丁页2HF页岩气水平井钻井技术.pdf

第 4 2卷 第 4期 2 0 1 4 年 7月 石 油 钻 探 技 术 P ETROI EUM DRI I L I NG TECHNI QUES V0 I ． 4 2 NO ． 4 J u 1 ．， 2 0 1 4 ． ． 现场交流 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 0 8 9 0 ． 2 0 1 4 ． 0 4 ． 0 2 4 丁 页 2 HF页岩气水 平井钻 井技术 何 龙 ，胡 大梁 ，朱 弘。 1 _ 中国石化西南油气分公司钻井工程处 ， 四川成都 6 1 0 0 4 1 ； 2 ． 中国石化西南油气分公司工程技术研究 院 ， 四川德 阳 6 1 8 0 0 2 ； 3 ． 中 国石化勘探南方分公 司， 四川成都 6 1 0 0 4 1 摘 要 丁页 2 HF井是部 署在 川 东南丁 山构 造的 一 口页岩 气 水平 井， 目的层 为 志 留 系龙 马溪组 ， 设 计 井深 5 6 5 5 ． 0 0 r f l 。 该 井钻 进 中面临陆相地层厚度 大、 上部地层 出水 、 气体钻 井应 用井段 受 限、 地层可钻性 差 、 钻 头选型 困 难 、 长水平段托压 严重、 斜 井段 泥页岩 井壁稳 定性差等技 术难 点。为此 ， 首先 分析 了丁 山构造 的工程 地质特征 ； 然 后 ， 结合邻 区实钻 资料 ， 在钻进 中综合应 用 了气体钻井、 高效钻 头优 选、 P D C钻 头配合 螺杆 复合 钻井 、 强封 堵油基钻 井液和漂浮下套管、 三凝水泥浆体系等技术。实钻表明， 这些技术的应用效果良好， 不但使丁页 2 HF井顺利钻迭 目的层， 而且完钻井深达到 5 7 0 0 ． 0 0 I D - ， 创造当时国内页岩气水平井最深纪录。对该井应用的钻井技术和工艺及具 体实施效果进行 了分析， 认为形成的丁页 2 HF页岩气水平井钻井技术， 可为丁山构造页岩气水平井钻井提供参考。 关键词 页岩 气 水平井 气体钻井 固井 油基钻 井液 丁页 2 HF井 中图分类号 TE 2 4 3 ． 1 文献标识码 A 文章 编号 I O O I 一 0 8 9 0 2 0 1 4 0 4 0 1 2 5 0 6 Dr i l l i ng Te c h no l o g i e s f o r S ha l e Ga s Ho r i z o nt a l W e l l Di ng y e 2HF He Lo ng ， Hu Da l i a ng 2， Zhu Ho n g z 1 ． De p a r t me n t 0 厂 Dr i l l i n g En g i n e e r i n， S i n o p e c S o u t h we s t P e t r o l e u m B r a n c h， C h e n g d u ， S i c h u a n ， 6 1 0 0 4 1 ， C h i n a； 2 ． En g i n e e r i n g T e c h n o l o g y I n s i t i t u t e o f S o u t h we s t Pe t r o l e u m B r a n c h， S i n o p e c ， De y a n g， Si c h u a n， 6 1 8 0 0 2 ， Ch i n a； 3 ． Ex pl o r a t i o n So u t h e r n Co mpa n y， S i n o pe c ， Ch e n gd u， S i c h u a n ， 6 1 0 0 4 1 ， C h i n a Ab s t r a c t W e l 1 Di n g y e 2 HF i s a h o r i z o n t a l we l 1 wi t h t h e d e s i g n e d d e p t h 5 6 5 5 m d r i l l e d f o r s h a l e g a s i n S i l u r i a n F o r ma t i o n i n Di n g s h a n S t r u c t u r e ， s o u t h e a s t e r n S i c h u a n ．