浙江页岩气参数井LC02施工工艺

张正，朱恒银

(安徽省地质矿产勘查局313地质队，安徽 六安 237010)

浙江页岩气参数井LC02施工工艺

张正，朱恒银

(安徽省地质矿产勘查局313地质队，安徽 六安 237010)

本文简要介绍了浙江临安区块页岩气LC02井的施工工艺情况，对施工中遇到的难点问题以及存在的问题进行了分析总结，希望为同类工程提供借鉴。

页岩气; 参数井；施工工艺

0 引言

目前我国的四川、重庆、贵州、陕西等地页岩气勘探已经处于勘探启动阶段，以布署实施探井(预探井，详探井)为主，部分处于开采阶段的已经实施一部分生产井(水平井或井组)。而在湖南、湖北、江西、安徽等多地则还处于资源评估阶段，大部分实施的是页岩气的参数井(也叫地质浅井、勘查地质井)。这类参数井主要是为了了解其地质构造，某些区域地层资料不详，要求全井取心[1]。

近几年，浙江某页岩气区块也成功实施了多口此类页岩气参数井。其目的是以建立剖面、了解地层及埋深，了解储层岩性、物性、厚度，主要目的层页岩气指标及变化情况，了解本区的含页岩气情况，对本区含页岩气层位进行评价。

1 主要地层情况

岩性主要为灰色钙质泥岩、灰色炭质泥岩以及泥质粉砂岩，岩石致密坚硬，大部分地层较为完整，局部破碎漏失。

2 工程质量要求

(1)终井设计井深800 m，终井口径≮165 mm。

(2)取心要求：全井连续取心钻进，取心口径≮120 mm，全井岩心采取率≥85%，对地质研究起关键作用孔段(主要页岩气层段)的岩心采取率不得低于85%，岩心保持原状，不扰动封闭取心。

(3)井斜：钻井倾角90°(直井)，钻井顶角变化率最大不超过1°/100 m，终孔顶角≤8°，最大弯曲度2°/30 m；钻井顶角测量(测斜)：一般每钻进100 m测量一次钻井顶角，钻井顶角大于5°时，每钻进50 m测一次顶角和方位角，另外目标层厚度≥30 m时各测量一次钻井顶角和弯曲度。

(4)钻井液要求：采用无污染、无堵塞页岩层裂隙，且具有防塌性能的泥浆，满足地层特殊取心质量要求；页岩层位钻进须采用欠平衡钻井技术，保护储气层。

(5)常规岩心出筒后，及时清理、装箱、编号、存放；封闭取心的页岩岩心要求2 h内出筒并取样完毕，同时要求取出的页岩岩心须要现场保压封闭保存，并及时送样测试。

(6)做好简易水文观测工作。

(7)终井后按封井设计封井，井口要埋设水泥桩作标志。

3 施工工艺

3.1 主要钻探设备

钻机：FYD-2200型全液压钻机；泥浆泵：BW-320泵，TBW-850/5A泵；泥浆设备：SDB-1泥浆搅拌机、HM-100*4-C除泥清洁器、旋流振动器2B；钻杆钻具：∅114 mm绳索取心钻杆，∅122 mm、∅152 mm绳索取心钻具。

3.2 钻井工艺

3.2.1 钻井结构

钻井下有一层表层套管和一层活动套管，钻进至800.21 m后，起出∅146 mm活动套管，下入∅180 mm活动套管扩孔；加深钻进至896.53 m后，起出∅180 mm套管。钻井结构及套管数据见表1，终孔后钻井结构图见图1。

表1 钻井结构和套管程序表

图1 钻井结构示意图

3.2.2 钻进方法

开孔0～1.05 m为便于防喷器安装，采用人工开挖→使用∅122 mm金刚石绳索取心钻进自1.05 m至194.65 m→换∅340 mm合金钻头扩孔自0 m至9.80 m→下入∅273 mm表层套管，固井→下∅146 mm活动套管→∅122 mm金刚石绳索取心钻进自194.65m至800.21m→∅165mm扩孔自9.80 m至800 m→∅122 mm金刚石绳索取心钻进自800.21 m至883.33 m→∅152 mm扩孔自800 m至883.13 m→∅152 mm金刚石绳索取心钻进自883.33 m至896.53 m。

3.2.3 钻具组合与钻进参数

取心钻进组合：①∅122 mm金刚石钻头+扩孔器+∅120 mm岩心管+∅114 mm绳索取心钻杆；②∅152 mm金刚石钻头+扩孔器+∅140 mm岩心管+∅140 mm钻铤+∅127 mm过渡钻杆+∅114 mm绳索取心钻杆。扩孔钻进组合：∅340 mm四翼合金钻头+变丝+∅73 mm API钻杆+主动钻杆。

钻进参数见表2。

表2 钻进参数表钻具

3.2.4 钻头的选择与使用

0～883.33 m采用∅122 mm金刚石绳索取心钻头，主要类型为锯齿形和齿轮形；883.33m～896.53m采用∅152 mm复合片绳索取心钻头。全孔平均机械钻速为1.12 m/h，岩心采取率高达98.7%。

