四川油气田气体钻井技术及应用效果

针对钻速慢、 井漏复杂、 储层易伤害的难题, 近年来研究并试验了气体钻井技术, 形成了干气体、 雾化、 泡沫、 充气钻井四项主体技术, 以及气体钻井地层适应性评价、 气体钻井优化设计、 井下流体监测和控制、 空气锤钻井、 气体钻井后介质转换、 气体钻井取心、 气体钻水平井、 干井筒下套管固井八项配套技术, 初步实现了气体钻井装备和工具的国产化, 干气体钻井成熟并推广应用。２ ０ ０ ８年以来在川渝等地区开展规模化应用 １ ９ ２井 ２ ９ ６井次, 平均机械钻速１ １  ８ ５ｍ／ ｈ , 为相同条件下钻井液钻井的３～ １ ３倍, 在及时发现和保护油气层、 加快勘探开发进程和解决工程复杂等方面取得显著成果。     

实现致密气高效开发的气体钻井技术

对钻井、完井、压裂都是水基工作液的技术体系,在中国大多数致密砂岩储层中都存在无法回避、无法消除的严重、甚至致命的水锁伤害,从而导致低产低效、甚至开发失败,即便是目前热门的水平井分段压裂技术,也由于水锁伤害而偏于高成本、低效益。目前,气体钻井是彻底消除水锁伤害的唯一方法。文章通过分析致密气地质特征及在勘探开发中的储层伤害,指出了气体钻井技术在致密气勘探开发中的优势,倡导在致密气勘探开发过程中采用气体钻井技术以提高对储层的发现和开发。以塔里木DX1井为范例,展示了气体钻井技术用于致密气的勘探;以四川盆地气体钻直井、斜井、水平井为范例,展示了气体钻井技术用于浅层致密气的开发;以塔里木DB104井为范例,展示了气体钻井技术用于深层致密气的开发。文章最后指出,气体钻井用于致密气的勘探与开发,属于刚刚起步的探索性新技术,尚有诸多技术难题有待解决,尤其是气体钻水平井的配套技术,但这些技术在目前的科技、工业水平下应该是可以解决的,需要的是关注、投入和坚持。     

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.     

Addax OML137区块深水控压钻井技术

Addax OML137区块位于尼日利亚近海,水深约83~496 m,下部井段地层孔隙压力当量密度1.92 g/cm3,破裂压力当量密度2.10 g/cm3,安全密度窗口较窄,约为0.18/cm3。采用常规钻井技术无法钻达目的层,控压钻井技术是针对窄安全密度窗口的有效技术,因此有必要开展控压钻井技术适应性评价与优选,为科学地进行选井、选层、控压方式优选和控压参数设计提供理论依据。文中建立了OML137区块控压钻井适应性评价方法,即“三步法评价体系”,主要包括必要性评价、可行性评价、经济性评价。进行了控压方式和系统优选、建立了控压钻井精细流动模型,提出了深水控压参数设计原则和井底恒压设计方法,根据优选的控压系统进行了设备配套,最后在Asanga-2井进行了应用,为以后的控压施工积累了经验。     

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.     

气体钻井技术发展综述

气体钻井技术就是以气体为主要循环介质的欠平衡钻井技术，主要有纯气体钻井．雾化钻井、泡沫钻井和充气钻井液钻井。气体钻井在国外应用已相当广泛．主要用于加快钻速、发现和保护气层，在低压破碎地层用气体钻井可以解决长段井漏问题。气体钻井首次使用是在19世纪中期，美国犹他州使用空气钻井技术进行钻井。此后，该技术被广泛应用于世界各地油气井（包括煤层气）的钻探和开发上，     

煤层气井气体钻井技术发展现状与展望

煤层气储层的特殊性对煤层气钻井时的储层保护提出了更高的要求。用气体钻井方式开采煤层气是一种有效的保护储层的手段,被国外油田广泛采用。气体钻井方式的选择必须考虑地层的适用性、应用模式、后期完井方式以及经济性。通过对国外煤层气开发中气体钻井的应用情况、煤层特点、气体钻井应用于煤层气的技术模式进行分析,结合我国煤层气特点及气体钻井技术现状,探讨了在我国煤层气开发中开展气体钻井的可行性。     

气体钻井井壁稳定性模型的建立

气体钻井井壁稳定性研究是解决气体钻井适应性评价问题的关键,对促进气体钻井技术推广应用、提高钻井速度、加快油气勘探开发步伐都具有重要意义。借鉴近年来岩石的全应力-应变实验成果和弹塑性分析理论模型的最新成果,考虑岩石材料峰后的应变软化特性、剪切膨胀特性,建立了气体钻井井壁稳定性模型。研究结果表明：气体钻井时井壁围岩可能出现弹性状态、塑性软化状态和塑性残余状态,当岩石处于弹性状态和塑性软化状态时井壁都能够保持稳定;塑性临界状态时井壁围岩恰好达到塑性残余状态,井壁将发生坍塌;岩石峰后的应变软化特性和剪切膨胀特性对塑性临界状态有重要影响。依据井壁围岩是否达到临界塑性状态而不是弹性极限状态来判断井壁稳定性是气体钻井井壁稳定分析模型的特殊之处。该研究结论与现场实际情况较为吻合,对气体钻井适应性评价具有重要的应用价值。     