Th e r e we r e s e v e r a 1 d r i l l i n g c h a l l e n g e s ， s u c h a s e x t r e me l y t h i c k t e r r e s t r i a l f o r ma t i o n， wa t e r p r o d u c t i o n i n u p p e r f o r ma t i o n ， l i mi t e d s e c t i o n s f o r g a s d r i l l i n g ，p o o r d r i l l a b i l i t y o f f o r ma t i o n， d i f f i c u l t i n s e l e c t i n g b i t t y p e ， n o t e a s y f o r p u t t i n g we i g h t o n h i t i n l o n g h o r i z o n t a l s e c t i o n ， a n d p o o r s t a b i l i t y o f we l l b o r e i n d e v i a t e d mu d s h a l e s e c t i o n ． Th e r e f o r e ， a f t e r i n v e s t i g a t i n g g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s o f D i n g s h a n S t r u c t u r e ， a n d c o n s i d e r i n g t h e d r i l l i n g d a t a o f a d j a c e n t a r e a s ， W e l l Di n g y e 2 HF wa s d r i l l e d b y i n t e g r a t i n g s e v e r a l t e c h n i q u e s ， i n c l u d i n g g a s d r i l l i n g， e f f i c i e n t d r i l l b i t s e l e c t i o n， P DC b i t wi t h PDM d r i l l i n g ， o i l b a s e d d r i l l i n g f l u i d s wi t h p l u g g i n g ma t e r i a l ， f l o a t e d c a s i n g r u n n i n g， a n d 3 - s t a g e c e me n t i n g s l u r r y s y s t e m． P r a c t i c a l o p e r a t i o n s p r o v e d g o o d e f f e c t s o f s u c h t e c h n i q u e s ， wh i c h a l - l o we d W e l l Di n g y e 2 HF t o p e n e t r a t e s u c c e s s f u l l y i n t o t h e t a r g e t l a y e r ， wi t h t o t a l d e p t h o f 5 7 0 0 m ， r e c o r d i n g t h e d e e p e s t s h a l e g a s we l l i n Ch i n a ． Th e d r i l l i n g t e c h n i q u e s ， p r o c e s s e s a n d r e s u l t s o f W e l l Di n g y e 2 HF wa s