非均质页岩气井储层段完钻方法技术

本发明专利技术公开了非均质页岩气井储层段完钻方法，针对页岩气储层段完钻的钻井工艺进行了保护，特别适用于非均质性严重，从宏观上看页岩储层段较长的井身结构，提供了一套可行性高、效果显著的工程施工方法，且无需采用价格高昂的钻井液体系，仅仅从工程角度入手，对页岩层段的裸眼井段进行了充分的修整与规范，解决了现有技术中埋深较深的页岩气井完钻起下钻困难、下套管风险大的问题，实现了从施工工艺上降低作业风险、提高下套管安全系数的目的。

Drilling completion method for reservoir section of heterogeneous shale gas well

The invention discloses drilling completion method for heterogeneous shale gas reservoir section, and protects drilling technology for shale gas reservoir section, which is especially suitable for serious heterogeneity and provides a set of engineering construction method with high feasibility and remarkable effect from macroscopic view, and does not need expensive drilling fluid system, but only from engineering angle. Beginning with degree, the open hole section of shale formation is fully repaired and standardized, which solves the problems of difficulty in completion, drilling and casing risk of shale gas well with deep buried depth in existing technology, and achieves the purpose of reducing operation risk and improving safety factor of casing operation from construction technology.

【技术实现步骤摘要】
非均质页岩气井储层段完钻方法
本专利技术涉及页岩气井钻井工程领域，具体涉及非均质页岩气井储层段完钻方法。
技术介绍
页岩气是指赋存于以富有机质页岩为主的储集岩系中的非常规天然气，是连续生成的生物化学成因气、热成因气或二者的混合，可以游离态存在于天然裂缝和孔隙中，以吸附态存在于干酪根、黏土颗粒表面，还有极少量以溶解状态储存于干酪根和沥青质中，游离气比例一般在20％～85％。页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气，它可以生成于有机成因的各种阶段天然气主体上以游离相态(大约50％)存在于裂缝、孔隙及其它储集空间，以吸附状态(大约50％)存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面，极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中。天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、甚至砂岩地层中。天然气生成之后，在源岩层内的就近聚集，表现为典型的原地成藏模式，与油页岩、油砂、地沥青等差别较大。与常规储层气藏不同，页岩既是天然气生成的源岩，也是聚集和保存天然气的储层和盖层。因此，有机质含量高的黑色页岩、高碳泥岩等常是最好的页岩气发育条件。近年来，受美国、加拿大页岩气成功商业开发的影响，全球页岩气勘探开发呈快速发展态势。然而，由于页岩气原地成藏的圈闭模式，其储存介质为页岩岩层。