气体钻井技术在川东北地区的应用

川东北海相勘探取得重大突破,普光气田是目前四川盆地已发现的最大天然气田,其开发已经纳入国家"十一五"重大工程--川气东送工程,但是常规的钻井液钻井技术不能满足普光气田及川东北工区快速勘探开发的需要,为此,试验、推广应用了气体钻井技术,大幅度提高了普光气田及川东北工区上部陆相地层的钻井速度.气体钻井较常规的钻井液钻井提速效果明显,平均机械钻速提高了3～8倍,单井钻井周期缩短了60～90 d,严重漏失、井斜等复杂问题得到了较好控制,技术经济效益显著,已经成为加快昔光气田及川东北工区开发的核心钻井技术.分析了气体钻井施工中应重点考虑的"十大"问题,详细介绍了川东北地区气体钻井技术的应用情况,并对其与常规钻井液钻井的经济效益进行了对比,指出了气体钻井目前存在的主要问题和攻关方向.     

空气锤及空气钻头在普光气田的应用

普光气田已钻井实践表明，常规钻井液钻井技术机械钻速低，钻井周期长，钻井复杂及事故多，无法满足普光气田开发要求。如何优质、安全、快速钻井成为普光气田勘探开发进程中必须要解决的重大技术难题。为此，对空气锤和空气钻头发展历史进行了简单回顾，介绍了空气锤及空气钻头的结构、使用优点和应用注意事项，重点阐述了空气锤和空气钻头在普光气田的应用效果和出现的问题。实践证明，空气冲击旋转钻井技术是解决普光气田陆相地层钻井难题的有效途径，是加快普光气田开发进程的重要技术，为解决高陡构造防斜打快提供了新思路。     

空气钻井技术在普光气田的应用

普光气田是四川盆地已发现的最大天然气田。普光气田已钻井实践表明,常规钻井液钻井技术机械钻速低,钻井周期长,钻井复杂及事故多,无法满足普光气田开发要求。为了提高钻井速度,缩短钻井周期,加快普光气田的开发进程,在PD-1井、P2-2井、PA-2井、P4-2井、P6-3井等5口井进行了空气钻井试验。文中分析了普光气田进行空气钻井的可行性,介绍了空气钻井技术在普光气田的实践情况,并对空气钻井的效果进行了评价,分析了空气钻井技术在普光气田进一步应用需要重视和解决的问题,并提出了今后的研究方向。     

普光气田钻井技术发展与展望

详细总结了普光气田钻井技术的发展历程,并将该气田钻井技术的发展分为探索、发展和气体钻井3个阶段.在探索阶段重点介绍了普光气田所遇到的钻井难题,在发展阶段重点总结了采用的主要钻井技术,在气体钻井阶段重点阐明了采用气体钻井技术所取得的巨大成就.普光气田钻井勘探开发的历史虽然只有6 a多的时间,但机械钻速由探索阶段的0.99 m/h提高到发展阶段的1.70 m/h,再提高到气体钻井阶段的3.26 m/h,钻井技术的不断进步有力地保障了该气田的开发建设.最后指出了普光气田钻井技术下一步的攻关方向.     

空气、氮气钻井技术在普光气田的应用

由于上三叠统须家河组地层岩石坚硬，钻井速度低，钻井周期长，制约了普光气田开发的步伐。在对普光气田前期空气钻井技术进行总结和经济效益评价的基础上，系统地分析了空气、氮气钻井穿越须家河组地层的安全钻井技术。在普光气田3口开发井中进行了空气、氮气钻井穿越须家河组地层试验，机械钻速提高4～5倍，钻井周期缩短30 d以上。实践表明，空气钻井技术在普光气田须家河组以上地层得到成功应用，取得了良好的效果，成为加快普光气田开发的重要技术。     