r e v i e we d ， a n d s u g g e s t e d t h a t t h e y c o u l d b e v a l u a b l e r e f e r e n c e s f o r d r i l l i n g o t h e r s h a l e g a s h o r i z o n t a l we l l s i n Di n g s h a n S t r u c t u r e ． Ke y wo r d s s h a l e g a s ； h o r i z o n t a l we l l ； g a s d r i l l i n g； we l l c e me n t i n g ； o i l b a s e d d r i l l i n g f l u i d； W e l 1 Di n g y e 2HF 重庆地 区页岩气资源丰富， 分布面积达 7 ． 6 1 0 k m ， 地质资源潜力达 1 ． 2 7 5 1 0 m。 ， 可采资 源量 2 ． 0 5 1 0 m。 。 目前涪陵页岩气 田已投产 2 7 口井 ， 天然气产量接近 3 ． 0 1 0 m。 ／ d ， 预计 2 0 1 5年 底将达到年产能 5 ． 0 1 0 。 ma [ 卜 引。随着涪陵页岩气 收稿 日期 2 O 1 4 一 O 4 2 9 ； 改回日期 2 0 1 4 一 O 5 ～ 2 2 。 作者简介 何龙 1 9 7 O 一 ， 1 9 9 3年毕 业 于成都理 工学院钻探 工 程专业 ， 高级工程 师， 主要从事钻 井工程项 目管理。 联 系方式 0 2 8 6 5 2 8 6 1 0 9 ， h e l o n g c q d c ． b i z 。 基金项 目 国家科技 重大专项课题“ 低渗气藏复杂地层 高效钻 井 关键技 术” 编号 2 0 1 1 Z X 0 5 0 2 2 0 0 5 部分研 究成果 。 1 2 6 石 油 钻 探 技 术 2 0 1 4 年 7月 田的大规模开发 ， 距离涪 陵页岩气 田约 1 5 0 k m 的 丁山地区， 被业界认 为是川东南页岩气地质资源量 仅次于焦石坝的有利 目标 区。丁页 2 HF井是部署 在丁山构造的页岩气预探井， 作为该地区第一口页 岩气水平井 ， 在施工过程 中遇到了储层埋藏深 、 地质 不确定因素多、 地层可钻性差 、 页岩地层易坍塌等多 种钻井技术难点 。在分析丁山构造地质特征之后 ， 综合应用 了多项钻井技术 ， 很好地克服 了各种技术 难点， 最终成功钻达 目的层。笔者在介绍该井钻井 技术措施 的基础上 ， 深入分析了其实钻效果 ， 以期为 丁山构造页岩气大规模勘探开发提供借鉴。 丁山构造地质概况 丁山构造位于四川盆地川东南地区林滩场一 丁 山北东 向构造带 ， 隶属于重庆綦江及綦江南区块 ， 主 体位于重庆市綦江区和贵州省遵义市境 内， 总矿权 面积 1 1 4 5 8 k m 。页岩气主力储层为志留系龙马溪 组 上部 以厚层灰黑色灰质泥岩为主 ； 中部以灰色 一 深灰色泥岩为 主； 下部 以深灰色一 黑色碳质 泥岩为 主l 4 ] 。该构造不 同部位 的地层差异性较大 ， 构造 高部位出露地层为嘉陵江组地层， 缺失陆相地层 和海相雷 口坡组地层 ， 储层埋 深约 2 1 0 0 ． O 0 m； 构 造低部 出露地 层相对 较新 ， 为侏 罗系上沙 溪庙 组 地层 ， 储层埋 深超过 4 4 0 0 ． O 0 m， 钻遇多 达 1 6套 地层 ， 预测陆相地层最高压力系数为 1 ． 1 5 ， 海相地 层 的压力系数最高为 2 ． O 0 栖 霞组地 层 ， 其余 地 层压力系数基本都在 1 ． 6 0以下 。 2 井身结构及井眼轨道设计 L S 2 井是部 署在丁 山构 造低部位 的一 口预探 井 ， 主要 目的层是志 留系石牛栏组 ， 兼探茅 口组及栖 霞组 ， 于 2 0 1 3年 6月初钻至井深 4 4 1 8 ． O 0 1 “I 3 ． 完钻 ， 自上而下钻遇 了侏罗系 、 三叠系、 二叠系和志留系地 层。