充氣鉆井技術(shù)在四川地區(qū)的應(yīng)用樣本

1、資料內(nèi)容僅供您學習參考，如有不當或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。充氣鉆井技術(shù)在四川地區(qū)的應(yīng)用左星左星, 男, 生于1981, 助理工程師, 畢業(yè)于西南石油大學油氣井專業(yè), 現(xiàn)在川慶鉆探工程有限公司鉆采工藝技術(shù)研究院欠平衡鉆井服務(wù)公司。地址: 四川廣漢中山大道南二段( 618300) 。電話: 。E-mail: 李發(fā)水2 李照1左星, 男, 生于1981, 助理工程師, 畢業(yè)于西南石油大學油氣井專業(yè), 現(xiàn)在川慶鉆探工程有限公司鉆采工藝技術(shù)研究院欠平衡鉆井服務(wù)公司。地址: 四川廣漢中山大道南二段( 618300) 。電話: 。E-mail: ( 1川慶鉆探工程有限公司鉆采工藝技術(shù)研究院 2川慶鉆探國

2、際工程公司土庫曼斯坦分公司) 摘要: 充氣鉆井技術(shù)作為欠平衡鉆井技術(shù)的一個分支, 經(jīng)過合理調(diào)節(jié)液氣比進一步降低鉆井液密度( 當量密度在0.50.9g/cm3) , 從而達到降低有效液柱壓力的目的。運用充氣鉆井技術(shù)不但能夠及時發(fā)現(xiàn)和保護油氣層, 同時還能夠提高機械鉆速, 解決由井漏引起的井下復(fù)雜問題。近幾年, 在四川地區(qū)開展了多口井的充氣鉆井試驗, 熟悉了工藝技術(shù), 摸清了充氣鉆井參數(shù)的合理設(shè)置, 發(fā)現(xiàn)并認識了存在的問題, 總結(jié)了經(jīng)驗, 為充氣鉆井技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞: 充氣鉆井 鉆速 井漏Abstract: As one of the underbalanced drilling te

3、chnology, the gasified fluid drilling can reduce the density of the drilling fluid (equivalent circulation density in 0.50.9g/cm3). Then the effective fluid pressure can be low the formation pressure. The gasified drilling can increase the ratio of penetration and deal with the problem caused by the

4、 circulation loss besides discover and protect the oil and gas on time. In recent years, the experiments of the gasified drilling ware carried out in SiChuan, thorough which the technology was familiarized, the properly drilling parameters ware controlled, the existed problems ware discovered and th

5、e knowledge was got.Key words: gasified drilling ratio of penetration circulation loss1、 概述四川油氣田富含天然氣, 具有很大的勘探潛能, 但由于天然氣埋藏地層屬于碎屑巖地層同時具有低壓、 低孔、 低滲的特性, 鉆進過程中不但存在嚴重的漏失問題, 還極容易造成儲層傷害。宜13井在沙溪廟井段鉆井過程中漏失鉆井液約1500m3, 威117井在嘉陵江組鉆進過程中, 漏失鉆井液1508.12m3, 清水6471.51m3, 礦3井在須家河、 嘉陵江組鉆井過程中, 漏失鉆井液約 m3, 既消耗了大量堵漏材料, 還花費

6、了大量時間, 延長了鉆井周期, 不利于四川氣藏的快速開發(fā)。雖然氣體鉆井能在四川油氣田, 針對地層漏失嚴重的問題, 從 開始嘗試了充氣鉆井技術(shù), 并取得較好的效果, 之后又在礦山梁、 威遠、 平落壩等多個構(gòu)造實施該技術(shù), 不但較好的解決了井漏, 同時提高了機械鉆速, 發(fā)現(xiàn)和保護了油氣藏, 為該技術(shù)在四川地區(qū)的發(fā)展與應(yīng)用積累了經(jīng)驗。2、 充氣鉆井技術(shù)2.1 技術(shù)優(yōu)點充氣鉆井是以常規(guī)泥漿或清水為基液, 將一定量的氣體( 空氣、 氮氣、 天然氣等) 連續(xù)不斷地注入基液內(nèi), 使其呈均勻氣泡分散于基液中, 從而有效降低鉆井液當量密度, 具有如下優(yōu)點: ( 1) 能將鉆井液當量密度控制在0.50.9g/cm