普光气田气体钻井钻具失效情况及其规律研究

气体钻井技术不同于常规钻井液钻井,截至2007年,普光气田开展气体钻井现场施工30余井次,在该气田勘探开发建设工程中发挥了重要作用。但是,在气体钻井现场应用中已经暴露出不少问题,其中最大的问题之一就是断钻具事故频繁,多数进行气体钻井施工的井,或多或少地发生过断钻具事故。对普光气田气体钻井的断钻具事故进行统计分析发现,气体钻井钻具失效形式以断为主,牙轮钻头钻井钻具失效频率远高于空气锤钻井;钻杆断口多呈现腐蚀疲劳和应力腐蚀特征,而钻铤断口规则,表现为疲劳断口特征。最后,初步给出了预防气体钻井钻具失效的4项技术对策,并提出今后的攻关研究方向,为今后的理论研究和现场试验有较好的实际指导作用。     

提高普光气田开发井钻井速度的技术研究

普光气田气井在钻井过程中存在钻速低、易井漏、易井斜等技术难题,为此,中原油田开展了提高开发井钻井速度的技术攻关,逐步形成了上部陆相地层气体钻井技术、深部海相地层"螺杆+PDC钻头"复合钻井技术和减少井下复杂情况的凝胶聚合物承压堵漏技术等配套钻井技术.在该气田25口开发井的现场应用表明,气体钻井技术大幅度提高了上部陆相地层的机械钻速,是常规钻井技术机械钻速的3～8倍;复合钻井技术大幅度提高了深部海相地层的机械钻速,是常规钻井技术机械钻速的2～3倍;凝胶聚合物承压堵漏技术为普光气田的安全钻井和完井提供了保障.详细介绍了气体钻井技术、复合钻井技术和承压堵漏技术等在普光气田开发井钻井中的应用效果.     

提高川东北及普光气田钻井速度配套技术

川东北及普光气田面临喷、漏、塌、卡、斜、硬、毒等七种“世界级”钻井难题。如何实现安全、优质、高效、快速钻井从而加快川东北及普光气田勘探开发进程是钻井工程面临的一个难题。试验、推广应用了气体钻井、垂直钻井、复合钻井等新技术新工艺，并不断在实践中完善总结，形成了一套适合普光气田及川东北地质特点的钻井综合配套技术，大幅度的加快了川东北勘探及普光气田开发步伐，实现了预期的目标。普光气田开发井钻井周期由探井阶段的约10个月降到约7个月，缩短了31．82％，机械钻速由探井阶段的1．70m／h提高到3．26m／h，提高了91．76％。气体钻井、复合钻井已经成为提速川东北及普光气田勘探开发的核心技术，值得进一步推广应用。     

普光气田陆相地层气体钻井安全技术方法

普光气田开发陆相地层地质条件复杂,千佛崖和须家河组存在着多套高压裂缝性气层,制约着气体钻井的实施和安全。普光区块构造在千佛崖-须家河层段都存在油气显示,在氮气钻进期间该层段的油气显示明显,能够获取更为原始的地层油气显示资料,为勘探开发提供重要的地质数据。为了更好更快的实现开发井的钻井任务,普光气田应用气体钻井穿越须家河防燃爆技术,在18口井成功穿越须家河地层,共完成进尺29348．13m。     

空气、氮气钻井技术在普光气田的应用

川东北普光气田上部陆相地层岩石硬度级别为硬到极硬，可钻性级值总平均约在6级；地层倾角大，介于30°～75°之间，井身质量控制困难；裂缝发育，易漏且漏失井段长。为此，在普光气田推广应用了空气、氮气钻井技术，目前已实施完成9口井，正在实施的有11口井。与使用常规钻井液的钻井工艺相比，第一次开钻平均机械钻速达到7.7 m/h，是使用常规钻井液钻井的2.6倍，钻井周期缩短10～20 d；第二次开钻平均机械钻速达到12.7 m/h，是使用常规钻井液钻井的8倍，钻井周期缩短60～90 d；同时，空气、氮气钻井技术在该气田解决防斜打直、减少地层漏失等问题方面也取得了重大突破。     

空气锤钻井技术在气体钻井中的应用

空气锤钻井是一种低钻压、低转速、高冲击破岩回转钻进技术,它兼容了气体钻井和冲击回转钻井的优势,其机械钻速一般比回转钻井高,是当今解决硬岩钻井难题的一种有效方法。在气体钻井中,空气锤钻井技术解决了不能在打快的前提下控制井斜的难题,是目前最可行最有效的技术。介绍了空气锤结构与工作原理、钻井参数的选取、现场取得的效果和存在的问题等。     

