随钻监测技术在气体钻井中的应用

气体钻井是近年来兴起的一种实用钻井技术,具有保护油气产层、提高钻速、缩短建井周期及处理井漏事故等优点,应用范围越来越广泛。与常规钻井液钻井相比,气体钻井是单向循环,使用气体作为循环介质来携带岩屑、清洗井眼,使得现有录井监测系统还不能满足气体钻井现场参数监测需要,易出现钻具失效、井下燃爆、地层出水及井壁坍塌等复杂钻井问题,影响气体钻井的安全性。基于井下燃爆理论和监测监控系统技术,开展了随钻监测基本原理研究,形成了UBD气体监测系统及分析技术;通过在多口井气体钻井现场服务,验证了气体监测系统及分析技术的合理性和实用性,为安全顺利实施气体钻井提供了有力的技术支持。     

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。     

空气钻井井下燃爆事例分析

空气钻井在提高钻速、解决恶性井漏、保护油气层等方面具有优势，因而应用越来越广泛。但在空气钻井过程中若钻遇伴有可燃气体（如天然气﹑石油等烃类物质）的地层时，空气与其混合后若继续钻井则井下极易达到燃爆条件，在滤饼环﹑钻柱摩擦等条件刺激下就会引起井下燃爆，进而引发卡钻事故。以某井的燃爆卡钻事故为例，分析了其燃爆的主要原因，并采用加强空气钻井过程中的录井监测、注入惰性气体等方法来避免井下燃爆事故的发生。     

气体钻井井下复杂情况分析及预防

气体钻井是一种特殊的欠平衡钻井方式,也是一种钻井效率比较高的技术手段,其优势主要表现在提高机械钻速、减少井下复杂事故的发生、延长钻头寿命等方面。为了保证气体钻井安全,对气体钻井过程中可能出现的井下复杂情况进行分析,并以川东北地区实际施工过程中出现的事故为实例,列出了气体钻井中易出现的井下燃爆、井下下钻、井壁倾斜等导致井下复杂情况的因素,得出了相应的预防措施,确保气体钻井施工安全。     

气体钻井技术在七北101井的应用与研究

川渝地区的深探井，由于井眼尺寸大，地层复杂，钻井机械钻速低，钻井周期长而且极易发生断钻具等井下复杂事故，严重制约了川渝地区的天然气勘探开发进程，如何提高钻井速度一直是川渝地区钻井工作的一个难题。在七北101井的钻井过程中，选择了适当的井段进行气体钻井技术试验研究，研究表明，采用这一技术可大幅地提高钻井速度，钻井机械钻速提高了3~15倍。还可保证井下安全，减少井漏和断钻具等井下复杂事故。     

川西地区高压天然气深井钻井完井技术

川西地区天然气储层埋藏深，纵向上普遍存在多个产层和异常高压气层，钻井过程中易出现井喷、井漏、井眼坍塌、卡钻等井下事故和复杂情况。针对复杂的地质条件，开展了技术攻关和现场试验，逐渐形成了包括深井井身结构设计、深井钻井液技术、储层保护技术、高压井控技术、深井长裸眼井段固井技术的深井配套钻井完并技术，并试验应用了包括螺杆钻具＋PDC钻头、深井PDC钻头、旋冲钻井技术、涡轮钻具等提高深井钻井速度的新技术、新工具。近年来，该地区高压天然气深井钻井速度、固井质量不断提高，井下事故及复杂情况不断减少，未出现井喷失控的重大事故，加快了该地区天然气勘探开发速度。     

气体钻井井下燃爆界限快速测量装置的研制与试验

为解决气体钻井中井下燃爆的问题，研制了一种现场快速直接测定地层烃类气体燃爆界限的装置，并给出了该装置的测试方法。快速测量试验结果发现，该测试装置可在不同压力、温度和混合气体体积分数条件下准确测量地层烃类气体的燃爆界限，得出当前地层烃类气体的燃爆范围，预防井下燃爆的发生。同时，在以甲烷气体为对象的试验中，用0.1 MPa压力下的测量结果验证了该装置的有效性，并揭示了温度和压力对井下燃爆的影响规律。研究认为，气体钻井井下燃爆界限测量装置为气体钻井中的井下燃爆问题提供了一种有效的预防手段，可有效保证井下安全，应用前景广阔。      

氮气钻井技术在普光202-1井的应用

空气钻井技术可以大幅度提高坚硬地层的钻井速度,但应用在产层时容易造成井下燃爆,致使钻具损坏。分析了井下燃爆发生的原因后,提出使用氮气钻井技术是解决井下燃爆问题的最简单、最普遍的方法。介绍了氮气钻井施工所需要的空压机、制氮机、增压机、旋转防喷器等设备及其功能;通过普光202-1井的氮气钻井试验,分析了该井的施工工艺、流程及施工过程。氮气钻井技术的成功应用表明:氮气钻井不仅有效解决了井下燃爆问题,提高了机械钻速(5倍以上),还减少了钻头使用数量,提高了钻井时效,具有良好的应用前景。     