对于常规油气田而言，页岩岩层都是作为生油层或盖层的地质结构，因此可想而知页岩气的储集层渗透率极低，开采难度很大。首先，页岩气藏的储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征，气流的阻力比常规天然气大，所有的井都需要实施储层压裂改造才能开采出来。其次，页岩气采收率比常规天然气低，常规天然气采收率在60％以上，而页岩气仅为5％～60％。低产影响着人们对它的热衷，美国已经有一些先进技术可以提高页岩气井的产量。中国页岩气藏的储层与美国相比有所差异，如四川盆地的页岩气层埋深要比美国的大，美国的页岩气层深度在800～2600米，而四川盆地的页岩气层埋深在2000～3500米。页岩气层深度的增加无疑在我们本不成熟的技术上又增添了开发难度。具体到钻井工程上，由于页岩层段极低的岩石渗透率，导致钻井过程中页岩气储层段中，钻井液无法在井壁脱水形成完整的泥饼，泥饼的欠缺，导致钻具与井壁之间缺少润滑与缓冲，导致摩阻极大，起下钻困难，严重时甚至导致后续套管无法顺利下入，导致井眼报废或只能够进行侧钻，造成严重的工程事故。现有技术中对此都是在钻井液的性能、配方上进行研究，如使用油基钻井液等尝试，试图通过优化钻井液来确保套管顺利下至页岩气井的井底储层段中，然而这种方式效果不佳，特别是对于我国四川盆地埋深相对较深的页岩气藏而言，还会导致钻井液成本急剧攀升、导致商业开采利润微薄甚至利润为负，这对于本就难以进行商业开发的页岩气而言，无异于雪上加霜。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供非均质页岩气井储层段完钻方法，以解决现有技术中埋深较深的页岩气井完钻起下钻困难、下套管风险大的问题，实现从施工工艺上降低作业风险、提高下套管安全系数的目的。本专利技术通过下述技术方案实现：非均质页岩气井储层段完钻方法，包括以下步骤：(a)钻进至设计井深，井底留完井口袋，以排量A循环至井底岩屑返出至井口，完成全井段的岩屑录井；记井底深度为Y、上层套管鞋的深度为M，取X＝(Y-M)/2+M；(b)倒划眼起钻至上层套管鞋，在上层套管鞋内循环一周，停泵停转下钻至井底，探井底沉砂高度；破坏井底沉砂，重新钻进至设计井深，以排量A循环一周；(c)停泵停转起钻至井深X：若起钻过程中无10t以内的阻挂点，则进入步骤(e)；若起钻过程中有阻挂点，且遇阻超过10t，则进入步骤(d)；(d)以排量A/2倒划眼起钻至阻挂点上方10m，再以排量A/4下划眼下钻至阻挂点下方10m，之后停泵停转再次起钻：若起钻过程中阻挂小于10t，则继续起钻至井深X，进入步骤(e)；若遇阻仍然超过10t，则重复本步骤，直至停泵停转起钻时的阻挂小于10t，再继续起钻至井深X，进入步骤(e)；(e)在井深X处，以排量A循环一周，停泵停转下钻至Y，并再次起钻至井深X处；若(Y-M)＞50m，则令Y＝X，取X’＝(Y-M)/2+M；(f)用X’替换X，重复步骤(c)～(e)，直至(Y-M)≤50m；(g)起钻至上层套管鞋内，在上层套管鞋内以排量A/4循环一周，起钻至井口，下套管。针对现有技术中埋深较深的页岩气井完钻起下钻困难、下套管风险大的问题，本专利技术提出非均质页岩气井储层段完钻方法，本方法完全通过钻井工程工艺控制，确保页岩气井的井底储层段井眼通畅，改善由于井壁泥饼的欠缺导致的下套管风险大的问题。本方法首先钻进至设计井深，井底留完井口袋，完井口袋能够为沉砂提供下落空间，也为后期完井工具提供足够的口袋深度。之后以排量A循环至井底岩屑返出至井口，完成全井段的岩屑录井，以确保岩屑录井工作的完整，同时使得井内刚钻出的岩屑能够返排至井口经固控设备进行处理，避免井内新岩屑的堆积。此时记井底深度为Y、上层套管鞋的深度为M，取X＝(Y-M)/2+M，此时的深度X，即是井底至上层套管鞋之间的井深中点。之后对裸眼井段进行第一次处理。倒划眼、下划眼属于钻井工程中的专业名词，本领域技术人员均可理解。通过倒划眼起钻至上层套管鞋内，从而对裸眼井段进行第一次处理，利用底部钻具组合(BHA)中的扶正器、钻头保径等大尺寸的部位，自下而上的对井壁进行修整，消除钻开新地层时在井壁形成的不规则的异形棱角，使得整个井眼趋于平整连续。