为评 价龙 马溪组 下部 泥页 岩气层 ， 中国石化 部署 了丁页 2 HF水平井 ， 即在 L S 2井 3 8 5 5 ． O 0 ～ 4 2 0 5 ． O 0 I T I 井段打水泥塞 ， 然后侧钻水 平井 。 2 ． 1 井身结构设计 鉴于丁山 2 HF井为区域预探井 ， 地质预测存在 诸多不确定性和不可预见性 因素， 可能会发生井漏、 井壁垮塌 、 钻遇高压盐水层等复杂情况， 设计井身结 构时应充分考虑地层和压力可能的变化 ， 套 管程序 的选择需为各开次留有余地 ， 同时考虑侧钻水平井 的可能性 ， 确保 完成地 质钻探 目的。该井设计采用 四开制井身结构 导眼， 妇1 4 ． 4 I T W n钻头 3 O ． O 0 m， 7 2 O ． 0 mit t 导管3 O ． O 0 m； 一开， 声 5 5 8 ． 8 I T l m钻头 7 0 1 ． O 0 m， 4 7 6 ． 3 mm套管 7 0 0 ． O 0 1 2 2 ， 封 隔上部 不稳定易垮层段 ； 二开 ， j ＆ 4 O 6 ． 4 1T I I T I 钻头 2 0 8 9 ． O 0 m， ≠ 3 3 9 ． 7 mm套管 2 0 8 7 ． O 0 m， 封隔嘉陵江组 三 段及 以上地层 ， 避免钻遇海相高压地层时引起上部 低压地层发生井漏 ； 三开 ， 1 1 ． 1 m m钻头3 0 4 0 ． O 0 m， 2 7 3 ． 1 mm套管 3 0 3 8 ． O 0 m， 封隔龙潭组 易塌 地层 ， 保证 四开安全钻进 ； 四开 ， 2 4 1 ． 3 I T l m 钻头 x 4 3 0 0 ． O 0 m， 1 7 7 ． 8 i -i l m 套 管 4 2 9 7 ． O 0 r r l ； 采用 2 4 1 ． 3 1T i m 钻头侧钻 ， 侧 钻至井深 5 6 5 5 ． O 0 m 完 钻， 下人 95 1 7 7 ． 8 F f1．m套管， 下深 5 6 5 2 ． O 0 m。四开 采用 2 4 1 ． 3 mm钻头是为侧钻水平井 留有余地 ， 同 时也是易于处理井下故障； 若侧钻水平段 ， 四开就不 下 7 7 ． 8 ml T l 套管。 2 ． 2 井眼轨道设计 丁页 2 HF井 A、 B靶点 的垂深分别为 4 3 7 6 ． 5 0 和 4 4 4 0 ． 5 O m， 靶前距为 4 3 7 ． O 0 m。根据 L S 2井钻 遇地层的岩性特点， 侧钻造斜 点选择在石牛栏组上 部地层 井深 4 0 1 0 ． O 0 m ， 该地层为灰岩地层 ， 井壁 稳定性较好。采用“ 直～增一稳一增一平” 五段制剖 面， 全角变化率分别为 1 6 ． 5 ／ 1 0 0 m和 1 2 ． O ／ l O O m， 设 计井深 5 6 5 5 ． O 0 m， 水平段长 9 7 0 ． O 0 m， 最大井斜角 8 6 ． 2 2 。 。该井的详细井眼轨道设计见表 1 。 表 1 丁页 2 I t F井井眼轨道设计 T a b l e 1 D e s i g n o f t r a j e c t o r y f o r We l l D i n g y e 2 HF 井深／ m 井斜角／ 。 方位角／ 。 ；N／ m 北南位移 ／ m 东西位移／ m 闭合距／ m ／ 一 工具 面角／ 。 靶点 4 01 0． O 0 4 5 26 ． 05 4 6 4 7 ． 5 6 4 6 85 ． O0 5 6 5 5 ． 2 4 2 ． 6 4 1 1 1 ． 4 0 4 0 0 8 ． 0 4 3 2 ． 2 1 7 7 ． 0 4 8 3 ． 5 0 0 8 3 ． 9 3 3 5 4 ． 1 0 4 3 6 0 ． 4 4 2 7 5 ． 9 8 5 8 ．1 3 2 8 4 ． O O 1 6 ．5 8 3 ． 9 3 3 5 4 ． 1 0 4 3 7 3 ． 28 3 9 8 ． 1 7 45 ． 7 2 4 0 0 ． 7 9 0 8 6 ． 2 2 3 5 7 ． 9 9 4 3 7 6 ． 5 O 4 3 7 ． 5 1 4 3 ．1 5 4 3 5 ． 3 8 1 2 ．0 8 6 ． 2 2 3 5 7 ． 9 9 4 4 4 0 ． 5 0 1 4 0 2 ． 