普光气田空气钻侧钻技术应用

空气钻井技术已成为川东北地区上部地层提高机械钻速、控制井漏及井斜等复杂问题的常规技术。在实施空气钻井过程中,发生井下事故或复杂情况时,必要时采用填井侧钻处理。按常规的填井侧钻必须由空气钻井转换为钻井液进行侧钻,侧钻后,不能再进行空气钻井。为了解决这一问题进行了空气侧钻这一课题的研究应用。探索空气钻侧钻技术应用到处理井下事故和复杂情况,充分发挥空气钻进技术的速度优势,是非常必要的尝试 。通过技术研究,先后对普光303-1井在空气钻井过程中发生燃爆事故后的填井侧钻、普光301-2井的空气螺杆井眼绕障侧钻、新黑池1井的空气螺杆填井侧钻,三口井侧钻成功率100％。     

川东北地区空气钻井燃爆分析与预防

空气钻井在钻遇油气层时,易发生井下燃爆,造成钻具被埋、井眼报废等复杂情况。为此,分析了井下燃爆发生的条件、方式、原因和燃爆机理,提出针对现场实际情况预防燃爆的措施,即加强对地层的认识,避免在油气层采用空气钻井或转换成雾化泡沫钻井,防止井下燃爆和卡钻的发生,保持井眼畅通防止滤饼圈的形成,利用UBD气体监测系统加强井下烃类气体的随钻监测以及采用防燃爆短节来及时发现和预防井下燃爆的发生,以保障空气钻井的顺利实施。     

空气钻井井下燃爆控制技术探讨

空气钻井条件下,若钻遇地层含油气流体,且温度和压力满足井下燃爆条件需要,易发生井下燃爆事故。井下燃爆不仅造成钻具、套管被烧毁破坏,还会造成井眼破坏,后续处理困难,造成井眼报废等,其成为了阻碍空气钻井技术的发展瓶颈。文章从燃爆极限、点火方式着手,分析了空气钻井井下燃爆机理,提出了防止井下燃爆控制措施,首先是详细研究地质资料,尽量避开油气层段;在空气钻井作业期间,防止井下燃爆的重点是对井下可燃的流体进行监测,及时发现,及早转换钻井方式;在钻具组合中加入灭火阀也可达到阻燃的目的;在可能出气的层段采用氮气钻井,是避免井下燃爆的有效手段;雾化钻井、泡沫钻井等技术在控制井下燃爆方面也有一定效果。     

空气钻井过程中燃爆异常的录井监测探讨

空气钻井作为一种新型钻井工艺,因其在提高机械钻速、保护油气层、防止井漏等方面的独特优势,近年来被石油钻井行业广泛应用。但由于空气钻井属于负压钻进,当钻遇油气层时,地层流体更容易进入井筒内,而地层产出的可燃性气体与空气混合后,极易在井底发生燃烧、爆炸异常,从而造成严重的灾害性事故。为了准确监测空气钻井中的燃爆异常,有效规避井下作业风险,以准噶尔盆地一口评价井在空气钻井过程中产生的燃爆异常为例,对录井资料(岩性、工程参数、气测数据等)进行分析,从录井角度加强对空气钻井条件下发生燃爆异常的认知,并提出了监测、控制燃爆异常发生的对策。     

长25-29井卡钻事故的处理

长２５－２９井在完井阶段通井过程中发生粘附卡钻事故，在处理卡钻过程中又发生卡套铣筒、井漏、溢流等事故及复杂情况。通过对井下情况的认真分析，采取先堵漏后循环再解卡的处理方案，顺利地解除了该次卡钻事故，大大地减少了经济损失。     

空气钻井燃爆灭火阀的研制及其在普光气田的应用

空气钻井有效地提高了机械钻速、缩短了钻井周期,但其最大的问题之一就是井下燃爆问题。为了解决空气钻井在钻遇油气层时,发生井下燃爆,造成埋钻具、井眼报废等复杂情况,基于阻断氧气使火熄灭的思路研制出了一种低熔点合金制造的井下工具--空气钻井燃爆灭火阀。该灭火阀连接在钻头上方,一旦环空着火爆炸,温度升高,低熔点合金就会熔化,关闭阀门,切断气源使火熄灭,制止事态的进一步扩大;还开发了空气钻井防燃爆监测系统,可实时监测返出气体组分的变化和井下燃爆隐患,以确保空气钻井安全、实现快速钻进。     

