献

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