泸州油区深层页岩气钻井提速工具技术

2021-11-20华威武苏长路苏喜龙刘树伟李光辉李伟

油气·石油与天然气科学 2021年10期

华威武苏长路苏喜龙刘树伟李光辉李伟

摘要：泸2XXH1平台为泸州油区深层页岩气代表性平台，共部署四口水平井，设计井深5700-6100m。为了解决泸州地区页岩气机械钻速低、地层温度高等难题，在分析钻井技术难点，优化钻井参数的基础上，该平台率先使用水力减震加压器、钻井液地面降温装置、旋转下套管装置等新工具，并取得较好的效果。钻井提速工具的率先使用为泸州油区深层页岩气钻井安全高效施工、钻井提速提效具有很好的意义。

关键词：泸州油区;深层页岩气;水力减震加压器;地面降温装置;旋转下套管

川南深层页岩气通过技术攻关，泸2XX井放喷测试关井最高井口压力57MPa，页岩气日产量达134万方，成为国内首口单井测试日产量超百万立方米的页岩气井，顯示出泸州油区深层页岩气巨大的开发潜力，随即迎来开发热潮。深层页岩气不同于常规页岩气，其目的层埋藏深、地层温度和地层压力高、岩石可钻性差、优质储层薄，使得钻井机械钻速低，周期长，成本高，制约了其经济有效开发。针对泸州油区深层页岩气的特点，为更好的实现钻井提速，在钻井过程中一系列的新工具新工艺投入到生产中来，本文将以泸2XXH1平台为例，着重分析钻井提速工具在泸州油区的使用效果并提出了一些建议。

1 泸2XXH1平台情况

泸2XXH1平台为泸2XX区块深层页岩气平台，以一字排开、部署四口水平井：泸2XXH1-1、泸2XXH1-2、泸2XXH1-3、泸2XXH1-4。该平台在施工过程中，使用了水力减震加压器、钻井液地面降温装置、旋转下套管装置等一系列提速工艺，大大缩减了钻井周期，取得了较好的提速效果。其中泸2XXH1-3井导眼井钻完井周期75天，创泸2XX区块指标;泸2XXH1-2井二开钻井周期4.13天，机械钻速达12.71m/h，在泸2XX区块同开次排名第一。

2 泸2XXH1平台提速工具使用分析

2.1水力减震加压器

水力震加加压器时一种应用于钻井、修井等作业中的井下工具。它是一种能量转换装置，利用循环时的泵压为动力把液体压能转化为钻压的一项新型钻井工具，改变了常规钻井是靠下部钻铤的重量施加钻压的方式，使钻头或下部部分钻具与钻柱中的其他部分柔性连接，将钻铤给予钻头或其它工具的刚性加压变为液力柔性加压，克服了刚性加压的种种弊端，从而达到高速度、高质量钻井的目的。

2.1.1工作原理

工作时，开泵循环泥浆，工具内形成压降，该压降作用在活塞端面上，形成推力，推动活塞下行，直到行程结束为止，该推力就是钻头需要的钻压。当钻完一个行程后，指重表悬重增加，泵压显示下降，下放钻柱送钻，开始第二个行程。

2.1.2使用效果分析

该平台四口井二开井段钻进过程中均使用了水力减震加压器，其中泸2XXH1-3井为平台施工的第一口井，使用的是二级水力减震加压器，减震效果较差，钻进过程中钻具振动大，加压困难，顶驱转速开不起来，严重影响机械钻速，机械钻速仅为6.90m/h;因减震效果较差，顶驱导轨反扭矩梁固定螺杆多次被震断，造成时效耽误。泸2XXH1-1井二开钻进时换用三级水力减震加压器，减震效果明显提升。在施工第二口井泸2XXH1-4井时，继续使用三级水力减震加压器，通过总结经验，优化钻具组合及钻井参数，二开机械钻速提升到了11.30m/h，机械钻速相对泸2XXH1-1井明显提升，使用效果较好。泸2XXH1-2井为平台二开施工的最后一口井，充分总结平台前3口井的施工经验，针对性的制定施工方案及钻井参数，二开机械钻速达到了12.71m/h，二开钻井周期4.13天，在当时泸2XX区块同开次排名第一。