水平井卡钻事故燃爆切割处理方法分析

随着大庆油气田开发进入中后期,在水平井钻井过程中,由于地层和泥浆等原因,井下作业事故尤其是卡钻事故多发。大庆油田某区块施工一口水平井,完钻起钻中途多次遇卡,通过倒划眼、泡油、倒扣等一系列处理方法未能解决,决定下划至井底,实施燃爆切割作业。由井下作业分公司应用连续油管投送切割弹,在钻杆内实施爆炸切割,在同一井深实施爆炸切割两次,均未炸开。虽然此次燃爆切割作业未成功,但对以后实施燃爆切割工艺处理卡钻事故仍具有一定指导意义。     

空气钻井携岩及防燃爆最小注气量计算方法

空气钻井是一种特殊的欠平衡钻井方式,当钻遇气层时,天然气就会侵入井内与空气混合,在井下高温高压的环境下极易发生燃爆。注入的空气量既要能有效地携带岩屑,又要能防止井下燃爆。针对空气钻井中确定最小注气量的难题,根据修正的Angel模型,应用最小动能法和最小速度法,建立了携带岩屑的最小注气量方程;根据气侵速度和甲烷在井下的燃爆极限,通过控制甲烷的体积浓度,得出了防止燃爆最小注气量的计算方法;通过计算机编程,对川中某气田空气钻井的最小注气量进行了计算,其结果与实际作业中的最小注气量数据非常吻合。     

胜利油田研制成功空气可循环泡沫钻井液

在空气钻井的过程中，若地层出水，会把空气钻井形成的粉尘凝结，糊在井壁上，造成扭矩增加、局部过热、井壁岩石出现裂缝，吸水膨胀后造成井壁坍塌或卡钻，不得不改用常规钻井液进行钻进，从而大大降低钻井速度。为此，胜利油田研制出了空气可循环泡沫钻井液。其原理是利用发泡剂和高压空气产生均匀高速的泡沫到井下，携带岩屑和地层水回到地面，避免了岩屑凝结和井壁吸水膨胀导致的卡钻事故。     

空气钻井随钻信息处理方法研究

为了保障空气钻井的正常钻进和井场安全,设计了基于无线通讯和总线技术的空气钻井随钻信息监测系统,建立了井下燃爆检测数学模型。系统采用工业级无线数据发送接收模块实现工业计算机和数据采集模块的数据交互,下位机通过485工业控制总线连接数据检测模块,通过无线传输模块实现现场数据的被动查询;上位机检测软件采用多传感器数据融合技术进行数据处理,有效地消除了信息模糊性和传感器不稳定对系统的影响。现场应用表明,系统能够及时发现油气层和预防可燃、有毒气体的泄漏,可进行井下出水、卡钻等事故的判别。     

井下燃爆监测技术在气体钻井中的应用

气体钻井具有保护油气储层，机械钻速高，防漏、治漏效果好，防水敏垮塌，成本低等优点，因而应用越来越广泛。但天然气和原油等烃类物质与含氧气体混合后，在其混合浓度达到燃爆范围并有燃爆条件时，井下就可能出现燃爆，会造成井下复杂事故，影响气体钻井的安全性。尤其是近年来，气体钻井技术应用于非储层的长井段钻井提速，在缩短建井周期方面，钻遇小油气层的几率增大，发生井下燃爆的可能性也增加。利用井下燃爆监测技术，扩大气体钻井技术的应用范围、提高气体钻井效率是气体钻井技术的重要研究课题。基于对气体钻井过程中井下燃爆机理和方式的分析，采用西南石油大学欠平衡钻井技术研究室研发的多功能气体检测仪，对返出气体的成分、温度和压力的连续在线监测，可及时发现井下燃爆迹象，避免井下复杂事故的发生，为进一步完善气体钻井技术提供了有力的技术保证。     

气体钻井随钻安全风险识别与监控

气体钻井对地质条件有较为苛刻的要求,地层失稳、产水、钻具失效以及井下燃爆等均有可能导致气体钻井失败,因此随钻井下风险识别及监测对于保障气体钻井安全具有重要意义。为此,提出将理论分析和现场案例相结合,总结气体钻井过程中井壁失稳、产水、产气、井下燃爆、钻柱失效等主要风险发生时的工况参数表征,建立风险发生与对应工况参数变化的关系模型,开发自动化分析平台对工况参数变化进行分析,以判断发生的风险类型。基于已有的地面监测技术,研发了地面—井下参数监测系统,用测量短接实时监测井下温度、压力、湿度以及钻具振动等参数,并通过中继短接传输到地面,可以更快速、准确地获知井下各项参数的变化情况。将关系模型、分析平台以及监测系统相结合,形成了气体钻井随钻安全风险辨识方法。在新疆塔里木盆地开展的现场试验结果表明,该方法能够快速反映出气体钻井各项参数的变化情况,准确判断井下发生的风险类型,可有效降低气体钻井安全风险,提高气体钻井效率。     