四川油气田气体钻井技术

四川油气田地质情况复杂，长段井漏、恶性井漏时常发生，使得钻井工作的难度大大增加。在四川发展起来的空气泡沫钻井技术和纯空气钻井技术，已成为解决井漏（特别是恶性井漏）最有效的方法之一；四川有很大一部分地区的产层属低渗低压油气藏，采用常规钻井液钻井，容易造成不可逆转的储层伤害，甚至难以发现地下油气资源。为了解决这一难题，在四川研究并发展了欠平衡钻井技术，其中包括天然气钻井、尾气钻井、氮气钻井等技术。特别是近年来，气体钻井的优势在川渝地区的钻井中显现得越来越明显，也越来越受到高度关注。为此，回顾了四川气体钻井技术发展历程，阐述了纯空气钻井、泡沫钻井、氮气和天然气钻井、柴油机尾气钻井、充气钻井和雾化钻井等气体钻井技术在四川的应用现状，分析了四川气体钻井技术发展中遇到的气体钻井井斜、地层出水、钻具失效以及井壁垮塌等问题,以期进一步充分发挥出气体钻井的优势。     

气体钻井应用于致密砂岩气藏开发的思索

致密砂岩气藏是非常重要的非常规油气资源,其储层致密、孔喉细小、黏土改造作用强、强亲水且原始水饱和度低;采用钻井液钻开储层可能造成较为严重损害,且难以解除,严重影响气井产能。气体钻井是保护该类储气层的最有效技术,可以获得高的产能。我国在应用该技术开发致密砂岩气藏中取得较好的效果,但是部分井的效果差,甚至发生井下复杂情况。由于断层、透镜体和裂缝的作用使得气藏非均质性强,为充分发挥气体钻井的优势,应开展气藏精细描述,综合分析储层发育的主控因素,建立高渗富集区分布模式,优选井位和井身轨迹,这是气井高产稳产的物质基础。由于气体钻井与常规钻井有较大差异,需要做好气体钻井的工程可行性论证,气体钻井和完井一体化设计来实现有效保护气层且投产快;并根据其技术特点加强现场组织实施工作,以达到在安全顺利条件下获得高产气量。     

气体钻井注气量计算方法研究进展

气体钻井过程所需注气量是关系到气体钻井成败的重要参数。目前计算气体钻井所需注气量的3种方法各有不足,根据这些方法得出的计算结果与现实情况都有差异,有时差异还很大。为了准确计算气体钻井所需注气量,应对影响气体钻井注气量的因素进行深入研究并对现有计算方法进行改进。经过对现有方法的分析,建议应从以下几个方面进行深入研究：①建立准确计算气体钻井时环空流体温度的模型以确定温度对注气量的影响;②应用气液两相流理论分析气体携水能力,以确定地层出水时气体钻井所需注气量;③钻屑直径对气体钻井所需注气量的影响;④气体钻井所需注气量与井斜角的关系;⑤对“关键点”处钻具外形进行优化设计以改善该处气体的携岩能力。     

欠平衡钻井技术在南翼山E32凝析气藏中的应用

针对南翼山E32凝析气藏的地层特点,提出采用欠平衡钻井解决该地层的钻井问题,减少产层损害。论述了欠平衡钻井有关参数的确定和设计原则,并以南12井为例,对南翼山E32凝析气藏地层的欠平衡钻井设计及现场施工(包括所用设备、钻井参数、钻井液性能等)情况进行了描述,说明欠平衡钻井的技术特点和应用效果。该井的钻井实践表明,平衡钻井技术能有效保护油气层,减少了井下复杂情况的发生,有利于提高机械钻速并降低钻井成本,是凝析气藏复杂地层钻井的一项重要新技术,值得推广应用。     