2.2钻井液地面降温装置

泸州油区相较其它页岩气区块埋藏更深，目的层均在3500m以深，而且地温梯度更高，在龙马溪组目的层，井温>130℃，钻进时地面钻井液温度达75-85℃，常规旋转导向工具（RSS）无法承受，抗高温的RSS费用高昂，且供不应求，难以满足该区块大规模开发的需求;此时，钻井液地面降温装置发挥了作用。

2.2.1地面降温装置使用

泸2XXH1-2井四开第一趟钻采用直螺杆加RSS钻具组合钻进，进入水平段前井底温度在110-115℃，RSS工作正常，进入水平段后井温迅速上涨至120℃，RSS开始出现信号不稳现象，立即开启地面降温装置，处理前钻井液温度76℃，处理后的钻井液温度降至34℃，经循环罐充分混合搅拌后循环罐内钻井液综合温度降至43℃;一个迟到时间过后，井底温度降至116℃，RSS仪器恢复正常工作状态，信号不稳现象解除。后续水平段钻进过程中全程开启降温装置，井底温度始终保持在122℃已下，未出现过因井下高温导致RSS无信号而起钻的情况，较好的解决了常规RSS在泸州油区无法正常使用的问题。泸2XXH1-2井是泸州油区第一口未使用抗高温RSS完成水平段作业的井，为该区块其它井的施工提供了宝贵的经验。

2.3旋转下套管装置

泸2XXH1平台龙马溪组目的层较薄，为泸州油区福集向斜的边缘构造，目的层厚度不足5m，地层倾角变化大，存在较长的蚂蚁体破碎带，断层较发育。为保证优质储层钻遇率，水平段钻进时频繁调整井眼轨迹，导致平台四口井的井眼轨迹及其复杂。其中泸2XXH1-3井，完钻井深5335m，水平段长1650m，造斜段最大狗腿达到了9.98°/30m，水平段最大狗腿超6°/30m，钻进钻时正常悬重110t，起钻时悬重上提至180t仍难以将钻具正常起出，不得不采取倒划眼起钻的方式起钻，常规下套管方式风险极高，平台四口井均采用旋转下套管。

2.3.1使用效果分析

泸2XXH1平台四开套管为BG140V×139.7mm×12.7mm，扣型为BGT2气密封扣，最佳上扣扭矩26.99KN.m，整个旋转下套管过程中扭矩均未超过最佳上扣扭矩，未对丝扣造成损伤。中途循环顶通时可使套管保持转动状态，有效的避免了套管粘卡风险。其中泸2XXH1-4井水平段长2550m，使用旋转下套管装置将套管一次性下到位，为后期完井安全奠定了基础。

3结论

（1）泸州油区上部地层研磨性强、可钻性差，钻进过程中时常伴有蹩跳钻现象，钻具振动大、加压困难等严重制约机械钻速，水力减震加压器能较好地缓解钻具振动大的问题，有效的提高机械钻速。

（2）泸州油区龙马溪组地层温度高，常规旋转导向工具难以满足作业需求，配合使用钻井液地面降温装置能有效降低地面钻井液温度，使得常规旋转导向工具在该区块能够得以正常使用，填补高温旋转导向工具缺口。

（3）泸州油区常规的下套管工艺难以满足施工要求，旋转下套管装置能较好地弥补常规下套管工艺的不足，且旋转下套管工艺在该区块的运用已相对成熟，能够实现安全、高效下套管作业。

参考文献：

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作者简介：

华威武，男，出生于1995年，毕业于东北石油大学海洋油气工程专业，工程师职称，从事页岩气钻井开发工作。