空气钻井中钻具腐蚀与控制分析

在空气钻井中，井下流体多属气、液（含盐地层水、外加液体添加剂）、固（钻屑、砂子）多相混合流动的复杂状态，腐蚀性强。此外，还有地层砂子和钻屑对钻具的磨蚀和冲蚀。钻具腐蚀直接影响到钻井施工的进度和经济效益。对空气钻井中影响钻具腐蚀的主要因素和腐蚀机理进行了深入研究成果，结合现场实践和国内外有关研究成果，提出如下控制空气钻井操作中产生腐蚀的方法：通过开钻前分析，一旦证实潜在的腐蚀危险，应考虑结合机械和化学的方法来进行缓蚀；氮气产生装置在减少氧气浓度方面非常有效。建议在充气钻井过程中使用化学缓蚀剂。利用腐蚀试片和监测，同时结合专为高含氧环境设计的化学缓蚀剂组合，可减轻对钻具的腐蚀。     

充气泡沫气体钻井工艺技术

对于油气藏和地层压力系数小于1的井，无论是钻井还是修井一般均采用充气、泡沫、气体等工艺技术措施，降低井内压力，达到保护油气层和解决井漏的目的，并在油气层井段采用柴油机尾气工艺技术完成防止井下燃爆的任务。通过多口井的试验和现场应用表明．充气泡沫气体钻井施工技术，可以开采产层压力系数为1．0～0．3的低压油气井和枯竭性油气井，增大了石油天然气的可开采范围，有效地保护了油气层，具有实用性和可操作性；该工艺技术对一些适合空气、泡沫钻井的井漏井，达到了常规钻井液钻井和堵漏技术无法达到的效果，缩短了钻井周期，降低了井漏复杂井的钻井综合成本。     

空气钻井安全监控系统研制

气体钻井较常规钻井工艺在提高机械钻速、保护储集层、减少或避免井漏等方面具有明显优势,但也面临着井下燃爆等问题。针对目前在用的多数综合录井仪没有适用于气体钻井的软硬件系统,设计了一套空气钻井安全监控系统。现场初步试验结果表明．该系统运行平稳,气体灵敏度和精度均达到了设计要求．应用该系统在线检测钻井过程中的气体成分,结合综合录井仪输出的信息。可以及时监测井下燃爆等异常现象,为气体钻井施工提供安全保障。     

欠平衡井底压力采集系统的研制与应用

在欠平衡钻井、空气或泡沫钻井中,当钻井液含有多相流时会出现井底压力不清楚、地层压力预测误差较大、欠平衡井底负压值控制不准确等问题。通过在三开欠平衡井段的现场试验,实测出钻井过程中在井底存在多相流时的井底压力,发现理论计算误差在10%左右,在有气侵的情况下误差高达13%,为此,提出一种利用实测井底压力准确计算地层压力的新方法,完井实测地层压力证明了该理论计算的准确性。它能准确计算出井底负压值以及环空钻井液平均密度的大小,合理确定后续欠平衡钻井的钻井液密度,从而发展和完善了欠平衡钻井井底压力控制技术,实现了欠平衡钻井数据采集分析的定量化、标准化和自动化。     

LG地区氮气钻井实践与认识

在LG地区高研磨性含气层段的须家河组实施氮气钻井是提高机械钻速,保护油气层,有效避免燃爆事故的发生, 促进该地区勘探开发进程的关键。为此,在多口氮气钻井实践的基础上,总结了在该层段运用氮气钻井时的设备配套、施工技术难点与处理对策：①在钻井过程中要控制钻时钻进（大于5 min/m）,防止沉砂卡钻;②出现挂卡严重时,控制上提钻具吨位活动钻具,保持循环,待环空循环通道畅通后再调整钻具活动范围,直至解卡。上三叠统须家河组氮气钻井的成功实施,表明氮气钻井提高了机械钻速,也解决了含气层段空气钻井的燃爆问题。