白马-鸭河构造雷口坡气藏特征及存在问题

白马-鸭河构造雷口坡气藏特征及存在问题

金朝-玉华构造带位于四川龙门山褶皱带中段，是龙门山褶皱带的主要局部构造。主要储层楼瓦带气藏预测天然气储量1290.7010。一、陆相岩石结构损伤,地层岩性差,钻井时效低受各种地质、工程因素影响,在钻探过程中存在“漏、涌、井壁失稳阻卡”等井下复杂,主要技术难题如下:(1)纵向多气层、多压力系统并存,导致井身结构设计难度大。该区域地层复杂,纵向上地压系数从1.0↑1.95↓1.55↓1.1MPa/100m,蓬莱镇组、沙溪庙组、须家河组和小塘子组钻遇多层高压裂缝性气层,井漏、井涌和井喷风险大;沙溪庙泥岩、须家河砂泥岩夹页岩和煤层、雷口坡风化壳地层破碎,井壁稳定性差,导致井身结构设计难度大,难以将坍塌、漏失、高压层完全封隔。(2)陆相地层复杂,岩石可钻性差,导致钻井时效低。陆相中上部百田坝组及以浅地层砂泥岩互层区域含砾、钻头适应性差、气水关系复杂、气体钻井提速工艺应用受限,导致钻井时效低;陆相深部须家河组地层厚(约3000m,较元坝须家河组厚2000m左右)、岩石致密可钻性差(6~8级),钻头行程进尺短(平均约80~100m),机械钻速低(平均约0.8~1.0m/h),TS1井ue54e241.3mm井眼平均进尺仅50~60m,机械钻速仅0.5~0.8m/h。(3)深部地质条件复杂,井漏卡钻事故频发、安全风险高。海相地层马鞍塘-雷口坡组地层破碎、节理发育、非均质性强,具有高温(≥155℃)、高含硫等特点,前期完钻井在四开钻进过程中发生了溢流压井、井漏及井壁垮塌遇阻卡等井下复杂事故,延误了本开次施工进度,损失时间约230d,存在着海相地层安全钻井风险。二、井结构优化设计1.地层注浆设计金马-鸭子河构造地层由浅至深具有“常压-高压-异常高压-高压-常压”特点,其中沙溪庙及须五-须三段为异常高压段,采用常规井身结构设计,需要下入多层套管层次实现多次封隔。为了简化井身结构、提升钻井效率和经济效益,借助井筒压力管理技术和工具,精细描述了地层三个压力剖面,在确保水泥环封隔质量的基础上优化了钻头-套管尺寸配合关系,计算必封点的最佳设计位置。理论上设置2个必封点(必封点1设置在沙溪庙顶部、封点2设置在马一段顶部),满足压力平衡/压差卡钻等井身结构设计约束条件。考虑到沙溪庙-马鞍塘地层压力系数高、多压力系统、裸眼段长,结合前期实钻经验,增加一个必封点,将高压、复杂井段分两开次揭开利于安全钻进,同时将二开井深调整到须四段顶部,缩短大尺寸井段,采用ue54e241.3mm钻头揭开须四段,提高须家河深部地层机械钻速。2.微生物工具合射孔效果考虑到白云岩非均质储层以Ⅱ-Ⅲ类为主,须应用分段工艺实现深度酸压,综合射孔效率、工具成熟度等,要求采用直径不小于φ139.7mm的尾管完井。根据钻头-套管尺寸选择模型以及后期开采和完井方案的需要,采用由内向外、自下而上设计方法,对金马-鸭子河海相井身结构优化设计,结果如表1所示。三、安全高效钻床技术1.垂直钻井技术(1)PDC钻头+螺杆复合钻井技术。川西工区沙溪庙及上部地层对钻压、转速敏感,近年来多口完钻井采用PDC钻头+螺杆复合钻井技术在上部大尺寸井段取得突破(2)垂直钻井技术。龙门山前构造带地层倾角大、断层多,须五及以浅地层砂泥岩互层易发生井斜,Y3井直井段井斜增长率达0.6°/100m。垂直钻井具有主动防斜、释放钻压、提高钻速的作用,特别适合大倾角地层和断层(3)孕镶钻头+涡轮钻井技术。须家河地层石英含量高、泥岩页岩夹层多,研磨性极强、可钻性差,常规钻井机械钻速慢(须二平均仅0.92m/h)。为提高机械钻速和钻头行程进尺、寿命,自川西XC8井探索试验孕镶钻头配合高速涡轮钻井技术以来(4)孕镶钻头+高速螺杆钻井技术。“涡轮+孕镶”提速效果显著,但对钻井设备要求高、井下风险大表2为陆相地层提速提效钻井方式的主要钻井参数,可以看出,几种钻井方式的钻压基本相当,而对于须家河-小塘子组研磨性强、硬度高的地层,采用高转速的孕镶钻头+涡轮/螺杆钻井方式,能够取得较好的效果。2.海相破碎地层钻头(1)海相安全快速钻井液技术。海相地层破碎易漏易卡、井底温度高(达155℃以上),对钻井液封堵润滑性能及高温稳定性要求极高。通过优选抗高温降滤失剂、强抑制剂、纳米封堵剂、抗高温防塌剂等关键处理剂,优化形成了抗高温强封堵聚磺钻井液体系。加入10%盐水在120℃、140℃和160℃下老化16h、32h,钻井液性能稳定,160℃高温高压失水8.6mL,高温沉降稳定性良好。同时形成了破碎性地层的高效防漏堵漏技术,能对1~5mm裂缝有效封堵,承压能力达到6MPa,滤饼的酸溶率超过80%。有效解决了海相破碎地层井漏、井壁失稳阻卡等技术难题。(2)ue54e165.1mm小井眼钻头选型技术。海相地层破碎、可钻性差,外加ue54e165.1mm小井眼钻头选型受到限制,前期完钻井以牙轮钻头为主(占总进尺63%),轴承寿命短(平均低于50h),机械钻速低(仅0.82m/h),严重制约海相提速。为此,根据地层岩石力学参数优选PDC钻头,其中,DM565和DM565H钻头在雷口坡组提速提效效果显著,单只钻头最高进尺达463.7m,平均机械钻速达1.85m/h,同比牙轮钻头平均单趟进尺提高了19倍,钻速提高了125%,钻井效率大幅提高。四、海相超深井施工“零事故”确定YS1井完钻井深6313m,实际钻井周期283.17d,平均机械钻速2.11m/h,同比前期完钻井平均机械钻速提高41.4%,缩短钻井周期128d,实现“300d完钻一口海相井”的目标。同时创川西海相同类型井施工周期最短、机械钻速最高、钻井月速度最高(675.91m/台月)、二开Power-V垂直钻井日进尺最高(386m)、三开单只PDC钻头进尺最高(580.30m)、三开用时最短(106.20d)等6项新记录,首次实现了海相超深井施工“零事故”。YAS1井在三开T五、硬地层钻井技术(1)通过技术集成,形成的安全高效钻井技术体系在金马-鸭子河构造钻井过程中提速提效效果显著,两口海相试验井平均机械钻速和钻井周期等钻井指标较邻井大幅提高,实现了“300d完钻一口海相井”的目标。(2)抗高温聚磺强封堵钻井液体系满足海相地层安全快速钻