7、3之間, 可滿足低壓力層位的欠平衡鉆井; ( 2) 能大幅度提高機械鉆速, 提高鉆頭進尺, 提高鉆機作業(yè)效率; ( 3) 能及時發(fā)現(xiàn)、 有效保護油氣層; ( 4) 成本較低, 環(huán)境污染小; ( 5) 地層適用范圍廣。特別適用于易漏失、 低壓、 裂縫性、 低壓低滲儲層以及處于開發(fā)中后期的低壓枯竭儲層。2.2 配套設(shè)備針對四川低壓油氣田的特征, 川慶鉆采院研制了7MPa、 10.5MPa和17.5MPa三個壓力級別的旋轉(zhuǎn)控制頭, 既可滿足低壓地層的需要, 還可保證異常高壓地層安全作業(yè)的要求。同時, 還配套了專用節(jié)流管匯、 專用液氣分離器以及空氣壓縮機、 制氮機、 增壓機等設(shè)備, 以滿足充氣鉆井的施

8、工要求。2.3 充氣鉆井工藝技術(shù)措施2.3.1 氣體注入方式的確定充氣鉆井的注氣方式可分為: 立管注入法、 寄生管法、 同心管法及連續(xù)油管注入法。在四川油氣田, 充氣鉆井主要用于上部松軟地層, 解決井漏問題, 由于表層套管下入較淺, 采用寄生管法達不到充氣降密度的效果; 同心管法需要安裝特殊井口裝置, 連續(xù)油管法工藝復(fù)雜, 都不利于在該地區(qū)推廣應(yīng)用。立管注入法工藝流程簡單, 不影響井身結(jié)構(gòu)設(shè)計, 能降低整個循環(huán)系統(tǒng)密度。當前, 川內(nèi)主要采用該方式實施充氣鉆井, 其工藝流程圖如圖1。2.3.2 氣液比的確定確定合理的氣液比, 有效控制鉆井液當量密度, 使其低于地層破裂壓力和孔隙壓力, 從而達到解

9、決井漏、 發(fā)現(xiàn)保護油氣層的目的。當前, 主要采用氣液兩相流理論進行分析和計算, 計算模型見下式1, 式中: 為流動壓力梯度, MPa/m; 為速度梯度, 1/s; 為多相流混合物流動摩阻系數(shù), 無因次; 為流體密度, g/cm3; 為流體上升速度, m/s; 為管徑, mm; g為重力加速度, m/s2。另外應(yīng)注意, 還應(yīng)該根據(jù)增壓機實際工作能力選擇最為合理的氣液比。圖1 充氣鉆井工藝流程圖2.3.3 充氣鉆井液性能控制充氣鉆井液性能應(yīng)具有較好的攜巖性, 確保攜巖順暢, 井內(nèi)清潔; 應(yīng)盡量與氣體均勻混合, 同時便于氣液混合相有效分離。現(xiàn)場主要經(jīng)過鉆井液粘度進行控制, 一般控制在4045s即能滿

10、足施工要求。粘度過低, 會產(chǎn)生”氣塞”現(xiàn)象, 形成氣柱, 降低鉆井液攜巖能力; 粘度過高, 會使脫氣效果不好, 造成泥漿泵上水效果差。另外, 還應(yīng)提高鉆井液抑制性, 防止泥頁巖水化造成井壁失穩(wěn)。2.4 現(xiàn)場施工要點及措施( 1) 充氣鉆井過程中, 井內(nèi)流體為非線性兩相流, 在井底氣泡處于壓縮狀態(tài), 隨著流體向上運動, 氣體逐漸膨脹, 形成彈狀流, 具有很大能量, 對地面設(shè)備有很大沖擊作用, 使其劇烈振動, 容易造成設(shè)備連接處松脫, 導致事故發(fā)生。因此, 在施工前必須將設(shè)備固定牢固, 防止設(shè)備因劇烈振動帶來安全隱患; 鉆井過程中, 定時檢查設(shè)備連接處是否牢固, 避免事故發(fā)生。另外, 可根據(jù)地層破

11、裂壓力、 孔隙壓力及攜巖效果, 在井口施加合理的套壓值, 減小氣體膨脹率, 從而減小氣柱對設(shè)備的沖擊作用。( 2) 由于鉆井液中混有大量注入氣體, 且在井筒內(nèi)分布不均勻, 特別停止循環(huán)后氣體會滑脫造成氣液不均勻返出, 循環(huán)罐液面會有較大波動, 因此不能經(jīng)過液面變化判斷地層是否出氣, 必須加強對鉆速、 立壓、 套壓和全烴值等參數(shù)的實時監(jiān)測, 發(fā)現(xiàn)異常及時按”四七”動作關(guān)井處理。( 3) 實鉆過程中如出現(xiàn)鉆井液攜巖效果不好, 可采用高粘鉆井液進行循環(huán)排砂, 以達到清潔井眼, 減小沉砂卡鉆幾率的目的。3、 充氣鉆井技術(shù)在四川地區(qū)的應(yīng)用效果3.1 解決低壓易漏地層的井漏問題四川威遠構(gòu)造上部地層由于受到

