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探讨涪页HF一1页岩气水平井钻井的关键技术

2014-01-10 10:16
默菲
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  引言

  涪页HF一1井是中国石油化工集团公司部署在四川盆地的第1口页岩气预探水平井,以页岩气勘探的有利层系下侏罗统自流井组大安寨段页岩层为目的层,成功钻遇1 130.75 m页岩气油气显示,展示了自流井组大安寨段良好的页岩气资源潜力,同时也验证了水平井技术在开发页岩气方面的适用性。该井在钻探过程中面临地质不确定因素多、地层可钻性差、页岩层易坍塌、井身质量要求高、机械钻速低、固井难度大等难题。施工中合理选用配套技术,系统优化工程设计,最终成功钻达目的层,为涪陵区块水平井钻探提供了依据。

  1、地质概况

  涪页HF一1井井区位于川东南涪陵区块的东北部,构造上位于川东弧形高陡褶皱带上,属于万县复向斜焦石坝一苟家场一黄泥塘斜列背斜带中的拔山寺向斜,受龙门山、齐岳山断裂的影响,构造呈北东向延伸。涪页HF一1井自上而下钻遇遂宁组、沙溪庙组、凉高山组、自流井组大安寨段。大安寨段储层主要为浅湖一半深湖相沉积,呈页岩、灰岩、砂岩不等厚频繁互层状,其中页岩为主要储集岩。页岩粘土矿物质量分数为42.0%~68.2%。碎屑矿物以石英为主,质量分数为22.4%~42.0%,其次为方解石和斜长石,质量分数分别为3.0%~20.5%和4.0%左右,另有少量白云石、黄铁矿和赤铁矿等。大安寨段岩石力学参数:上部、下部灰岩泊松比为0.27~0.37,平均0.33,弹性模量为51~81 GPa,平均70 GPa;中部泥页岩泊松比为0.21—0.38,平均0.30,弹性模量18~46 GPa,平均30 GPa。

  2、井身结构与井眼轨迹设计

  2.1井身结构设计

  涪页HF一1井为一口预探井,钻井中不可预见的因素较多,实钻地质情况可能与预计有一定差别,存在易漏、易塌等复杂情况。确定井身结构时应充分考虑地层和压力的变化,套管程序的选择须为各开次钻井安全留有余地。页岩气水平井后期要进行压裂施工,井身结构应考虑到完井压裂管柱的结构特点和工艺要求。2 J。本井水平位移较长,合理的井身结构可以降低钻具摩阻和扭矩,有利于水平段的有效延伸。综合考虑上述要求,根据待钻井的地层特点、压力预测及相邻构造已钻井的实钻井身结构,确定涪页HF一1井井身结构,如表1所示。

  2.2井眼轨迹设计

  通过对比不同造斜点、不同造斜率的几种轨迹设计,结合涪页HF一1井地层特点和钻探要求,确定井身剖面采用“直.增一平”单增井眼轨迹剖面。设计造斜点1 956.31 m,A靶点进入水平段,水平段长1 135.1 In,如表2所示。

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