9 1 9 ． 1 5 1 4 02 ． 9 4 0 A B 第 4 2卷 第 4期 何龙 等． 丁页 2 HF页岩 气水平井钻井技 术 3 主要钻井技术难点 丁页 2 HF井部署在丁山构造低部位 ， 陆相地层 厚约 1 7 0 0 ． 0 0 m， 目的层埋藏深度 比邻近 的焦石坝 构造约深 2 0 0 0 ． 0 0 m， 根据地质特征 ， 结合邻 区探 井实钻情况 ， 分析认 为该井 主要存在以下钻井技术 难点 1 陆相上部地层可能含有水层 ， 邻区的 L S 1 井 属于相邻构造 ， 距丁页 2 HF井 1 3 5 k m 利用 空气 钻井技术钻至井深 5 2 ． 3 5 m 时地层 出水 ， 出水速度 5 ． 8 i n s ／ h ， 被迫转换钻井方式 。受地层 出水和井壁 垮塌 的影响 ， 气体钻井应用井段提速效果受限。 2 陆相地层厚度大， 砂泥岩互层、 岩石软硬交错 频繁 ， 尤其是 自流井组和须家河组地层， 厚约 6 5 0 ． 0 0 m， 研磨性强 ， 可钻性差； 海相部分地层含燧石[ 6 ] ， 导 致钻头使用寿命短 、 机械钻速低 常规钻井机械钻速 仅为 0 ． 8 m／ h左右 ， 全井钻头合理选型困难。 3 水平段钻进过程中， 钻具始终靠在下井壁上， 钻具与井壁间产生较大摩擦阻力_ 8 ] 。川 I 西 中浅层水 平井钻井数据表 明， 水平段 每增加 1 0 0 m， 滑动钻进 摩阻约增大 4 0 k N。该井水 平段长接近1 0 0 0 ． 0 0 i “I 1 ， 预测最大摩阻约 4 0 0 k N， 托压现象严重 。 4 斜井段 主要钻遇志 留系地层 ， 岩性 以泥岩、 灰岩为主， 泥岩水化后易剥蚀掉块 ， 且地层微裂缝发 育 ， 钻井液滤液容易沿微裂隙进入地层内部 ， 破坏泥 页岩的胶结性和原有的力学平衡 ， 导致岩石碎裂 ， 引 起井壁失稳L g 1 。另外 ， 由于水平段较长， 要求钻井 液具有 良好的润滑防卡和携岩能力 。 5 页岩层存在坍 塌周期 ， 水 平段钻进 时间较 长 ， 井壁失稳导致井眼不规则 ， 在斜井段和水平段套 管与井壁接触段长， 套管柱受到的侧向力较大， 套管 很难顺利下 至预定位 置[ 1 1 - 1 2 ] 。水平段较 长且采用 油基钻井液 ， 井壁界面油湿 ， 套管居中度差 ， 易造成 顶替效率低和界面胶结强度差 ， 固井质量难 以保证 。 4 钻井关键技术 针对丁页 2 HF井面临的钻井技术难点 ， 借鉴焦 石坝和川东北地区钻井提速 的成功经验 ， 结合各 开 次的地层特征， 在直井段应用气体钻井、 复合钻井技 术 ， 斜井段应用滑动导 向和油基钻井液 ， 配合优选的 高效钻头， 以实现优快钻井 的目的。 4 ． 1 陆相地层气体钻井技术 一 开井段 ， 乒 5 5 8 ． 8 mm 井 眼容积大 ， 在泵排 量 6 0 L ／ s的条件下 ， 钻井液环空返速约 0 ． 2 5 m／ s ， 钻头 施加的单位面积钻压仅 1 ． 1 4 N ／ m m ， 比蛇4 1 ． 3 1 T l l n 钻 头小 7 O 以上， 常规钻井机械钻速低 。采用空气钻井 技术时， 常因地层出水 ， 大尺寸井眼中空气携岩困难 ， 无法有效钻进。根据以上特点 ， 采用泡沫钻井技术 ， 优 化气液比， 保证出口返出连续 ， 提高其携岩效果。 二开井段 ， 钻遇上沙溪庙组至须家河组地层 ， 地 层硬度大， 受钻井液密度影响大 ， 在较高密度钻井液 条件下机械钻速低。邻近的焦石坝构造应用气体钻 井技术平均钻速达到 7 ． 0 m／ h以上 ， 而川东北地区 元坝气 田气体钻井 平均钻速更高达 1 2 ． 6 1 m／ h ， 提 速均 达到 6 倍 以上 。鉴 于丁页 2 HF井钻遇地层的 岩性特征与元坝气田相似 ， 拟采用空气钻井技术 ， 以 降低井底岩屑压持效应 ， 减少对岩屑的重复破碎 ， 提 高破岩效率 ； 同时， 加入减振器以减轻钻柱振动， 避 免发生 由钻具疲劳损坏造成 的井下故障。 4 ． 2 海相地层复合钻井技术 三开和四开井段钻遇海相地层 ， 包括嘉 陵江组 高压盐水层 、 长兴组气层、 龙潭组煤层 、 茅 口组高压 层等多个复杂地层。