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中石化江汉石油工程已完钻井7口平均机械钻速提升4成

来源:中工网  

“湖北宜昌地区页岩气资源丰富,开发前景十分广阔。”基于相关专家的科学考察,中石化江汉石油工程钻井一公司自2016年进入该地区施工以来,不断加强技术攻关,目前已完钻井7口,均机械钻速提升40%。

前不久,该公司施工的宜志页2HF井在5200米顺利完钻,是宜昌区域目前井深最深的一口井,资料显示目的层有一千多米的优质气段。

无法照搬“涪陵模式”

“同样的PDC钻头,在涪陵焦石坝区块可以打一千多米,但在宜昌地区只能打100多米。1-2天就能完成的通井,我们在这里用了一个月。”该公司井下故障预控首席技师李伟表示,工作三十年,“从来没有遇到这么难打的井。”

宜昌地区和涪陵焦石同属于海相地层,目的层也都是龙马溪组。继涪陵气田商业开发大获成功以后,该公司积累的涪陵优快钻井技术在宜昌同样地层却遭遇“水土不服”。

2016年9月,第一口井鄂宜页2井开钻,由于井壁掉块和钻头磨损,机械钻速只有2.82米/小时,还不到焦石工区的四分之一。宜志页1HF井施工时,1600米水段用了15个钻头,最少的那个只打了97米。

“受地质构造影响,虽然是同一层位但埋深不一样,宜昌地处破碎带,情况更加复杂。”该公司工程技术部副主任周小波介绍说,宜昌区块有的地层富含二氧化硅和黄铁矿,十分坚硬,对钻头磨损极大,有的地层又呈碎玻璃状,一碰就碎。而且层叠交错,给钻探带来极大挑战。

“涪陵模式”无法照搬,只能从头再来。他们从PDC、牙轮、混合钻头三大类别上百种型号中反复筛选,与厂家结合进行改良,提升钻头攻击和耐磨。同时选用高扭矩式螺杆,将螺杆使用寿命延长了100多个小时,增加水力震荡器来减缓托压。此外,他们还摸索出“软钻进法”,减少对井壁的影响。

今年,他们施工的宜志页2HF井单只钻头进尺达到600米以上,机械钻速提升2倍,仅用时33天实现水段进尺1704米,创该公司在宜昌区块水段施工最快纪录。

钻井液攻关“微纳米级”

“宜昌的每口井都会卡钻,有时候几乎天天卡,一天卡几次。”该公司钻井液高级技师陈长元作为技术顾问跟随驻井,对施工复杂情况感触颇深。

地层应力大是造成井下复杂的主要因素。数据显示,宜昌地区地层应力差系数为0.38,是涪陵的3倍,应力大会导致原来的圆形井眼发生凹凸变化,“哪怕只增减1-2个毫米,钻杆就可能动不了。”

不仅如此,由于宜昌地区上部地层遍布溶洞、裂缝,井漏时常发生。“2019年打鄂宜参3井造斜段,大卡小卡不断,70天才打完。”50812JH钻井队工程技术员许亚君到现在还记忆犹新,“有一次出现大面积漏失,花了几天才堵漏成功。”

对抗地层压力,堵住地层裂缝,就要靠能优良的钻井液。为了找到合适的处理剂和最佳配比,陈长元带领技术人员做了大量工作,从几十种处理剂上百个类别中甄选,经过多次室内实验和现场应用,终于配制出抑制力、封堵强的钻井液。

2019年10月宜志页1HF井顺利完钻,可随后宜志页2HF井仍然问题不断。陈长元分析后发现,虽然两口井只相隔5公里,埋深却差了500米,裂缝更大、地层更不稳定。

他们再次改良配方,反复摸索找到一种微纳米级处理剂,重新配比后,能在钻进时对井壁裂缝进行即时封堵。应用后极大减少了井下复杂,宜志页2HF井机械钻速同比提升78.4%。

“模拟固井”找准衡点

固井是在套管和井眼之间的环形空间内注入水泥浆,用以加固井壁,封隔油、气和水层。因固井作业无法返工,可以说是“一锤定音”。

“井底压力高会出现井漏和气窜,在水泥浆里形成气孔,质量大打折扣。”该公司固井公司经理袁欢说,“就像盖房子,墙壁上有孔隙怎么会结实?”

宜昌地质条件复杂,井底压力高达58兆帕。“水泥浆密度高了压力大,会把井压漏,低了又压不稳。”该公司固井技术专家张卫表示,哪怕只是0.01g/cm3之差,结果也会大相径庭。

为了精确找到这个衡点,他们引进固井模拟软件,输入压力、排量等各项参数,模拟井下固井作业,一点一点测算水泥浆密度,再转入室内进行验证。

经过一年多的不懈努力,2020年底,他们终于研制出双凝双密度防窜防漏抗交变载荷水泥浆体系,满足技套与产层不同的施工要求。创新添加的液体纤维和胶乳复合材料,能给地层裂缝“搭桥”,减少水泥浆漏失和气体窜出,提高水泥环抗冲击韧

今年4月,宜志页2HF井完成产层固井施工,经过测井评价,全井幅值在10%以内,固井质量优质。

“守住钻井最后关口,也为后续压裂、试气求产打好基础。”张卫表示,对宜昌地区后续施工井的固井工作充满信心。

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