浅析安徽宿南区块大倾角地层煤层气钻井施工中的防斜措施和工艺

靳光均

(河南豫中地质勘察工程公司,河南 450052)

浅析安徽宿南区块大倾角地层煤层气钻井施工中的防斜措施和工艺

靳光均

(河南豫中地质勘察工程公司,河南 450052)

针对安徽省宿州市桥区芦岭煤矿Ⅲ108区大倾角地层煤层气钻井施工中钻井易发生井斜的问题,开展了应用性研究,改进了钻井工艺,保证了完井质量,取得了较好的经济效益和社会效益。

安徽宿南 大倾角地层煤层气钻井 防斜措施和工艺

Abstract:Based on the fact that well deviation was likely to happen in site when drilling CBMwells in ground strata with great inclination in No.III 108 block in Y ongqiao Z one,Luling coal mine in Suzhou city,Anhui Province,application research has been carried out.As a result,the boring technology and the quality of well completion are improved,and good economic and social results have been obtained.

Keywords:Sunan Anhui;CBM well boring in strata at great inclination;methods and technologyfor prevention of well deviation

1 地层情况和技术要求

1.1 地层情况

安徽宿南区块是加拿大英发能源有限公司与中联煤层气公司签署共同开发的煤层气勘探区块,该区块位于淮北煤田宿县矿区的南部,行政区划属于安徽省宿州地区。地理位置为东经116°57′～117°10′,北纬33°23′～33°37′15″,东西宽约20km,南北长约26km,面积约356.8km2。

该区构造位置属于徐宿弧形构造宿东向斜西南翼东南段,自老到新发育的地层依次有上古生界、下古生界、中生界和新生界,其中上古生界为主要含煤地层。下古生界主要包括寒武系和奥陶系,为浅海碳酸盐沉积,主要由深灰色、灰色隐晶-细晶质石灰岩组成。地层厚度为1000～2000m。

上古生界地层主要为石炭系、二叠系。石炭中统本溪组和石炭上统太原组,属典型的海陆交互相沉积,主要由暗色灰岩、砂岩、粉砂岩、泥岩和薄煤层组成,沉积厚度120～180m。二叠下统山西组、下石盒子组和二叠上统上石盒子组为主要含煤地层,属陆相或过渡相沉积,主要由砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成,沉积厚度大于1000m。

新生界为新近系、第四系。新近系为河流相、湖泊相碎屑岩沉积,地层厚度变化大,为0～2000m。第四系为河流相砾石、砂和粘土组成,厚度为50～200m。

该区块根据CLG09V-01井的取芯情况及附近煤田地质孔的资料上来看,地层以泥岩为主,且软硬互层较多,岩层倾角为20°～28°、倾向N,在钻进施工过程中很容易造成钻孔的偏斜,因此在施工CLG09V-04井中,为确保钻孔的垂直度,我们开展了专题研究,改进了钻进工艺,运用防斜工艺进行试验性施工取得了较好的效果,保证了钻孔的垂直度。

1.2 主要技术要求

(1)钻井一开为 φ311.1mm井径、下入φ244.5mm表层套管,封固至井口,封固良好。二开为φ215.9mm井径、下入φ139.7mm生产套管,封固至煤层以上250m,封固良好。

(2)井身质量要求:如表1。

表1 井身质量要求

钻井过程中以单点测斜监测照片为准,照片随原始资料上交保存。

交井以完钻电测连续测斜资料为准,测点读值≤25m,特殊情况要加密,最后一测点距离完钻井底不大于10m。测斜数据采用计算机进行处理,均采用平均角法或曲率半径法。

2 设备及机具配置

2.1 设备

钻机为GZ-2600型;水泵为QZNB350型,排量16～25L/s;动力为12V135Z/425HP、6135Z/150HP(1HP=O.746千瓦);钻塔为27mA型/75T。

2.2 机具配置

钻具:φ127mm钻杆,φ159mm钻铤,φ203mm钻铤。工具:75T四轮大钩,三吊一卡等。

2.3 防斜机具配置

单点照像测斜仪;φ165mm无磁钻铤;φ213mm扶正器。

3 钻井工艺

3.1 井身结构

钻井一开采用φ311.1mm钻头钻至完整基岩,下入φ244.5mm表层套管,封固至井口并候凝48小时。二开采用φ215.9mm钻头钻至煤层以下50米完井,下入φ139.7mm生产套管,封固至煤层以上250米。

