泡沫定向钻井技术在涪陵焦石坝地区页岩气井的试验

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1、学兔兔www.xuetutu.com石油天然气学报(江汉石油学院学报)2013年12月第35卷第12期JournalofOilandGasTechnology(J．JPI)Dec．2013Vo1．35No．12泡沫定向钻井技术在涪陵焦石坝地区页岩气井的试验杨海平(江汉石油工程公司钻井一公司，湖北潜江433121)[摘要]泡沫定向钻井是气体钻井技术在定向井段的延伸，与直井段气体钻井相比，需要使用导向钻具和工程参数随钻测量仪器，需要解决井眼气体介质条件下工程参数随钻测量的传输问题，施工工艺相对复杂。目前空气螺杆和无线随钻测斜仪(EMWD

2、)是泡沫定向钻井必须的工具和仪器。介绍了泡沫定向钻井的实施方法、经验、问题及建议，为今后泡沫定向钻井技术的完善和再实践提供了宝贵经验。[关键词]泡沫钻井；无线随钻测斜仪；空气螺杆；定向钻井；页岩气井[中图分类号]TE242[文献标志码]A[文章编号]1000—9752(2013)12—0121—041工程概况涪陵焦石坝地区页岩气田地处重庆市涪陵区，构造位置处于川东褶皱带，主体位于万县复向斜，是中石化第一个页岩气田，也是我国第一个页岩气产能建设示范区。自2013年3月该项目启动以来，二开造斜段因漏失严重、大井眼定向钻井速度慢，已成为影

3、响钻井速度的瓶颈，严重影响了工程进度。为提高施工进度，尽快完成产能建设任务，二开定向井段(茅口组～龙马溪组)试验泡沫定向钻井。1．1地层特点表1JY9-1HF井设计地质分层以JY9—1HF井为例，从上到下地层分别为三叠系、二叠系、石炭系、志留系，目的层为龙马溪组碳质页岩。根据实钻情况，地表溶洞、裂缝发育，部分井段嘉陵江组一飞仙关组含水层，长兴组、茅口组含裂缝气层或气水同层，韩家店组、小河坝组存在低承压漏失层。1．2钻井施工方案根据表1给出的地层特点，设计井身结构见表2。目前采用丛式井组开发，各平台布署3口井，表2JY9—1HF井井身

4、结构设计方案二维水平井1口，三维水平井2口。设计井眼剖面：直一增一稳一增一稳(水平段)，造斜率20。／lOOm。9号平台三维水平井JY9—1HF井设计井眼剖面如表3所示。[收稿日期]2013一o9—2o[作者简介]杨海平(1967一)，男，1989年西南石油学院毕业，高级工程师，现主要从事钻完井技术研究和管理工作。学兔兔www.xuetutu.com．122．石油天然气工程2013年12月JY9—1HF_片为三维水平井，设计造斜点1180m，地层为栖霞组(Pqx)，二开中完井深2453．80m(垂深2229．76m)，井斜52．98

5、。，方位341．12。。由于地层硬，漏失严重，直井段一般使用空气钻井，钻井速度得到极大提高，二开3l1．2ram井眼最高日进尺480m，为牙轮钻头常规钻井速度的1O倍。但此前造斜段无法使用气体钻井，钻达造斜点后，必须转换为钻井液钻井，影响了钻井速度。目前使用常规定向钻井方式，日进尺约4O～50m；韩家店组、小河坝组存在低承压地层，JY1HF井、JY9—2HF井、JY6—2HF井、JY10—2HF井均发生严重漏失，有的井损失时间超过27d，漏失钻井液超过5000m。。造斜段泡沫定向钻井可提高涪陵焦石坝地区页岩气钻井速度，降低钻井液成本

6、和减少环境污染。2泡沫定向钻井工艺常规泥浆定向钻井，特别是水平井钻井，需要使用无线随钻测斜仪和井下动力钻具，测量的井眼参数依靠泥浆脉冲信号传输给地面仪表，井下动力钻具如螺杆、涡轮也依靠泥浆提供动力。空气定向钻井由于钻井介质改变，由泥浆改变为空气，需要使用以电磁波为传输信号的无线随钻测斜仪(EMWD)和以空气为动力的空气螺杆。2．1无线随钻测斜仪(EMWD)EMWD测鼍原理与常规MWD相同，信号传输方式不同。EMWD使用电磁波为传输信号，其工作原理是：绝缘短节把钻具分为上下二极，测量仪器接在绝缘短节下端，仪器发射天线接在绝缘短节上端，

7、形成电磁波传输回路。测量参数转换为电磁波信号并发射出来，透过地层传输到地面，被地面装置接收；当信号弱时可在钻具中使用钻杆偶极天线，放大电磁波信号。EMWD具有不进行泡沫循环即可测量工程参数、传输速度快、可靠性高、使用及维护成本低等优点。国产CEM一1型EMWD仪器性能参数如下：井斜角为0～180。(精度--+0．1。)；方位角为0～360。(精度±1．0。)；_【二具面角度为0～360。(精度±1．O。)；工作温度为0～125℃；井下连续工作时间为液相≥15oh，空气、泡沫≥3OOh；数据速率为2～lObit／s；天线短节外径为fZ

8、『203ram／165ram／120mm；井下仪器长度为6500mm／7700mm(带伽马)。2．2空气螺杆空气螺杆与泥浆螺杆的工作原理相同，空气压缩机输出的高压气体直接进入空气螺杆马达，在马达进出口处形成一定的压差推动马达的转子旋转