由于地层古老， 普遍含硫化氢， 为保证井控安全， 不能采用气体钻井技术。在可钻 性相对较好的嘉陵江组至长兴组地层 ， 选用攻击性 较强的 5刀翼或 6刀翼、 1 6 ． 0 mm切削齿 P D C钻 头配合等壁厚螺杆钻进， 以发挥等壁厚螺杆工作扭 矩大、 效率高、 使用寿命长的优点， 提高钻头破岩效 率 ， 减少起下钻次数 。由于硬硅质条带对 P D C钻头 损坏很大 ， 因此 钻遇硬夹层 时采用 Y TJ 1 6 5液力推 进器配合 P D C钻头钻进_ 1 引。该钻进方式采用液力 加压方式 ， 变钻铤机械刚性加压为水力柔性加压， 并 利用液体弹性吸收原理使钻压保持恒定 ， 具有较好 的减振效果 ， 可有效减小钻头和钻柱等的振动冲击， 防止跳钻 。在海相深部的梁山组至石牛栏组地层 ， 选 用 6刀翼、 姐3 ． 0 r n r n 切削齿 P D C钻头 ， 兼顾钻头攻 击性和抗研磨性 ； 栖霞组地层含燧石 ， 适合选用具有 凸顶楔齿、 金刚石复合齿保径及掌背强化特征的硬地 层专用牙轮钻头。 4 ． 3 斜井段井眼轨迹控 制技术 4 ． 3 ． 1侧钻 井段 侧钻点井深 4 0 1 0 ． 0 0 m， 该处 为灰岩地层 ， 井 I 2 8 石 油 钻 探 技 术 深4 0 2 5 ． 0 0 m以深地层 以灰色、 深灰色泥岩为主 ， 泥 岩易水化剥蚀掉块 、 坍塌 ， 该井段必须做好防塌、 防 漏、 防卡的准备 。简化钻具组合 ， 采用“ 牙轮钻头 单弯螺杆” 侧钻 ， 设计钻具组合为 2 4 1 ． 3 mi l l 牙轮 钻头 1 8 5 ． 0 mm1 ． 5。 单稳定器单弯螺杆 浮阀 1 7 7 ． 8 mm无磁钻铤 1根MWD 1 5 8 ． 8 mm 钻铤 2根 1 3 9 ． 7 mm加重钻杆 1 5根 旁通 阀 1 3 9 ． 7 mm钻杆。控制钻压在 2 0 k N以下 ， 控 制钻时为 2 0 0 3 0 0 mi n ／ m， 待返 出岩屑中无水泥成 分时 即确认侧钻成功 。 4 ． 3 ． 2造斜段 和 水平段 定向方式主要有滑动导向和旋转导向 2 种 。滑 动导 向即采用“ 螺杆MWD ” 组合 ， 以滑动和复合 2 种方式交替钻进口 ， 通过调整滑动和复合钻进的段 长来调整造斜率 ， 通过摆放工具面来调整井斜角变 化率和方位角变化率 ， 但在水平段后期钻进时黏附、 托压现象较为严 重。旋转导 向具有定 向机械钻 速 高 、 摩阻扭矩小、 安全性高等优点 ， 但费用高 。 综合 比较 2种定 向方式的优缺点， 采用滑动导 向钻进方 式， 钻 具组合 为 2 4 1 ． 3 mmP D C钻头 声 1 8 5 ． 0 mm1 ． 2 5 。 ～ 1 ． 5 0 。 单 稳定 器单 弯螺 杆 浮 阀 1 7 7 ． 8 mm无磁钻铤 1 根MWD 1 5 8 ． 8 mm 钻铤2根 1 3 9 ． 7 mm 加重钻杆 1 5根 旁通 阀 1 3 9 ． 7 mm钻杆 ， 水平段采用 2 4 1 ． 3 mmP D C 钻头 1 8 5 ． 0 mm0 ． 7 5 。 ～1 ． O O 。 双稳定器单弯螺杆 的稳斜倒装钻具组合 ， 该钻具组合能保证钻压传递 ， 减轻托压现象 。钻井过程 中应以复合钻进为主， 滑 动钻进为辅 ， 由于泥页岩易垮塌， 在钻进过程 中应避 免定点循环 ， 以免 出现“ 大肚子” 井段 。 4 ． 4 水平段强封堵油基钻井液技术 针对泥页岩地层易水化膨胀的问题 ， 为保证井壁 稳定 ， 确保水平段安全钻进， 使用油基钻井液钻进水 平井段。油基钻井液具有抑制性强 、 对储层损害小、 抗污染能力强 、 润滑性能好等优点。以柴油作为基础 油， 油水体积比 8 5 1 5 ， 配方为柴油2 ． 5 ～3 ． 5 有机膨 润土 3 ． 0 ～ 4 ． 0 主乳化 剂 3 ． O ～ 4 ． 0 辅乳 化剂 2 ． 5 9 ／ 6 ～3 ． 5 油基 降滤失 剂 3 ． 0 超细 碳酸 钙 2 ． O 9 ／ 6 封堵 剂 3 ． O 磺 化沥 青4 ． O 生石灰重 晶石粉8 ． o H～1 0 ． 0 氯化 钙溶液 ， 密度 1 ． 8 0 k g ／ L， 黏度 5 2 S ， 1 2 0℃条件下滤 失量 0 ． 