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。     

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。     

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。     

气体钻井井斜控制技术与应用

川渝地区的深探井,由于初次开钻井眼尺寸大,地层复杂,钻井机械钻速极低,不仅钻井周期长且极易发生断钻具、恶性井漏等井下复杂事故。如何提高钻井速度一直是该区钻井工作的一道难题。为此,总结了近几年来气体钻井的现场实践经验,结果发现：①采用气体钻井技术能够显著地提高钻井速度,钻井机械钻速可以提高3～15倍;②采用常规的牙轮钻头钻井容易发生井斜,虽然采用恰当的钻井参数能有效地控制井斜,但增加了气体钻井的难度,而且钻井速度会明显降低;③采用空气锤不仅能够保证良好的井身质量,而且能保持较高的机械钻速。通过几口井的试验研究已形成了有效地控制井斜的工艺技术和方法,大大提高了钻井效率,节约了钻井成本。     

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。     

空气钻井过程中井下复杂问题处理方法

空气钻井作为既能提高钻速又能有效保护储层的欠平衡钻井技术越来越受到广泛的青睐。近年来国内空气钻井数量逐年递增,通过实施空气钻井发现了很多非常规的油气资源。在油气资源勘探开发过程中,实施空气钻井作业虽然有利,但是空气钻井的制约因素也不容忽视。随着石油行业对空气钻井的不断重视,同时使得空气钻井技术也有了迅速提高,但是空气钻井作业过程中地层出水、井壁稳定、含硫地层、井下燃爆等问题仍然是制约空气钻井能否顺利施工的重要因素。文章通过长庆苏里格地区非储层段空气、泡沫钻井实践,分析了空气钻井过程中的复杂情况,同时对井下复杂问题处理过程进行了分析、总结,形成了一套适合长庆苏里格地区空气钻井复杂问题的处理方法。     

塔里木盆地山前巨厚砾石层快速钻井技术

塔里木盆地山前某构造沉积巨厚砾石层,钻井液钻井存在着钻速低、钻头消耗多等问题,而采用空气钻井来提速又面临井斜控制和井眼失稳两大技术难题。为此,在大量试验研究基础上提出了空气钻井的实施技术方案。根据最小动能法判断准则,落实不同条件下的合理注气量;应用连续循环空气钻井技术避免沉砂卡钻,延长钻井进尺,提高钻井时效;基于钻具动力学特性分析,提出空气钻井动力学防斜技术,优选出"弯短节+双扶正器"防斜钻具组合;优配"二强二高一低"(强抑制、强封堵、高防塌性、高润滑性、低滤失)的聚磺-KCl转换用钻井液体系,给出钻井液转换工艺措施。通过在A井现场试验,空气钻井井段最大井斜角仅2.19°,仅用2d时间就顺利完成钻井液转换作业,同比钻井液钻井机械钻速提高3~5倍,节省钻井时间119d,取得良好应用效果,该配套技术的形成可对该区深部天然气勘探钻井提速发挥积极的推动作用。     

气体介质条件下的固井技术

近年来,四川油气田大力推广应用了气体钻井技术,对于大幅度提高机械钻速和避免井漏等钻井复杂情况起到了十分重要的作用。为了避免气体钻井结束后替入钻井液可能引发的井漏、井眼不稳定等复杂情况,缩短钻井周期、降低钻井成本,进一步提高固井质量,在川渝地区探索实践了气体介质条件下339.7 mm表层套管和244.5 mm技术套管共18井次的干井筒固井作业,基本形成了一套气体钻井后干井筒（井眼内为纯气体时的井筒简称为干井筒）固井工艺技术方案与措施。在干井筒固井施工过程中,主要作业环节的工艺技术包括：气体介质条件下井眼准备及下套管技术、非连续液相注水泥技术等,并介绍了防井漏、防井壁失稳、防环空堵塞等技术。实践表明：干井筒固井施工的固井质量明显高于常规固井的质量;注水泥浆施工工程风险小;可消除气体钻井结束后替入钻井液再固井作业可能带来的井下复杂情况。     

压差粘附卡钻的快速解卡工艺技术

在钻井过程中,受地层多变性、钻井设备、仪器仪表自动化程度以及钻井操作技术熟练程度的制约和影响,井下往往会发生各种各样的复杂钻井事故,有的复杂事故会造成钻井成本急剧升高,甚至导致一口井报废。通过对压差粘附卡钻的解卡工艺研究,提出了快速解除压差粘附卡钻的机理和首选处理方法,重点阐述了降压解卡的关键技术、适用条件、相关数据的确定及现场施工方案与措施,对加快油气勘探开发、提高钻井速度、降低钻井成本十分有利。     

长宁页岩气超长水平段水平井钻井完井关键技术

为了解决长宁区块页岩气超长水平段水平井机械钻速低、钻井周期长和井下安全风险高等技术难点,通过理论分析和软件模拟计算,优化了井眼轨道,优选了钻井设备和套管下入方式,并制定了减振提速、防漏堵漏等降低和消减井下安全风险的技术措施,形成了长宁页岩气超长水平段水平井安全高效钻井完井关键技术。该技术在长宁区块3口超长水平段水平井进行了试验,3口井钻井和完井过程中均未发生井下故障,与未应用该技术的邻井相比,机械钻速提高了2.5%,钻井周期缩短了16.9%。这表明,该技术可以解决长宁区块页岩气超长水平段水平井钻井完井存在的技术难点,满足长宁区块安全高效钻井完井需求,可以在该区块进行推广。