12、地表水的滲透、 溶蝕, 屬于易漏失地層, 在常規(guī)鉆井過程中, 由于液柱壓力較高, 極容易發(fā)生井漏, 如威117井在嘉陵江組18486m鉆進過程中, 漏失鉆井液1508.12m3, 清水6471.51m3, 造成大量損失。而威寒1井在井段47486m、 13012068m實施了充氣鉆井, 使兩井段漏層共漏失清水1071m3, 減小了鉆井液漏礦2井屬于四川礦山梁構(gòu)造, 該構(gòu)造上部地層壓力系數(shù)僅0.7, 屬于低壓易漏地層。鉆至井深1319.9m時發(fā)生漏失, 同時造成了嚴重的井下復(fù)雜情況, 在飛仙關(guān)組1319.91535.27m作業(yè)周期達到了111d, 進尺僅215m, 由于進度緩慢, 從1535.2

13、7m開始至固井井深1901m實施了充氣鉆井技術(shù)。充氣參數(shù): 注氣量2540m3/min, 鉆井液排量2530L/s, 使鉆井液當量密度約為0.7g/cm3, 有效控制3.2 大幅度提高機械鉆速, 縮短鉆井周期廣探1井位于四川盆地廣安構(gòu)造南部高點構(gòu)造, 根據(jù)鄰井在上部井段沙溪廟自流井實施常規(guī)鉆井時, 因水化膨脹出現(xiàn)井眼失穩(wěn), 提高鉆井液密度后又伴隨嚴重井漏的情況, 在廣探1井沙二須家河井段設(shè)計采用充氣鉆井技術(shù), 以達到提高機械鉆速和防漏目的, 快速完成該井段的鉆井作業(yè)。該井沙溪廟自流井井段井眼尺寸311mm, 地層壓力系數(shù)1.1, 鉆井液基漿密度1.1g/cm3, 經(jīng)過合理調(diào)節(jié)充氣參數(shù): 注氣量

14、50m3/min, 排量35L/s, 使當量密度約為0.95g/cm3表1 廣探1井充氣鉆井井段與常規(guī)鉆井井段鉆速對比層位充氣井段m充氣量m3/min鉆速m/h常規(guī)鉆井井段m鉆速m/h鉆速提高率%大安9149015001.23217珍珠62179318721.53713.3 發(fā)現(xiàn)和保護油氣層平落012-2井屬于四川平落壩構(gòu)造, 在一開鉆井過程中, 由于嚴重漏失造成無法正常實施鉆井作業(yè), 而選擇了充氣鉆井技術(shù)。在井段368.71600m, 井眼尺寸311mm, 鉆井液排量25L/s, 鉆井液基漿密度1.2g/cm3, 注氣量45m3/min,

15、使充氣鉆井液當量密度約為1.0g/cm3, 低于設(shè)計地層壓力系數(shù)1.23, 鉆至井段609610m發(fā)現(xiàn)氣顯示, 后經(jīng)測井確定, 該層位為含氣層4、 結(jié)論經(jīng)過四川地區(qū)充氣鉆井技術(shù)現(xiàn)場試驗與應(yīng)用, 對該技術(shù)的現(xiàn)場實施效果有了充分認識, 得出以下結(jié)論: ( 1) 充氣鉆井技術(shù)能夠?qū)@井液密度控制在0.50.9g/cm3范圍內(nèi), 適用于低壓、 低孔、 低滲、 低產(chǎn)油氣藏, 能及時發(fā)現(xiàn)和保護油氣藏, 還能適用于壓力敏感性地層, 有效避免井漏帶來的損失, 特別是當常規(guī)鉆井, 鉆井液循環(huán)當量密度大于地層破裂壓力系數(shù), 發(fā)生嚴重漏失時, 充氣鉆井技術(shù)解決井漏的效果更加明顯。( 2) 經(jīng)過對鉆井液進行充氣, 降低鉆井液的當量密度, 減小液柱壓力對地層巖石的壓實作用, 使機械鉆速得到有效的提高, 加快石油天然氣勘探開發(fā)的步伐。( 3) 運用充氣鉆井技術(shù)能夠提高機械鉆速, 解決井漏問題, 減少因井漏造成的處理井下復(fù)雜的時間, 縮短鉆井周期, 降低鉆井綜合成本。參考文獻: 1李穎川.采油工程.石油工業(yè)出版社, . 27312董振濤,劉天奎.勝火201