摘要：针对川东南地区页岩气储层埋藏深、岩石强度高、地质构造复杂及机械钻速低、钻井周期长的问题,通过对比分析国内外深层页岩气钻井技术,总结了川东南地区深层页岩气钻井面临的主要技术难点,结合中浅层页岩气钻井技术研究成果与应用情况,从井身结构优化、钻井提速技术、井眼轨迹控制、高密度油基钻井液和深层页岩气固井技术等方面入手,研究形成了适合于川东南深层页岩气的钻井关键技术,并在涪陵地区平桥和江东区块及丁山、威荣、永川等地区的深层页岩气井中进行了应用,取得了显著效果。其中,与应用钻井关键技术前相比,焦页74-2HF井的机械钻速提高了73.48%,钻井周期缩短了42.89%;焦页187-2HF井的机械钻速提高了37.26%,钻井周期缩短了25.79%。研究认为,川东南地区深层页岩气钻井关键技术,对该地区深层页岩气钻井技术方案设计和钻井提速提效具有较强的借鉴和指导作用。

摘要：随着涪陵页岩气田焦石坝区块进入开发调整期,单井可采储量降低,要继续经济开发就需要缩短钻井周期、降低钻井成本。为了实现钻井提速降本,进行了钻井优化设计、超长水平段钻井、强化参数钻井提速、基于等寿命理念的“一趟钻”钻井、“钻刮通洗一体化”完井和长效密封固井等方面的技术攻关,形成了涪陵页岩气田焦石坝区块调整井钻井技术。现场应用结果显示,调整井平均水平段长度达到2096 m,同比涪陵页岩气田焦石坝区块一期增加37.8%;平均机械钻速达到9.49 m/h,同比一期提高26.2%;钻井周期62.27 d,同比一期缩短26.0%;环空带压比例由一期的70.0%降至4.6%。研究表明,涪陵页岩气田焦石坝区块调整井钻井关键技术满足了焦石坝区块部署调整井的技术需求,支撑了涪陵页岩气田稳产增效。

摘要：中国石化在持续完善中深层页岩气工程技术链的基础上,为满足深层页岩气及常压页岩气高效开发的需求,重点开展了基于甜点评价的地质工程一体化设计、随钻地层精细评价、优快钻井、新型油基钻井液、新型弹韧性水泥浆与泡沫水泥浆固井、体积压裂新工艺、新型分段压裂工具、高效压裂液、页岩气测试及产能评价和大型压裂机组研制等技术攻关,初步形成了深层和常压页岩气工程技术链,有力支撑了涪陵页岩气田产能建设和深层与常压页岩气的勘探开发。综述了中国石化页岩气工程技术最新进展,并结合我国页岩气勘探开发需求,提出了进一步完善中深层页岩气工程技术链、继续攻关完善形成深层页岩气工程技术链、发展形成常压页岩气工程技术链的页岩气工程技术发展思路。

摘要：深层页岩气埋藏深,岩石强度、温度和压力高,钻进中钻遇层系多,机械钻速低,周期长,成本高,制约了其经济有效开发。针对该问题,对国内外深层页岩气钻井技术进行了对比分析,总结了川东南深层页岩气地质特征和钻井面临的技术难点,结合前期深层页岩气钻井实践,从井身结构优化、钻井参数优化、提速工具优选、轨迹控制、控压降密度、高密度油基钻井液和套管柱设计等方面提出了深层页岩气钻井技术对策。

摘要：为解决杭锦旗区块固井井漏难题,实现水泥浆一次安全上返形成完整水泥环,提高固井质量和保证井筒的完整性,开展了漂珠-氮气超低密度泡沫水泥固井技术研究。在漂珠低密度水泥浆体系中充入氮气,并加入发泡剂和稳泡剂,形成了高压充氮气发泡工艺,设计了密度为1.15~1.20kg/L的漂珠-氮气超低密度泡沫水泥浆;自主设计研发了机械注氮设备,配套了现场节流加回压装置,形成了超低密度泡沫水泥浆控压防漏固井技术。该固井技术在杭锦旗区块5口井技术套管固井中进行了应用,水泥浆均一次性安全上返。其中,JPH351井井下泡沫水泥浆平均密度为1.15kg/L,封固段长2 800.00m,固井质量优良。研究与应用结果表明,漂珠-氮气超低密度泡沫水泥固井技术可以解决杭锦旗及类似区块低压井固井漏失难题。

摘要：为了确保涪陵页岩气田页岩气水平井的安全开发,开展了页岩气水平井生产套管井筒完整性技术探索研究。基于管柱力学理论及套管设计+水泥浆固井+大型压裂的一体化理念,提出了页岩气水平井生产套管有效外载荷计算方法和生产套管柱优化设计方案,并对生产套管气密封螺纹进行特殊设计,完善了下套管现场操作保障措施和现场氦气密封检测工艺,形成了基于射孔与大型压裂的水平段弹韧性水泥浆固井配套技术,研发了针对页岩气生产套管螺纹密封失效的柔性化学堵漏技术。一期产建期间共完成了189口水平井的压裂投产,其中,仅有2口井井筒密封失效,采用柔性化学堵漏技术,使井筒密封失效的井得到了很好的治理。形成的生产套管井筒完整性系列技术基本满足了涪陵页岩气井安全正常生产的需求,为国内类似页岩气开发井井筒完整性工作提供了有益借鉴。

摘要：套管内压周期变化导致的水泥环密封失效已经严重影响到天然气的安全高效开发,试验结果显示,是否考虑地层岩石的存在将导致研究结果中水泥环破坏方式的差异。鉴于此,建立了不同地层岩石存在情况下水泥环应力状态力学分析模型并计算了水泥环的应力状态。研究结果表明:未考虑地层岩石约束时水泥环发生的拉伸破坏与试验结果相同;考虑地层岩石约束的水泥环,由于套管和水泥环外壁地层岩石的约束,水泥环径向裂纹的发生和发展受到限制,即使套管内压增加使水泥环周向应力大于其抗拉强度,水泥环上仍然不会产生径向裂纹;周期载荷作用下水泥环的残余应变将造成套管-水泥环界面径向压应力降低甚至变为径向拉应力,产生界面微环隙,这是最终导致水泥环密封失效的主要因素。研究成果可为油田现场固井优化设计提供参考。

摘要：环空加压固井技术能有效提高水泥环密封能力、降低环空带压问题的发生,为了准确掌握其作用的力学机理,基于弹性力学和界面位移连续条件,考虑环空加压固井施工过程,建立了环空加压固井套管–水泥环界面应力计算模型,研究了环空加压固井提高双层套管–水泥环系统密封能力的力学机理,并采用试验方法验证了理论模型的准确性。利用建立的力学分析模型,研究了各因素对界面密封能力的影响规律。研究结果显示:提高固井过程中环空加压压力可显著增大界面上产生的径向压应力,提高水泥环的密封能力;界面径向应力随环空压力增大呈线性增加;环空加压固井对提高内层套管–水泥环界面密封能力的效果更好;水泥环弹性模量越大,界面处的径向应力越大,密封能力越强。研究结果表明,环空加压固井能显著提高界面密封能力,利用建立的力学模型能定量计算界面处的径向应力。研究成果对油气井环空加压固井设计与施工具有重要意义。