并且，倒划眼过程中必然开泵，因此能够利用钻井液逐渐将从井壁刮落的异形棱角岩屑向上驱赶，直至倒划眼至上层套管鞋内，此时钻具处于了安全位置，充分进行循环，确保循环时间至少一周，使得钻头之上的所有套管内的钻井液都能够进行循环，从而使得被倒划眼向上驱赶的岩屑能够充分的被排出至井口进行处理。循环一周，即是指钻井液从泥浆泵泵入钻杆中，至从环空中返出至井口所需的时间。由于套管内径已知，钻杆内外径已知，泥浆泵的排量已知，因此循环一周所需时间均是可以直接算出的。在循环满足一周的时间要求后，停泵停转下钻至井底，探井底沉砂高度并记录沉砂高度，为后期下套管、下完井管柱提供配长依据。探到井底沉砂后，开泵，重新钻进至设计井深，从而破坏井底沉砂，便于在井底进行循环。此时以排量A循环一周，再次清理井内岩屑，使下钻过程中磕碰的掉块也被排出井内。之后进入步骤(c)，停泵停转，起钻至井深X：若起钻过程中无10t以内的阻挂点，表示井底深度Y至井深X的距离内，井眼经过上述处理已经较为通畅，10t以内的阻挂点在工程上也不会对下套管作业造成太大危害，套管灌水下放过程中利用惯性即能够通过10t以内的阻挂点，因此直接进入步骤(e)；若起钻过程中有阻挂点，且遇阻超过10t，则进入步骤(d)。所述步骤(d)为：以排量A/2倒划眼起钻至阻挂点上方10m，再以排量A/4下划眼下钻至阻挂点下方10m，之后停泵停转再次起钻：若起钻过程中阻挂小于10t，则继续起钻至井深X，进入步骤(e)；若遇阻仍然超过10t，则重复本步骤，直至停泵停转起钻时的阻挂小于10t，再继续起钻至井深X，进入步骤(e)。其中，通过阻挂点的倒划眼作业取A/2的排量，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.非均质页岩气井储层段完钻方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)钻进至设计井深，井底留完井口袋，以排量A循环至井底岩屑返出至井口，完成全井段的岩屑录井；记井底深度为Y、上层套管鞋的深度为M，取X＝(Y‑M)/2+M；(b)倒划眼起钻至上层套管鞋，在上层套管鞋内循环一周，停泵停转下钻至井底，探井底沉砂高度；破坏井底沉砂，重新钻进至设计井深，以排量A循环一周；(c)停泵停转起钻至井深X：若起钻过程中无10t以内的阻挂点，则进入步骤(e)；若起钻过程中有阻挂点，且遇阻超过10t，则进入步骤(d)；(d)以排量A/2倒划眼起钻至阻挂点上方10m，再以排量A/4下划眼下钻至阻挂点下方10m，之后停泵停转再次起钻：若起钻过程中阻挂小于10t，则继续起钻至井深X，进入步骤(e)；若遇阻仍然超过10t，则重复本步骤，直至停泵停转起钻时的阻挂小于10t，再继续起钻至井深X，进入步骤(e)；(e)在井深X处，以排量A循环一周，停泵停转下钻至Y，并再次起钻至井深X处；若(Y‑M)＞50m，则令Y＝X，取X’＝(Y‑M)/2+M；(f)用X’替换X，重复步骤(c)～(e)，直至(Y‑M)≤50m；(g)起钻至上层套管鞋内，在上层套管鞋内以排量A/4循环一周，起钻至井口，下套管。...

【技术特征摘要】
1.非均质页岩气井储层段完钻方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)钻进至设计井深，井底留完井口袋，以排量A循环至井底岩屑返出至井口，完成全井段的岩屑录井；记井底深度为Y、上层套管鞋的深度为M，取X＝(Y-M)/2+M；(b)倒划眼起钻至上层套管鞋，在上层套管鞋内循环一周，停泵停转下钻至井底，探井底沉砂高度；破坏井底沉砂，重新钻进至设计井深，以排量A循环一周；(c)停泵停转起钻至井深X：若起钻过程中无10t以内的阻挂点，则进入步骤(e)；若起钻过程中有阻挂点，且遇阻超过10t，则进入步骤(d)；(d)以排量A/2倒划眼起钻至阻挂点上方10m，再以排量A/4下划眼下钻至阻挂点下方10m，之后停泵停转再次起钻：若起钻过程中阻挂小于10t，则继续起钻至井深X，进入步骤(e)；若遇阻仍然超过10t，则重复本步骤，直至停泵停转起钻时的阻挂小于10t，再继续起钻...

【专利技术属性】
技术研发人员：张远香，
申请(专利权)人：成都科盛石油科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51