3.2 泥浆工艺

一开采用粘土浆,以防垮、防漏为主,密度、粘度范围不受限制,可根据现场实际情况进行调整。在泥浆的调配中要适量加入部分降失水剂和稀释剂,以确保施工的顺利进行。指标性能:密度1.10～1.25g/cm3,粘度20～30s,失水量10～25mL/30min,泥饼≤2mm,pH值9～12,含砂量≤4%;二开采用低固相,在确保安全钻进和井身质量的前提下采用优质低固相钻井液进行钻进,性能指标:密度1.05g/cm3,粘度18～22s,失水量10～15mL,泥饼≤2mm,pH值8～9,含砂量≤2%,进入下石盒子组后采用清水钻进,钻井液密度1.03g/cm3。

3.3 钻具使用

φ127mm钻杆接头加耐磨带,提高接头使用寿命,采用紧扣力矩,加强紧扣。φ159mm钻铤采用紧扣方法防止丝扣磨损。

4 钻井防斜措施

4.1 一开防斜措施

由于该区第四系表土层较厚,因此钻孔在一开钻进段保持钻井的垂直度非常关键。该孔一开钻进采用φ311.1mm牙轮钻头开孔,在选用钻具组合上,底部加入φ203mm的粗径加重钻具,以保持钻具在钻孔的稳定性,钻具组合为:φ311.1mm牙轮钻头+φ203mm钻铤(6根)+φ159mm钻铤(8根)+φ127mm钻杆+方钻杆;钻井参数为:钻压25～35kN、转速60～75rpm、排量15L～22L/s、泵压1.2～2.5MPa,从本孔的一开井段的井斜数据上看,选用该钻具组合及钻井参数,钻孔防斜效果良好。

4.2 二开防斜措施

从该地区的附近的钻孔资料上看,在二开钻进中井斜的增长速度较快,因此本孔二开钻进采用钟摆钻具组合,钻具组合:φ215.9mm钻头+φ159mm钻铤1柱+φ213mm稳定器+φ159mm钻铤1柱+φ213稳定器+φ159钻铤3柱+φ127钻杆+方钻杆;钻进至目的煤层时起钻钻甩掉扶正器以确保井内安全。钻井参数为:钻压50～70kN、转速52～84rpm、排量18～25L/s、泵压2.5～4.5MPa。技术措施:

(1)结构特征:这种钻具组合一般是在距钻头一定位置的钻铤上加一只或两只稳定器,由于稳定器距钻头的位置远近又分为大钟摆和小钟摆。钟摆钻具的降斜机理是“钟摆效应”,故在钻井实用中不可钻压过大。

(2)防斜机理:由于在钻头上方一定位置加有扶正器,扶正器下方的钻铤自重产生防斜,这样在施加较大钻压时,不会造成切点下移而导致钟摆力下降,相反,因稳定器下部具有足够长的钻铤长度从而保证有较大的钟摆力。稳定器到钻头间的距离不宜过大,否则,在钻压和钻铤自重的作用下该钻铤会和井壁产生新的接触点或接触段,从而使降斜力减小。

(3)泥浆要求:加强钻井液性能维护,提高携砂能力降低泥浆含沙量,充分清洁井眼,并提高钻井液的护壁效果,防止钻孔坍塌及掉块,保证钟摆钻具在钻进过程中的安全。

5 技术及经济效果

通过钟摆钻具在CLG09V-04井的实践,在宿南区块地层倾角较大的地区起到显著的防斜技术效果及经济效果。

5.1 技术效果

(1)在钻井的防斜方面,避免了钻井的反复纠斜,提高了钻效,保证了钻孔的垂直度,提高了钻孔的井身质量;

(2)在安徽宿南区块地层倾角较大的地区,为以后的钻井在防斜技术工艺方面做到了有益的尝试。

表2 电测测斜记录

5.2 经济效果

此种钻井技术工艺在安徽宿南区块CLG09V-04井的应用,和从前钻井相比,钻井周期提前了15天,为钻井在材料消耗等方面节省了近17万元。

[1] 赵运兴等.煤田地质勘探技术手册[M].北京:煤炭工业出版社.

On Measures&Technologies for Prevention of Deviations in Drilling CBM Wells in Strata with Great Inclination in Sunan Block in Anhui Province

Jin Guangjun
(Henan Yuzhong Geological and Reconnaissance Engineering Company,Henan 450052)

靳光均,男,多年从事煤层气开发工作。

(责任编辑 桑逢云)