海洋深水钻井油基钻井液气体溶解度计算

在深水钻井过程中,泥线上、下井筒温度差异较大,受温度、压力的影响,气体会溶解于钻井液中,也会从钻井液中逸出,气体在环空中存在的状态对环空压力的影响较大。为此,以天然气在水和油中的溶解度计算模型为基础,建立了气体在水基钻井液和油基钻井液中的溶解度计算理论模型,分析了深水环境下气体在水基钻井液和油基钻井液中的溶解度随温度、压力的变化。计算结果表明,随着压力的增加,气体在水基和油基钻井液中的溶解度随之增加; 随着温度的增加,气体在水基和油基钻井液中的溶解度减小。在相同条件下,油基钻井液气体溶解度远大于水基钻井液气体溶解度。     

定向井气体钻井新技术

气体钻井目前在国内已得到了较多应用,具有有效提高机械钻速、防治地层严重漏失、保护油气层等优势;并在多个油气区块取得重大发现。为了扩大气体钻井的应用范围,更大地发挥现有各种先进技术在低渗油气藏开发中的效益,将气体钻井技术应用于定向井和水平井钻井是未来技术的发展方向。为此,需要进行科研攻关,解决气体钻水平井技术中存在的技术难题。文章针对这些难题介绍了目前已有的新工具和新方法。     

高温高压下水平井钻井中的气体扩散研究

使用油基钻井液的过平衡钻井中，气体扩散进入井内是气体进入井内的途径之一。在等温等压条件下，储层中甲烷扩散进入储层内井眼段的气体量与甲烷在钻井液中的溶解度、区域内分子扩散系数、储层特性、内外滤饼厚度及扩散时间等因素有关。文章以使用油基钻井液进行的钻井作业为研究对象，对82 ℃（43 MPa）温压条件下的气藏进行了相态计算，并计算了钻井液静置期间的气体扩散。为了使计算更为符合客观实际，把储层内井眼段的气体扩散区域划分为环空钻井液区、外滤饼区、内滤饼区、滤液滞留区，根据各区的不同参数，对钻井停顿期间储层中天然气经过滤液滞留区、内滤饼区、外滤饼区后进入环空区的扩散量进行了计算，采用有限元方法进行了数值求解。计算表明，所选取的时间窗口中扩散量随时间增长而增长，有效扩散系数对甲烷的扩散量敏感度较高。改善分子扩散系数、孔隙度和曲折度的精度可以有效提高气体扩散的预测精度。     

气体钻井钻具失效预防技术研究与应用

气体钻井中钻具失效频率明显高于钻井液钻井。失效钻具检验与分析表明,钻具失效类型为疲劳或腐蚀疲劳,钻具腐蚀类型为氧腐蚀。钻具失效的主要原因是：氧腐蚀与冲蚀、钻具疲劳（由钻柱反转、钻柱纵向振动、井眼弯曲引起）、钻具带伤工作、钻铤螺纹连接弯曲强度比不足等。空气锤冲旋钻井技术、钻柱防共振技术、加强钻具探伤及使用新钻具等能够有效预防和减少钻具失效。特别是牙轮气体钻井中,利用钻柱振动分析软件优选钻具组合和转速来避免钻柱共振以及及时对钻具进行探伤非常重要。这些措施已经成功应用于普光及周边区块,与2006年相比,2007年度、2008年度钻具失效频率分别降低37．7％和57．5％。此外,建议加强钻杆管体探伤、空气螺杆复合钻井技术、防涡动稳定器、选用API螺纹钻铤、钻柱振动监测与钻井参数优选相结合等方面进行综合研究和实施来全面预防钻具失效。     

浅谈气体钻井需要关注的问题

气体钻井是利用气体代替钻井液作为循环流动介质进行的钻井作业,气体具有密度低、黏度低、对井筒施加压力低的特点。气体钻井的优点有:钻井效率高、有效保护油气层、防止井漏和黏附卡钻。为充分发挥其优势,在气体钻井与常规钻井对比的基础上,从设计、烘干井壁、钻进、接单根等方面分析气体钻井需要关注的问题,得到关键点有:筛选适合气体钻井的井段,确定合理的注气量,并做好配套设计工作;好的钻具组合和匹配的钻进参数是提高钻井效率的基础,同时做好烘干井壁等配套工作;准确判断异常情况,迅速采取合理的技术措施,顺利实施钻井液转换,这是保障气体钻井成果的关键所在。