渝东南彭水页岩气水平井钻井技术

【摘 要】 渝东南彭水区块页岩气水平井钻井存在存在地层胶结致密、可钻性差、地层倾角变化大、井眼轨迹控制难度大、大段泥页岩井壁稳定问题突出等技术难点，通过开展钻头优选、轨迹控制、强抑制钻井液等技术应用，现场取得良好效果，为该区块下一步水平井施工提速提供了可靠的依据。

【关键词】 钻头 轨迹控制 井壁稳定 水平井 页岩气 钻井 彭水

1 前言

彭水区块地处重庆市东南部以及贵州省北部，面积6837.087km3。主要钻探目的是为了探索彭水区块上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩含气性；了解目的层段的岩性、岩相发育情况及变化规律；获取目的层段有关评价页岩气的各项地质参数。由于该区块地层胶结致密、可钻性差；地层倾角不断变化，井眼轨迹控制难度大，水平段长，井下磨阻大，大段泥页岩井壁稳定问题突出，是渝东南彭水区块页岩气水平井钻井面临的难题。通过该区块的彭页HF-1井及彭页HF-2井2口水平井的钻井实践，开展钻头优选、轨迹控制、强抑制钻井液等技术应用，现场取得良好效果，提高了钻井速度，降低了开发成本，为该区块下一步水平井提速提供了可靠的依据。

2 施工难点分析

（1）地层倾角大。小河坝组和龙马溪组地层倾角大，层理发育，各向异性强，定向及扭方位难度大，地层漂移不定，无规律可循，钻井工程设计中井斜、位移、全角变化率要求严格，即使井斜很小，位移仍有可能超标，井身质量控制难度大。（2）地层可钻性差。小河坝组和龙马溪组的灰色泥岩、粉砂质泥岩与灰绿色泥质粉砂岩、粉砂岩互层，底部是浅灰色细砂岩，灰绿色粉砂岩；龙马溪组顶部为灰色含粉砂泥岩；上部为灰色泥岩，中部为深灰色-灰黑色页岩、粉砂质页岩、下部为灰黑色-黑色碳质页岩，可钻性极值达7-8左右，可钻性差。（3）钻头选型难度大。本区块邻井少，测井资料不全，钻头选型无依据可寻。钻头剖面、切削齿分布及大小、钻头流道设计、钻头刀冀的数量匹配等因素直接影响机械钻速。（4）井壁易失稳。龙马溪组页岩受构造应力作用，裂缝发育，断层交错，地层易坍塌，井壁失稳严重影响安全钻井。

3 钻井技术应用

3.1 井身轨迹控制技术

3.1.1 定向段技术措施

（1）定向钻具组合：φ215.9mmPDC钻头 +φ172mm1.5°螺杆+φ177.8mmNDC×1根+φ127mm加重钻杆45根+411*520 +回压凡尔+φ139.7mm钻杆。（2）每钻进50 m进行短起下作业，保证井眼光滑。（3）加入足量的剂（机油、白油、固体剂、CGY等），含量不低于12%。（4）使用沥青类、聚合醇处理剂，既有利于封堵，又可以改善泥饼质量。（5）加入0.3%-0.5%聚胺抑制剂，保持钾、钙离子的含量，进一步提高井壁的稳定性。（6）控制粘度在40-80s，失水控制在3ml内。

3.1.2 水平段技术措施

（1）定向钻具组合：φ215.9mmPDC钻头 +φ172mm1°双扶螺杆+φ127mm无磁承压×1根+φ127mm钻杆×110根+φ127mm加重钻杆45根+411*520 +回压凡尔+φ139.7mm钻杆。（2）选择合理的钻具组合、合适尺寸的双扶螺杆扶正器（上扶208mm，下扶210mm）再配合钻井参数的调整来实现水平段稳斜效果，减少定向次数。（3）每钻进50m短起清砂；中途用常规钻具组合加牙轮钻头通井，大排量循环清砂。（4）使用沥青类、聚合醇处理剂，既有利于封堵，又可以改善泥饼质量。（5）加大剂的投入量，使循环浆始终保持12%的含油量。（6）维持聚胺抑制剂含量在0.3%-0.5%，保持钾、钙离子的含量，提高井壁的稳定性。（7）控制粘度在60-90s，失水控制在3ml以内，高温高压失水控制在10ml以内。

3.2 钻头优选技术

通过钻头优选，确定应用PDC钻头配合单弯螺杆钻进，确定适合龙马溪组可钻性差地层的特别保径的WHMGE461-5PDC钻头。该型号PDC钻头在彭页HF1井的2444m-3446m井段应用效果良好，进尺1002m平均机械钻速5.81m/h，明显高于邻井3.24m/h的平均机械钻速，机械钻速得到了大幅度的提升。

3.3 井壁稳定技术

3.3.1 井壁稳定钻井液技术要点

（1）优选钻井液体系。进入易坍塌地层前施工过程中，及时补充防塌抑制剂。（2）根据易塌层段地层压力系数，确定合理的钻井液密度。（3）中压滤失量控制在4ml以内；高温高压滤失量控制在10-13ml。抑制泥页岩的水化膨胀。（4）进入易塌层段前，适当提高粘切，既保证带出钻屑及掉块，又可使环空呈层流状态，减少对井壁的冲蚀。

3.3.2 井壁稳定钻井工艺技术

（1）起钻时，连续灌满钻井液，避免液柱压力降低。（2）起下钻过程中力求操作平稳，避免抽汲与压力激动。（3）避免定点循环，勤划眼修复井壁。（4）优选钻具组合及钻井参数，提高钻井速度，以减轻井壁周期性掉块的产生。（5）选择合适排量，减轻对井壁冲刷。（6）每钻进50m以内进行一次短起下，及时清除假泥饼，巩固井壁，确保井眼通畅。

4 几点认识

（1）选用型号为WHMGE461-5的PDC钻头配合单弯螺杆钻进，适应龙马溪组的可钻性差的地层，提高了机械钻速。（2）聚胺强抑制性材料对解决水平段井壁稳定问题十分关键。（3）“PDC+螺杆动力钻具”复合钻进技术是保证井身质量前提下提高机械钻速的重要手段，现场应用取得明显效果。（4）针对特定区域，结合地层各向异性分析优选底部钻具组合、钻进参数、钻头，可有效降低滑动钻进的比例。

参考文献：

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