[发明专利]用于提高页岩储层低钻速的钻进方法

说明书

本发明公开了用于提高页岩储层低钻速的钻进方法，利用大钻压配合低转速的钻井参数模式，充分将大钻压施加至地层内部，使得三牙轮钻头能够充分发挥其破岩机理，将下部地层逐渐搅碎破开，从而从钻井参数上进行优化，提高在页岩储层内部的钻进能力。利用定期替入的低粘度钻井液，能够提高对页岩地层的冲蚀能力，并且定期清理底部钻具组合上粘黏的页岩胶结物，极大的降低了泥包现象发生的可能性，进而确保钻压有效施加至地层上，以此使得在页岩储层的钻进过程中，钻速能够稳定在相对较高水平，解决了现有技术中在页岩储层内钻时慢、钻速低的问题，实现通过工程手段、配合不同钻井液的顶替效果，提高在页岩储层内的钻速、提高工程效率的目的。

技术领域

本发明涉及钻井工程领域，具体涉及用于提高页岩储层低钻速的钻进方法。

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国本不成熟的开采技术上又增添了开发难度。具体到钻井工程上，标准的页岩储层，不同于压实程度不够的泥页岩地层，而是经过了充分压实与沉积的致密岩层，它在岩性上具有致密、胶结充分、硬度高、可钻性低、造浆能力弱等特点。这些特点组合起来，表现在钻井工程上就是钻时慢、钻速低。现有技术中没有针对页岩储层钻时过慢的有效方法，只能够依靠大钻压缓慢钻进，导致工程效率低下，浪费人力物力成本。

发明内容

本发明的目的在于提供用于提高页岩储层低钻速的钻进方法，以解决现有技术中在页岩储层内钻时慢、钻速低的问题，实现提高在页岩储层内的钻速、提高工程效率的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

用于提高页岩储层低钻速的钻进方法，包括以下步骤：

(a)使用PDC钻头按照设计井眼轨迹，钻进至距离页岩储层顶部5～10m垂深的位置，钻进过程中钻井液的粘度为A，单位厘泊；密度为B，单位g/cm³；统计钻进过程中近24小时的平均钻速为X，单位m/h；钻杆平均转速为Y，单位rpm；平均钻压为Z，单位吨；平均排量为Q，单位L/min；循环，起钻，将钻头更换与所述PDC钻头等径的三牙轮钻头，并在底部钻具组合中使用新的螺杆钻具；