气体钻井作业面临的风险及控制措施探讨

在气体钻井技术飞速发展的同时,也暴露出了一些作业风险及安全的问题,这些作业风险及安全问题已成为制约气体钻井技术进一步发展的瓶颈。为此,文章运用工艺危害分析方法,详细梳理气体钻井作业中的每一个环节的风险点,制定相应的控制措施,介绍了气体钻井现场作业存在的主要风险及安全问题,包括钻井作业期间存在的井控风险、有毒有害气体泄漏、排砂管线断裂风险、井下燃爆风险及粉尘污染等,提出了相应的控制措施,为气体钻井技术的安全实施提供理论基础和技术指导。     

华北ND1区块气体钻井地层适应性评价

华北地区ND1区块ND101井中深部古近系沙河街组首次采用气体钻井提速,因井壁失稳、地层流体产出及井下燃爆等一系列的难点,严重阻碍了该区块气体钻井的实施。为此,基于气体钻井理论并与现场实践相结合,建立了一套有效的气体钻井适应性评价分析体系,包括气体钻地层井壁稳定评价和产出地层流体影响评价。通过评价产出地层流体对气体钻井壁坍塌、井下燃爆的影响,得到了3个方面重要认识：①快速产出的储层气体降低了近井壁地层孔隙压力,对气体钻井壁稳定更有利,因而,适当提高注气量可保障沙河街组氮气钻井有效进行;②修正的气体钻井井壁稳定分析模型提高了地层产水条件下坍塌压力当量密度预测的精度,可作为合理筛选该地区中下部地层气体钻井井段的依据;③采用邻井测井资料估算地层出水量并计算不同产水量下立管压力的方法,可确定维持气体钻井在一定湿度范围内的相应注气量参数,实钻中可根据立管压力、排砂管线湿度变化判断井下地层出水、出油及井壁干燥情况,及时调整或改变钻井措施。     

用理想点法筛选油气钻井核心技术

21世纪国内油气钻井面临着许多新的挑战,油气钻井核心技术的筛选对于科学合理地制定油气钻井科技发展战略具有重要意义。文中从国内陆上石油发展战略目标出发,建立了一套较为完善的油气钻井核心技术评价指标体系。应用系统工程理论的"理想点"法对油气钻井核心技术进行评价,根据优属度的大小确定各技术的优先顺序。     

哈深斜1井钻井液技术

为了解哈山前缘冲段带二叠系含油气情况,探讨在山前高陡构造钻遇大位移井的可行性,在哈山山前构造带部署了预探井哈深斜1井。为确保哈深斜1井钻探成功,研发了铝胺抑制防塌钻井液体系。评价实验表明,铝胺抑制防塌钻井液体系抑制性及封堵性好,润滑性能强。现场通过合理密度支撑-多元强化抑制-双重封堵防塌-润滑防卡措施,辅助相应的钻井液现场维护处理工艺,解决了高陡地区钻遇大位移井所遭遇的井壁失稳,井眼净化及润滑防卡的难题,顺利钻达目的层,钻井时效比预计提高了10%。     

油气钻井核心技术的筛选方法

钻井是石油勘探开发的基本手段,21世纪我国油气钻井面临着许多新的挑战,油气钻井核心技术的筛选对于科学合理地制定我国油气钻井科技发展战略具有重要意义。从我国陆上石油发展战略目标出发,建立了一套较为完善的定性和定量油气钻井核心技术评价指标体系。在专家调查和大量文献资料调研分析的基础上,应用特尔斐法的基本原理,通过定性分析与定量计算相结合,筛选和预测了今后5～10年支撑我国油气钻井科技发展战略的核心技术。对于定量评价指标体系,指标权重的确定采用权值因子判断法,该方法计算简单、实用。该筛选方法克服了单纯定性分析的不足,有利于实现决策的民主化与科学化。     

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川西致密碎屑岩双重介质气藏具有纵向储集层多、多压力系统,砂体中含多种粘土矿物成份,水敏和硷敏严重;作为导流通道的裂缝压力敏感性强,给保护气层的钻井完井液的评价选择带来难度。针对这一特点,研究采用了钻井液滤饼质量特性评价方法,并结合钻井液体系的伤害评价,室内筛选保护气层的钻井完井液体系。通过对ＣａＣｌ２ —ＫＨｍ 、三磺和两性复合离子聚合物三种低ｐＨ 值、低滤失量的钻井液体系试验评选,确定了适合川西致密碎屑岩双重介质储层的钻井液———两性复合离子体系及其配方。评价试验中,为了消除多次围压的加载、卸载对裂缝岩心渗透率的影响,设计改进了仪器系统,以提高模拟评价结果的可靠程度。     

