頁巖氣井施工工藝探討范文

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摘要：新疆在準噶爾盆地南緣、北部地區中小盆地、庫車凹陷和吐哈盆地及周邊地區開展了頁巖氣資源調查評價，截至2017年5月，施工頁巖氣調查井和參數井合計12口，累計鉆探進尺超2×104m，采用小口徑繩索取芯鉆進工藝施工和大口徑提鉆取芯鉆進工藝施工。介紹了2種工藝方法設備選型、鉆具組合和鉆孔結構，統計了施工效率，得出了新疆頁巖氣資源埋藏較深，均在1500m以深，建議設計調查井和參數井二井合一，選擇大口徑提鉆取芯鉆進工藝施工，調查井和參數井一次成井的結論。

關鍵詞：新疆；頁巖氣井；小口徑繩索取芯鉆進；大口徑提鉆取芯鉆進；探討

1概述

頁巖氣是一種新型、清潔、高效的非常規天然氣，主要成分為甲烷（CH4），以吸附和游離狀態同時賦存于黑色頁巖、炭質頁巖、泥巖、高炭泥巖及粉砂質巖類夾層等地層中，以游離相態（大約50%）存在于裂縫、孔隙及其它儲集空間，以吸附狀態（大約50%）存在于干酪根、粘土顆粒及孔隙表面，具有自生自儲、吸附成藏、隱蔽聚集等地質特點。新疆在準噶爾盆地南緣、北部地區中小盆地、庫車凹陷和吐哈盆地及周邊地區開展了頁巖氣資源調查評價，截至2017年5月，施工頁巖氣調查井和參數井合計12口，累計鉆探進尺超2×104m，平均井深1810m，最淺井1033m，最深井3439m。其中，采用小口徑繩索取芯鉆進工藝施工調查井8口，采用大口徑提鉆取芯鉆進工藝施工參數井4口。

2地層特征

3小口徑繩索取芯鉆進工藝

采用小口徑繩索取芯鉆進工藝施工調查井8口，按照設計要求，全井段取芯，累計進尺11773.01m，選擇HQ系列繩索取芯鉆具，巖芯直徑63.5mm。

3.1設備選擇

采用小口徑繩索取芯鉆進工藝施工井深在1000~1900m之間，選用XY-6B型、XY-8型和XY-9型立軸鉆機，四角鉆塔和A型鉆塔，BW-250型和NBB260/7型泥漿泵，固控設備有泥漿凈化器和離心機。

3.2井身結構及鉆具組合

依據地層特征、繩索取芯鉆具規格系列及取芯直徑限制，地層穩定鉆孔采用兩級孔徑，一般采用三級孔徑。兩級孔徑：一開采用⌀150mm孕鑲金剛石鉆頭，單管鉆具，鉆穿第四系后下入⌀146mm套管，注水泥封閉孔壁間隙；二開采用HQ系列繩索取芯鉆具，鉆進至終孔。三級孔徑：一開采用⌀150mm孕鑲金剛石鉆頭，單管鉆具，鉆穿第四系后下入⌀146mm套管，注水泥封閉孔壁間隙；二開采用PQ系列繩索取芯鉆具，鉆穿第三系、白堊系后下入⌀114mm套管；三開采用HQ系列繩索取芯鉆具，鉆進至終孔。

3.3施工效率

采用小口徑繩索取芯鉆進工藝施工調查井8口，平均井深1471.63m，最淺井1022.23m，最深井1868.60m。平均臺月效率299.6m/臺月，最低臺月效率103.8m/臺月，最高臺月效率522.6m/臺月。

4大口徑提鉆取芯鉆進

采用大口徑提鉆取芯鉆進工藝施工參數井4口，累計進尺9947.50m，按照設計要求，目的層取芯，其它井段全面鉆進,累計取芯2426.40m。其中，庫頁2井取芯進尺209.26m，準頁4井取芯進尺147.50m，南頁1井取芯進尺1707.45m，沙參1井取芯進尺362.19m。

4.1設備選擇

采用大口徑連續提鉆取芯鉆進工藝施工井深2000m左右，選用ZJ20C型石油鉆機、JJ200/35型井架、3NB1300型泥漿泵和石油鉆井用整套泥漿循環及固控系統。

4.2井身結構及鉆具組合

采用三開井身結構，井身結構如圖2所示。一開：采用⌀444.5mm鉆頭，鉆穿第四系后下入⌀339.7mm套管并固井。二開：采用⌀311.2mm鉆頭，鉆穿第三系、白堊系后下入⌀244.5mm套管并固井。三開：采用⌀215.9mm鉆頭，鉆進至完鉆井深，根據地質要求下入⌀139.7mm套管并固井或測井后注水泥封井。取芯工具：選用川-4型常規取芯工具和KT型系列取芯工具。川-4型常規取芯工具是石油、地質勘探鉆井中常規取芯作業最理想的取芯工具。該型常規取芯工具配套完善、規格齊全、技術先進，適用于軟、中、硬及破碎地層取芯。KT型系列取芯鉆具是中國地質調查局勘探技術研究所針對我國科學鉆探連續取芯作業研制的，在中國大陸科學鉆探工程科鉆井應用并逐漸完善，形成KT-114、KT-140、KT-194、KT-273和KT-298系列，其優勢主要結合了傳統石油鉆井大口徑鉆具及巖芯鉆探金剛石鉆進技術，結構簡單可靠的高強度鉆具，兼顧薄壁取芯技術的特點，鉆具適應性強，尤其在鉆穿多套地層的連續取芯作業中具有巨大的技術優勢。在南頁1井施工中，采用KT-140型鉆具自780m連續取芯鉆進至2507m,鉆進效率高，取芯效果好。

4.3施工效率

采用大口徑提鉆取芯工藝施工參數井4口，平均井深2486.9m，最淺井2000.00m，最深井3439.50m。平均臺月效率413.1m/臺月，最低臺月效率277.8m/臺月，最高臺月效率518.5m/臺月。詳見表3。

5結論

(1)采用小口徑繩索取芯鉆進工藝施工，由于繩索取芯鉆具系列限制，只能采用HQ系列繩索取芯鉆具鉆進至完鉆，鉆進效率較低，平均臺月效率僅299.6m/臺月。

(2)采用大口徑提鉆取芯工藝施工，由于石油鉆井工藝施工深井較成熟，雖然成本較高，但風險低，效率高，平均臺月效率413.1m/臺月。

(3)新疆頁巖氣資源埋藏較深，均在1500m以深，建議設計調查井和參數井二井合一，選擇石油鉆進工藝施工，調查井和參數井一次成井。

作者：張飛；熊虎林 單位：新疆地礦局第九地質大隊