0～9.8 m扩孔采用∅340 mm四翼合金钻头，9.8～800 m扩孔采用∅165 mm带导向金刚石钻头、∅165 mm带导向复合片钻头，800 m以深采用∅152 mm带导向金刚石钻头、∅152 mm带导向复合片钻头。在使用中，复合片扩孔钻头时效明显优于金刚石扩孔钻头。

3.2.5 钻进泥浆

(1)取心钻进泥浆

现场取心钻进时主要采用低固相的聚磺泥浆体系，该体系泥浆对泥页岩地层抑制性强，具有较好的护壁性能，同时又有良好的润滑性和流变性，固相含量低，携带岩粉能力强。常规泥浆配方：水+0～3%膨润土+5%纯碱+2% KHm+1%～3% SAS+0.5% CMC+0.3% K-PAM。泥浆性能参数：密度1.03～1.10 g/cm3，黏度18～24 s，pH值8.5～9.5，滤失量7～10 mL/30 min，泥饼厚度0.4～0.5 mm。

日常加强对泥浆的维护工作，确保泥浆性能稳定，出现问题及时进行调整，并定期由孔口添加适量GLUB润滑剂及T-80表面活性剂，提高泥浆润滑性，有效降低摩擦阻力，减小回转阻力，减少钻具结垢，有效提高了绳索取心钻进效率。

(2)扩孔泥浆

常规泥浆配方：水+3%膨润土+5%纯碱+2% KHm+3% SAS+0.5% CMC。泥浆性能参数：密度1.15～1.19 g/cm3，黏度28～65 s， pH值8.5～10，滤失量7～11 mL/30 min，泥饼厚度0.5～0.7 mm。

扩孔时，增加了循环槽长度，加强除砂工作，同时加入磺化沥青、护壁剂等泥浆材料保证孔壁稳定。

4 技术难点

4.1 破碎地层漏失

由于上部地层破碎严重，自开钻起便出现漏失，漏失量约0.8 m3/h，补泥浆，配方：水+3%膨润土+5%纯碱+3%广谱护壁剂+3%～5% 803堵漏剂。加入堵漏剂后，漏失量有所降低，但循环不久，漏失仍然明显；采用将CMC、PHP用热水泡开与膨润土混合搅拌至黏糊状，将混合后的惰性材料填堵漏失孔段；静止约6 h，再次钻进，发现基本不再漏失。

4.2 钻具结垢

钻井液中固相颗粒在钻杆高速旋转所形成的离心力作用下，有可能沉积于钻杆壁上，形成“泥垢”，使钻杆实际内径缩小，影响内管打捞[2]。而且通常绳索钻具的外径和钻孔的间隙只有2～3 mm，内外管两者间隙只有1.5～2 mm，卡簧座和钻头的内台阶两者间隙只有3～5 mm[3]，因此一般绳索取心钻进要求使用无固相或低固相钻井液。由于该井上部井段破碎，考虑到井壁稳定与漏失问题，必须提高泥浆密度，固相含量增多后导致钻杆内壁结垢现象明显。

钻具内壁结垢，会影响过水，引起泵压增高，逐渐不能建立循环，不但影响内管正常打捞，而且此时如果上下钻具和打捞内管，钻具相对于井筒，内管相对于钻具就犹如活塞，形成抽吸，可能引起井壁坍塌等事故。

现场针对钻杆内壁结垢采取了以下防治措施：

(1)停止在泥浆中加入膨润土；

(2)改造泥浆循环槽，加长沉淀池长度，并增加槽中挡板；

(3)向槽中洒PHP干粉，增加絮凝能力，降低泥浆比重；

(4)在保证钻进效率的前提下，尽可能降低钻杆转速，减小离心力，并适当增加泵量。

处理后泥皮结垢现象有所改善。

5 结论

LC02参数井全孔岩心平均采取率达到98.7%，其中对地质研究起关键作用的孔段采取率达到99.4%，完全满足设计要求。 对于绳索取心钻进的页岩气参数井，把握好泥浆密度，配置出既起到护壁效果又不影响绳索取心钻进效率的泥浆是一大难题，还需做进一步的研究工作。从883.33 m至896.53 m使用的∅152 mm金刚石绳索取心效果来看，大直径的绳索取心虽然对进尺效率有一定的影响，但节省了扩孔环节，而且大直径绳索取心转速相对降低，对防止泥皮结垢也有一定好处。

[1] 彭粲璨, 吴聪, 李奋强. 浅析页岩气钻井井别分类及井号命名[J]. 江西煤炭科技, 2014(4):129-132.

[2] 杨亿. 绳索取心钻进钻杆内壁结垢及其泥浆体系的选型分析[J]. 科技信息, 2011(12):797-803.

[3] 吕利强, 刘兵. 涌水孔的绳索取芯钻进技术[J]. 内蒙古煤炭经济, 2016(3-4):110-112.

2017-02-15

张正(1985-)，男，江苏泗洪人，安徽省地质矿产勘查局313地质队工程师，勘查技术与工程专业，从事岩土钻掘工程方面的技术工作，安徽省六安市金安区佛子岭路8号，Tel：15856433009，E-mail：283909593@qq.com。

P634，TE132

A

1009-282X(2017)02-0030-03