洛阳盆地T1井钻后地质综合分析与油气解释评价

T1井是洛阳盆地伊川凹陷的一口探井,实际钻探过程于中生界三叠系上统椿树腰组发现了良好的气显示,完井后经过大型压裂改造施工喜获工业气流,结束了河南油田洛阳盆地油气勘探多年久攻不克的局面。基于对该井区三叠系上统谭庄组、椿树腰组和油坊庄组岩性的判别与划分,综合分析谭庄组、椿树腰组生烃、储集、保存条件后认为：生烃条件较好,储集层岩性致密,储渗空间主要为裂缝,谭庄组主要为油显示,椿树腰组主要为气显示,经过地层压裂改造后可获得工业油气流。在此基础上提出了该井区油气层录、测井初步解释评价方法,并以该井椿树腰组气层为例,验证了该解释评价方法的可行性。     

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油气钻井技术的评价对于科学合理地制定我国油气钻井科技发展战略具有重要意义。针对油气钻井技术的特点，建立了油气钻井技术评价指标体系。在此基础上，应用熵权理想点法对油气钻井技术进行了评价。该方法根据信息工程学中的“熵”概念计算熵权，用熵权来修正主观权重从而使权重确定更加合理，然后再结合“理想点法”进行评价。评价结果表明，该方法对于决策者科学合理地制定我国油气钻井发展战略具有重要的意义。     

水平井钻井技术在大牛地气田的应用

随着水平井钻井技术日趋完善与成熟,正不断探索用于低渗透气田的开发研究.分析了应用水平井开发大牛地低渗透气田的钻井技术难点,阐述了水平井钻井技术,包括钻具组合、钻进参数优选、侧钻、井眼轨迹控制、煤层段钻进以及测量设备配套等技术.探索了大牛地气田水平井钻井技术应用的可行性,利用配套的钻井技术在该地区完成了9口水平井的应用,取得了较好的效果,可为同类油气田提供技术参考.     

气体钻井井壁稳定性评价方法分析

由于气体钻井技术在某些方面有着常规钻井液钻井不可比拟的优势，在国内得以大范围地试验应用。但是，作为一项新技术，气体钻井本身具有一定的局限性，其实用范围尚不完全清楚。因此，在现场试验过程中已经暴露出不少问题，井壁稳定性就是其中最为突出的问题之一。在常规钻井液钻井过程中，井筒与地层孔隙压力之间存在正压差，正压差对井壁起到一定的支撑作用，在一定程度上抑制了井壁坍塌，有利于井壁稳定。而在气体钻井中，这种支撑作用并不存在。为此，从气体钻井井壁岩石力学的基础着手，建立了气体钻井条件下井壁稳定性分析的评价方法，并结合实际工程地质特征，对川西特殊复杂地层没有流体产出情况下气体钻井井壁稳定性进行了定量评价，分析评价结果与现场施工情况吻合。     

气体钻井钻柱振动特性及控制措施

为解决气体钻井钻柱频繁失效的实际问题,综合考虑钻柱纵横扭耦合振动,根据气体钻井全井段钻柱系统动力学模型分析了气体钻井钻柱的振动特性,并从减振抑振角度提出了空气锤钻井工艺和采用减振减阻工具两种振动控制措施。以川西某实钻井气体钻进段为例,在利用美国ESSO公司现场数据验证全井段钻柱系统三向耦合振动力学模型可行性与结果可靠性的基础上,量化评价了常规气体钻井和采用振动控制措施气体钻井工艺的钻柱振动特性。对比分析表明,这两种工艺措施的减振抑振效果明显,不仅能够有效减弱气体钻井中下部钻柱的振动强度,而且使上部钻柱的动态应力也大大降低。     

阳离子乳液聚合物钻井液在页岩气井的应用

常规聚合物钻井液在页岩气井钻井过程中易出现各种井下故障。经对页岩气井井下故障和页岩岩心分析研究,决定选择阳离子乳液聚合物钻井液钻进页岩地层。通过室内试验,对阳离子乳液钻井液的常规性能、抑制性、抗岩屑污染能力、润滑性和储层保护性等进行了评价,并在湘页1井和彭页1井进行了现场应用。应用表明,2口井施工过程中无阻卡现象,平均井径扩大率小于8%,钻井液抑制性能、润滑性能、储层保护性能等均满足页岩地层钻井施工要求。应用还表明,阳离子乳液聚合物钻井液可解决页岩地层井壁失稳和储层损害问题,缩短钻井周期,节约钻井液成本。该钻井液的成功应用,为页岩气井的勘探开发提供了宝贵的参考经验,其在页岩气井钻井施工中具有良好的推广应用前景。