泡沫定向钻井技术在焦石坝页岩气井的试验.pdf

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1、第24卷第4期江汉石油科技Vo1．24No．42014年12月JIANGHANPETR0LEUMSCIENCEANDTECHNOLOGYDee．2014泡沫定向钻井技术在焦石坝页岩气井的试验杨海平(中国石化江汉石油工程有限公司钻井一公司，湖北潜江433121)摘要：空气钻井是四川盆地上部陆相地层钻井提速的有效技术，在普光、元坝、川西等地区得到了广泛应用，钻井速度提高了10,--．20倍，但因无线随钻测斜仪MwD信号传输、抗震能力及井下动力钻具等限制，此前该技术只在直井段使用，国内无气体定向钻井的先例。

2、涪陵焦石坝地区是中石化页岩气产能建设示范区，江汉钻井与工程技术研究院合作，在定向造斜段成功进行了泡沫定向钻井试验。论述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；ED随钻测斜仪；空气螺杆：定向钻井1工程概况家店组、小河坝组存在低承压地层，焦页1HF、9—2HF、6-2HF、10—2HF井均发生严重漏失，有的井1．1地层特点损失时间超过27天，漏失钻井液超过5000m。造斜以9号平台为例，从上到下地层分别为三叠段空气定向钻井可提高涪陵焦

3、石坝地区页岩气钻井系、二叠系、石炭系、志留系，目的层为龙马溪组速度、降低钻井液成本和减少环境污染。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2泡沫定向钻井工艺口组含裂缝气层或气水同层、韩家店组、小河坝组常规泥浆定向钻井，特别是水平井钻井，需要存在低承压漏失层(表1)。使用无线随钻测斜仪MWD和井下动力钻具，测量1_2钻井施工方案的井眼参数依靠泥浆脉冲信号传输给地面仪表，井根据地层，设计井身结构如表2：下动力钻具如螺杆、涡轮也依靠泥浆提供动力。空目前采用纵式

4、井组开发，各平台布署3口井，二维水平井l口，三维水平井2口。设计井气定向钻井，由于钻井介质改变，由泥浆改变为空眼剖面(见表3)。直一增一稳一增一稳(水平气，需要使用以电磁波传输信号的无线随钻测斜仪段)，造斜率20。／100m。9号平台三维水平井EMWD和以空气为动力的空气螺杆。9—1HF井设计井眼剖面。2．1EMWD测斜仪二维水平井造斜点在韩家店组底部或小河坝组EMwD测量原理与常规MWD相同，信号传输上部(井深为1800—2050m)，二开中完井斜48～方式不同。EMWD使用电磁波传输信号，其工作原

5、52o／井深2250～2450m；三维水平井造斜点在茅口理：绝缘短节把钻具分为上下二极，测量仪器接在组底部或栖霞组上部(井深1200～1300m)，二开绝缘短节下端，仪器发射天线接在绝缘短节上端，中完井斜50～57。／井深2150～2300m。二开钻穿龙形成电磁波传输回路。测量参数转换为电磁波信号马溪组浊积砂岩中完。并发射出来，透过地层传输到地面，被地面装置接由于地层硬，漏失严重，直井段一般使用空气收。当信号弱时可使用加长信号传输信号，具有不钻井，钻井速度得到极大提高，二开311．2mm井循环可传输数

6、据、传输速度快、可靠性高、使用及眼最高日进尺480m，为牙轮钻头常规钻井速度的l0倍，但此前造斜段无法使用气体钻井，钻达造斜点后，必须转换为泥浆钻井，影响了钻井速度。目作者简介：杨海平，男，西南石油大学石油工程专业毕业，高级工程师，现任工程公司页岩专家前使用常规泥浆定向钻井，日进尺约40～50m；韩g4期杨海平：泡沫定向钻井技术在焦石坝页岩气井的试验·29·设计垂深(m)A点23l6造斜点深度(m)1180B点2330第一造斜率(。／100m)20表19号平台层系表井下仪器长度：6500mm／7700

7、mm(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，并将扭矩和转速通过万向轴和传动轴传递给钻头。但由于空气的可压缩性，空气螺杆与常规液体螺杆相比，具有以下两个显著工作特点：当钻压增大时，马达进出口间的压差增大，马达入口处压力升高，使通过马达的空气流量减小，因而输出的转速降低，螺杆转速降低，当钻压增大到一定值时会出现“制动”现象；当钻压降低时，马达进出口间的压差减小，马达人口处压力降低，使通过马达的空

8、维护成本低等优点。气流量增大，螺杆转速加快，当钻压突然消失时会国产CEM—l型EMWD仪器l生能参数出现“飞车”现象，易造成钻具倒扣。因此，与泥测量参数及精度：浆螺杆的结构相比：空气螺杆无旁通阀，替代接头井斜：0。180。，±0．1。取代旁通阀；马达级数采用最高头数9头，以获得方位角：0。一360。，±1．0。较大扭矩；转子和定子曲面采用较小定子齿顶曲率半径的线型。螺杆的使用应采取以下措施：工具面：0。一360。，±1．0。(1)钻头在不加水眼气流处于亚