煤层气“一层套管一趟钻”钻井提速技术.pdf
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1、2023.7 矿业装备/710 引言鉴于目前煤层气开采主要施工队伍为民营队伍,在人员、设备、现场管理资本投入较少,如何平衡成本投入和积极采取措施快速钻进的尚不尽人意。面临前期钻井过程中存在的对区块认知不高、地层规律掌握不透、钻头选型不到位等问题,导致钻井过程不够顺畅、机械钻速低的难题,“一层套管一趟钻”成为重要解决途径,且多井段的一趟钻的降本增效尤为明显。要实现“一层套管一趟钻”,钻头选型、快速堵漏、优化钻井液体系及优化导向技术甚为关键。1 “一层套管一趟钻”优快钻井技术1.1 井位部署及井身结构优化现场作业实践表明,为了降低延川南工区新井开发成本,采用井工厂模式开发,单平台部署“定向井+水平
2、井”,可以较少征地,降低钻前成本,有利于后期管理;同时,对定向井优先实施,为后续水平井的安全快速钻井打好了“前站”1。在煤层气钻井中,以“井工厂”钻井模式可以有效实现低成本高效钻井,应用“井工厂”模式后钻机井间搬迁最短仅需 4h,即可达到开钻水平,节省单井成本近 18%。因为,达到效益最大化,民营承包企业将更有财力投入到优化钻井技术、提速提效的研究中去。将三开制井身结构(含导管)简化为二开制,缩短了下套管、固井的特种作业时间,提高了纯钻时间利用率,缩短了钻井周期,同时缩短 311.1mm 井眼长度,为“一层套管一趟钻”创造前期优良条件。1.2 “一层套管一趟钻”钻头选型设计与应用钻头作为钻井作
3、业最重要的工具,对钻井提速提效有着决定性的作用。针对本区块地层特点使用合适的钻头,不仅对全井机械钻速有大幅度的提高,而且能使单井施工成本显著降低。本区块地层研磨性强,对 PDC 钻头选型要求较高,如选型不对,很有可能造成钻头严重磨损,并造成井下复杂情况。因此,钻头选型对实现该区块低成本“一层套管一趟钻”高效钻井有着至关重要的作用。1.2.1 影响钻头使用寿命因素延川南工区定向井均采用二开制井身结构,制约实视“一趟钻”技术的关键在于二开钻遇层位刘家沟组底部含砾层段以及石千峰组底部含石英砂层段,对 PDC 钻头造成崩齿,影响钻头使用寿命。1.2.2 “一层套管一趟钻”钻头改进该区块前期使用钻头型号
4、为 GSG5163BR,采用 5 喷嘴设计,基本满足钻井需求,但仍可加强。经过研究试验,新型号采用 7 喷嘴设计,且喷射方向也做调整,加大对钻头的清洗及携岩能力。老型号采用 T 系列复合片,钻遇刘家沟含砾层位仍有少量崩齿现象,故新型号采用更耐冲击的 G 系列复合片,在老型号的基础上加高冠部,提高攻击性,利于破岩,并且增强主切削齿强度,提高上部地层的机械钻速。根据水利参数设计,闭合两长刀翼之间的流道,有效的防止泥包,提高保径齿强度,利于定向时稳定工具面、延长保径寿命,提高定向效率。煤层气“一层套管一趟钻”钻井提速技术胡微雪(中石化华东油气分公司勘探开发研究院,江苏扬州 225000)摘要:煤层气
5、井钻井作业是煤层气大规模开采和提高开采率的一个重要环节,如何提高钻井效率、控制钻井成本是实现煤层气有效开发的关键。单只钻头进尺少、频繁起下钻更换钻头及钻具组合,导致钻井效率低,为此提出煤层气“一层套管一趟钻”钻井技术。通过一趟钻钻头的研发和应用,快速堵漏技术、配套低成本钻井液体系的研发和应用,以及导向技术的优化,建立了适合延川南煤层气工区的高效快速钻井施工技术系列,使经济效益最大化。通过该研究实践,有效地改善了延川南煤气层工区的钻进施工效果,可以为其他类似地质情况的煤气层钻井提供一定的借鉴。希望在未来的工作实践中能够研发出效果更好的技术。关键词:煤层气;钻头选型;提速提效;快速堵漏;钻进防垮塌
6、72/矿业装备 MINING EQUIPMENT工 艺钻井液的粘度和切力,在钻井液中加入 1%3%的单向封闭剂,边钻边观察进行随钻堵漏。漏失速度在 515m3/h,采取静止堵漏方式,配制堵漏浆。配方为一定量的井浆:+3%膨润土、+3%8%复合型堵漏剂、+3%单向封闭剂,调整粘切,提钻至漏失层位,用小排量将堵漏浆泵入至漏失层位后,提钻至漏失层位顶部,静止堵漏。漏速在 1530m3/h,配制堵漏浆。配方为一定量井浆:+2%膨润土、+3%8%复合型堵漏剂、+3%单向封闭剂、+3%4%锯末、+1%2%JYW-1,采取静止堵漏。漏 速 在 3060m3/h 的 大 漏 失,配 制 堵 漏 浆。配方为一定
7、量井浆:+2%膨润土、+3%8%复合型堵漏剂、+1%2%花生壳、+2%3%核桃壳、+3%4%云母片、+1%2%JYW-2,采取静止堵漏。如果静止堵漏不成功或者漏失更加严重,可采用在漏失层位先注入低密度水泥浆,后注入堵漏浆的方式堵漏,同时在钻井液中添加1%-2%JYW-1,提高地层的承压能力3。3 煤层钻进防垮塌技术措施根据该区块实钻煤层的特性,垮塌现象一般发生在钻穿煤层后,同时振动筛处还会有大量的煤返出。由于煤层具有割理和裂隙发育,具有机械强度低、易掉块易碎、成柱性差等特点,导致其极易垮塌、在煤层段形成大肚子,当岩屑上返至此处时易形成砂桥,起钻过程中易发生卡钻风险4。为防止上述风险的发生,在钻
8、井过程中采取以下措施:第一,钻遇煤层前加强各类钻井参数的观察。如果发现扭矩下降、钻速降低,则很可能钻遇煤层,应及时降低排量,均匀穿过煤层,待穿过煤层后再提高排量;同时,在震动筛处观察岩屑返出情况,及时调整钻井参1.3 钻井参数优化通过对该区块前期钻井情况的分析,在含砾石、石英砂的井段弱化钻井参数,待穿越后恢复钻进参数。对比各开次施工参数的使用效果,在一开阶段重点防斜、防漏,钻进采取高转速、低钻压、小排量措施,钻压为 1030kN,泵压为 24MPa,排量为 24l/s,转速为 65+螺杆转速。二开在直井段重点防碰、防斜、防漏,采取低钻压、高转速、复合钻进。定向及水平段加密测斜,钻压为 4070
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