8 mL 。 按油水 比例 ， 将氯化钙水溶液用钻井液枪打人 油相体系中， 利用钻井液枪的高速喷射 ， 对水进行剪 切 ， 以促进油水乳化 。钻井过程中维持钻井液中有 适量多余的石灰， 有利于保持乳化液的高温稳定性， 防止电解质发生电离 ， 并为乳化剂和其他处理剂提 供适当的碱性环境 。根据实钻时的岩屑返 出情况 ， 采用稠浆洗井 ， 减少岩屑床沉积 ； 适 当提高钻井液的 黏度和切力 ， 以提高钻井液 的携 岩能力 ， 保持 井眼 清洁 。 4 ． 5 长水平段全管柱 固井技术 鉴 于 丁 山 2 HF 井 水 平 段 较 长 ， 为 确 保 在 2 4 1 ． 3 mm井眼内 1 7 7 ． 8 mm套管顺利下至井底 ， 先用 4 1 ． 3 I l l lT I 牙轮钻头 3 6 ． 0 m m／ 2 3 4 ． 0 ra m／ 1 5 ． 0 m i l l 三稳定器通井 扶正器之间使用 1 7 7 ． 8 mi l l 钻铤 ， 再用 2 4 1 ． 3 mm 牙 轮钻 头 2 3 6 ． 0 ram／ 2 3 4 ． 0 mm／ 2 3 5 ． 0 mm／ 2 3 4 ． 0 mm四稳定器充分 通井 ， 以确保井眼通畅。下套管时在浮鞋上接一根 长 1 ． 0 m 的短套管， 安装旋流刚性扶正器 1只 ， 确保 套管“ 抬头 ” 和引鞋 居 中。设计 采用 “ 柴 油 冲洗 液隔离液低密度水泥浆” 的四级冲洗工艺 ， 保证 井眼清洗效果和水泥浆不被污染 。固井水泥浆密度 均为 1 ． 9 0 k g ／ L， 采用 三凝水 泥浆浆柱结构 ， 领浆 、 中浆和尾浆的分界点为井深2 8 5 0 ． 0 0 1T I 和 A靶点 ， 中浆和尾浆采用弹韧性水泥浆， 优选水泥外加剂， 保 证水泥浆与地层 、 钻井液的配伍性。水平井段采用 密度为 1 ． 5 0 k g ／ L的轻浆做压塞液 ， 使套管在浮力 作用下有 向井壁高边漂浮的趋势 ， 以降低套管的偏 心程度 ， 提高水泥浆的顶替效率 。 5 应用效果 通过综合应用气体钻井、 复合钻井、 优选高效钻 头、 强封堵油基钻井液、 滑动导 向钻井技术 、 长水平 段套管下入等多项技术 ， 克服了地质条件复杂 、 水平 段长等钻井技术难点 ， 丁页 2 HF井于 2 0 1 3年 9月 1日顺利钻至井深 5 7 0 0 ． 0 0 m完钻 ， 具体 的实钻井 身结构及各开次平均钻速见表 2 。 丁页 2 HF井实钻水平段长 1 0 3 5 ． 0 0 I 1 3 ． ， 实钻最 大 全 角 变 化 率 为 2 ． 8 9 。 ／ 3 0 m 井 深 4 8 1 7 ． 6 7～ 4 8 2 2 ． 9 1 m ， 基本实现 了井眼轨 迹的平滑过渡 ， 见 图 1 投 影 方 向 0 ． 3 7 。 。A 靶 准 确 中靶 ， 在井 深 5 0 0 0 ． 0 0 m处钻遇灰岩后井眼轨迹上调， 钻穿灰岩 后为确保在储层中钻进又微降井斜 ， 最终实现 了水 平段在优质页岩气层的钻进 ， 如 图 2所示。现场应 第 4 2卷 第 4期 何龙等． 丁页 2 HF页岩气水平井钻 井技 术 1 2 9 _ _ _ 枷 ，一、， l 图 1 丁页 2 t t F井水 平段 全角变化率 曲线 Fi g ．1 Do g l e g s e v e r i t y o f ho r i z o nt al sect i o n i n W e l l Di n g y e 2 HF 3 1 5 0 3 3 2 5 3 5 00 3 6 7 5 藤3 8 5 0 1 {}}} 4 0 2 5 4 20 0 4 37 5 4 5 5 0 0 1 7 5 3 5 0 5 2 5 7 0 0 8 7 5 1 0 5 0 1 2 2 5 1 4 0 0 l 5 7 5 视平移／ m 图 2丁页 2 I t F井设计井眼轨道与 实钻 井眼轨迹对 比 F i g ． 2 C o mp a r i s o n o f d e s i g n e d a n d a c t u a l t r a j e c t o r y f o r W e l l Di ng ye 2HF 用中， 油基钻井液乳化 陛能稳定， 具有 良好的润滑性能 和井壁稳定能力， 起下钻通畅， 摩阻基本控制在 2 0 0 k N 以下。