頁巖氣井施工工藝探討范文

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摘要：新疆在準(zhǔn)噶爾盆地南緣、北部地區(qū)中小盆地、庫車凹陷和吐哈盆地及周邊地區(qū)開展了頁巖氣資源調(diào)查評(píng)價(jià)，截至2017年5月，施工頁巖氣調(diào)查井和參數(shù)井合計(jì)12口，累計(jì)鉆探進(jìn)尺超2×104m，采用小口徑繩索取芯鉆進(jìn)工藝施工和大口徑提鉆取芯鉆進(jìn)工藝施工。介紹了2種工藝方法設(shè)備選型、鉆具組合和鉆孔結(jié)構(gòu)，統(tǒng)計(jì)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(shè)計(jì)調(diào)查井和參數(shù)井二井合一，選擇大口徑提鉆取芯鉆進(jìn)工藝施工，調(diào)查井和參數(shù)井一次成井的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：新疆；頁巖氣井；小口徑繩索取芯鉆進(jìn)；大口徑提鉆取芯鉆進(jìn)；探討

1概述

頁巖氣是一種新型、清潔、高效的非常規(guī)天然氣，主要成分為甲烷（CH4），以吸附和游離狀態(tài)同時(shí)賦存于黑色頁巖、炭質(zhì)頁巖、泥巖、高炭泥巖及粉砂質(zhì)巖類夾層等地層中，以游離相態(tài)（大約50%）存在于裂縫、孔隙及其它儲(chǔ)集空間，以吸附狀態(tài)（大約50%）存在于干酪根、粘土顆粒及孔隙表面，具有自生自儲(chǔ)、吸附成藏、隱蔽聚集等地質(zhì)特點(diǎn)。新疆在準(zhǔn)噶爾盆地南緣、北部地區(qū)中小盆地、庫車凹陷和吐哈盆地及周邊地區(qū)開展了頁巖氣資源調(diào)查評(píng)價(jià)，截至2017年5月，施工頁巖氣調(diào)查井和參數(shù)井合計(jì)12口，累計(jì)鉆探進(jìn)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(jìn)工藝施工調(diào)查井8口，采用大口徑提鉆取芯鉆進(jìn)工藝施工參數(shù)井4口。

2地層特征

3小口徑繩索取芯鉆進(jìn)工藝

采用小口徑繩索取芯鉆進(jìn)工藝施工調(diào)查井8口，按照設(shè)計(jì)要求，全井段取芯，累計(jì)進(jìn)尺11773.01m，選擇HQ系列繩索取芯鉆具，巖芯直徑63.5mm。

3.1設(shè)備選擇

采用小口徑繩索取芯鉆進(jìn)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(jī)，四角鉆塔和A型鉆塔，BW-250型和NBB260/7型泥漿泵，固控設(shè)備有泥漿凈化器和離心機(jī)。

3.2井身結(jié)構(gòu)及鉆具組合

依據(jù)地層特征、繩索取芯鉆具規(guī)格系列及取芯直徑限制，地層穩(wěn)定鉆孔采用兩級(jí)孔徑，一般采用三級(jí)孔徑。兩級(jí)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(jìn)至終孔。三級(jí)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(jìn)至終孔。

3.3施工效率

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

4大口徑提鉆取芯鉆進(jìn)

采用大口徑提鉆取芯鉆進(jìn)工藝施工參數(shù)井4口，累計(jì)進(jìn)尺9947.50m，按照設(shè)計(jì)要求，目的層取芯，其它井段全面鉆進(jìn),累計(jì)取芯2426.40m。其中，庫頁2井取芯進(jìn)尺209.26m，準(zhǔn)頁4井取芯進(jìn)尺147.50m，南頁1井取芯進(jìn)尺1707.45m，沙參1井取芯進(jìn)尺362.19m。

4.1設(shè)備選擇

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

4.2井身結(jié)構(gòu)及鉆具組合

采用三開井身結(jié)構(gòu)，井身結(jié)構(gòu)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(jìn)至完鉆井深，根據(jù)地質(zhì)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(guī)取芯工具和KT型系列取芯工具。川-4型常規(guī)取芯工具是石油、地質(zhì)勘探鉆井中常規(guī)取芯作業(yè)最理想的取芯工具。該型常規(guī)取芯工具配套完善、規(guī)格齊全、技術(shù)先進(jìn)，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(zhì)調(diào)查局勘探技術(shù)研究所針對(duì)我國科學(xué)鉆探連續(xù)取芯作業(yè)研制的，在中國大陸科學(xué)鉆探工程科鉆井應(yīng)用并逐漸完善，形成KT-114、KT-140、KT-194、KT-273和KT-298系列，其優(yōu)勢(shì)主要結(jié)合了傳統(tǒng)石油鉆井大口徑鉆具及巖芯鉆探金剛石鉆進(jìn)技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡單可靠的高強(qiáng)度鉆具，兼顧薄壁取芯技術(shù)的特點(diǎn)，鉆具適應(yīng)性強(qiáng)，尤其在鉆穿多套地層的連續(xù)取芯作業(yè)中具有巨大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。在南頁1井施工中，采用KT-140型鉆具自780m連續(xù)取芯鉆進(jìn)至2507m,鉆進(jìn)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(shù)井4口，平均井深2486.9m，最淺井2000.00m，最深井3439.50m。平均臺(tái)月效率413.1m/臺(tái)月，最低臺(tái)月效率277.8m/臺(tái)月，最高臺(tái)月效率518.5m/臺(tái)月。詳見表3。

5結(jié)論

(1)采用小口徑繩索取芯鉆進(jìn)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(jìn)至完鉆，鉆進(jìn)效率較低，平均臺(tái)月效率僅299.6m/臺(tái)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(fēng)險(xiǎn)低，效率高，平均臺(tái)月效率413.1m/臺(tái)月。

(3)新疆頁巖氣資源埋藏較深，均在1500m以深，建議設(shè)計(jì)調(diào)查井和參數(shù)井二井合一，選擇石油鉆進(jìn)工藝施工，調(diào)查井和參數(shù)井一次成井。

作者：張飛；熊虎林 單位：新疆地礦局第九地質(zhì)大隊(duì)