[发明专利]非均质页岩气井储层段完钻方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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；