下套管过程中下人摩阻为 2 0 0 3 0 0 k N， 无挂卡 套管现象， 顺利下至井深 5 6 9 6 ． 7 7 m， 且一次下入到位， 四开油层套管固井质量综合评价为“ 优秀” 。 丁页 2 HF井作为丁山构造完钻 的第一 口页岩 气水平井 ， 完钻井深和垂深均创当时国内页岩气水 平井最深纪录； 四开 2 4 1 ． 3 mi l l 井眼 内 1 7 7 ． 8 1T l n q 套管下深 5 6 9 6 ． 7 7 m， 采用单级 固井 ， 一次封 固至井 口， 创川渝地区单级固井井段最长纪录。2 0 1 4 年2 月 测试 ， 获页岩气产量 4 ． 3 ～1 0 ． 5 1 0 F I 1 3 ／ d ， 初步评 价丁山构造页岩气地质资源量 6 0 8 9 1 0 ma ， 进一 步拓展了川东南地 区龙马溪组页岩气 的勘探领域 ， 显示了良好的勘探开发前景 。 6 认识与建议 1 丁页 2 HF井通过综合应用气体钻井、 复合 钻井、 油基钻井液等关键技术 ， 并通过优选 高效 钻 头 、 优化钻具组合 ， 实 现了顺利钻 进和完钻 ， 为丁 山 构造同类井施工积累了经验 。 2 海相地层使用液力推进器配合“ P DC钻头 等壁厚螺杆” 钻井 ， 能够有效减轻钻遇硬夹层时的钻 柱振动 ， 延长钻头的使用寿命 。 3 三稳定器／ 四稳定器通井和漂浮下套管技术 可确保套管顺利下入 ； 四级 冲洗工艺和三凝水泥浆 体系可保证油基钻井液条件下的固井质量。 4 陆相上部地层 出水会影 响气体钻井应用效 果 ， 建议继续试验在元坝硬地层取得 良好提速效果 的“ P DC钻头 高效井下动力钻具” 复合钻井技术； 水平段采用“ 单弯螺杆水力振荡器” 配合油基钻井 液， 能提高钻压传递效果， 减轻钻具托压现象， 进一 步提高机械钻速 。 参考文献 Re f e r e nc e s [ 1 ] 路保平． 中国石化页岩气工程技术进步及展望[ J ] ． 石油钻探技 术 ， 2 0 1 3 ， 4 1 5 卜8 ． Lu Ba o p i n g． S i n o p e c e n g i n e e r i n g t e c h n i c a l a d v a n c e a n d i t s d e v e l o p i n g t e n d e n c y i n s h a l e g a s [ J ] ． P e t r o l e u m D r i l l i n g T e c h n i q u e s ， 2 0 1 3， 4 1 5 1 8 ． E 2 ] 郭彤楼， 张汉荣． 四川盆地焦石坝页岩气田形成与富集高产模 式 f J ] ． 石 油勘探与开发 ， 2 0 1 4 ， 4 1 1 2 8 3 6 ． Gu o To n g l o u，Z ha n g Ha n r o n g ．Fo r ma t ion a n d e n r i c h me nt m o d e o f J i a o s h i b a s h a l e g a s f i e l d ， S i c h u a n B a s i n E J ． P e t r o l e u m Ex p l o r a t i o n a n d De v e l o p me n t ， 2 01 4， 41 1 2 8 3 6 ． [ 3 ] 周贤海． 涪陵焦石坝区块页岩气水平井钻井完井技术[ J ] ． 石油 石 油 钻 探 技 术 2 O 1 4 年 7月 钻探技术 ， 2 0 1 3 ， 4 1 5 2 6 3 0 ． Zh o u Xi a n h a i ． Dr i l l i n g c o mp l e t i o n t e c h ni q u e s u s e d i n s h a l e g a s h o r i z o n t a l we l l s i n J i a o s h i b a B I o c k o f F u l i n g Ar e a [ J ] ． P e t