气体钻井的循环流体转换工艺配套技术

针对气体钻井工艺技术应用过程中存在的不足之处,讨论了关于气体钻井循环流体转换工艺的配套技术问题.论述了由气基流体转化为气体型流体、由气体型流体转换为水基钻井液、气基流体直接转换为水基钻井液的工艺配套技术,以及替浆后的水基钻井液性能维护处理等工艺技术.介绍了七北101井、东升1井气体钻井后钻井液体系转化工艺的现场应用情况.     

气体钻井转换钻井液井壁稳定技术

气体钻井可以提高机械钻速、预防井漏,川东北地区上部陆相地层采用该技术钻进,加快了施工速度,大大缩短了钻井周期.但在气体钻井结束,转换为钻井液钻进后经常出现井壁失稳问题.分析了川东北地区气液转换过程中井壁失稳的原因,主要是该地区复杂的地质特点、干燥井壁吸水和钻井液冲刷.针对干燥井壁吸水,提出以润湿反转剂作为前置液的技术措施;针对该地区的地质特点和钻井液冲刷制定了符合川东北地质特点的气液转换施工工艺.在P204-2井和其他井的应用结果表明,以润湿反转剂作为前置液的技术措施和制定的气液转换施工工艺能减少由气液转换井壁失稳造成的井下复杂情况,避免恶性钻井事故的发生.     

元坝地区油基前置液气液转换技术

气体钻井是目前元坝地区陆相地层提高钻速的重要手段之一.但在气体钻井结束转换为钻井液钻进后常出现井壁失稳、井漏问题.采用水基润湿反转剂解决了部分井井壁失稳问题,但由于工程和地质原因影响,仍有部分复杂井出现垮塌、划眼时间长以及井漏等复杂情况.在分析元坝地区气液转换过程中井壁失稳原因的基础上,研制出一套以油基润湿反转剂、油溶性乳化沥青以及柴油作为油基前置液,配合堵漏钻井液挤堵的气液转换施工工艺技术,并根据井壁稳定情况提出了2种不同的气液转换方式.在YB204-1H井和其他井的应用结果表明,油基前置液气液转换技术能预防井壁失稳和漏失发生,减少转换钻井液钻进后划眼时间,缩短非生产时间.     

砾石层气体钻井气液转换工艺技术与应用

基于砾石层地质特征,开展了砾石层气体钻井后转换过程中钻井液对井壁伤害机理分析,得出砾石层钻井液转换时易发生井塌、井漏及携砂困难等问题。文章通过室内实验,优配出"二强二高一低"聚磺-KCl混油钻井液及配套的特殊前置液、特殊堵漏浆及高黏切高密度钻井液,提出不同工况条件下的气液转换工艺措施,形成了适合砾石层地质特点的钻井液转换工艺技术,通过在A井现场应用,气液转换期间未发生井塌、井漏等复杂,用时仅0.4 d,取得良好应用效果。     

气体钻井后气液转换新工艺

为了解决气体钻井后气液转换过程中容易出现的地层水化剥蚀、井壁坍塌、钻井液漏失等问题,对气体钻井后的气液转换工艺进行了研究。分析了3种常规气液转换工艺存在的风险,根据井壁润湿反转理论,在井壁上喷淋润湿反转剂使其形成亲油状态,保护井壁不坍塌;在注入钻井液前先将钻头提至上一层套管内,然后旋转钻头喷淋润湿反转剂,对井壁进行润湿反转处理;最后将钻头下到井底,边慢速起钻边小排量注入钻井液。在元坝区块元页 HF-1 井的应用表明,转换时间仅为常规气液转换工艺的47%,润湿反转剂消耗量仅为常规气液转换工艺的13%,整个过程无井下故障发生。这说明该气液转换新工艺是一种安全、简易、经济有效的气液转换工艺,可为气体钻井后气液转换提供新的技术支持。      

川东地区高峰场区块气体钻井后的钻井液转换工艺

气体钻井技术近年来在川东地区高峰场区块应用较为广泛,但在气体钻井之后的后续钻进中,容易因钻井液性能不匹配或钻井液转换工艺不完善造成井壁不稳定等复杂事故。为此,对气体钻井后替换钻井液获得良好效果的峰003-6井的成功经验进行了分析总结,并得出以下认识：①当遇到地层大量出水或钻遇含有塑性石膏地层,出现不利于气体钻井的因素以及工程技术要求等原因不能继续用气体进行钻井时,需要由气体钻井转换为常规水基钻井液钻井;②进行水基钻井液转换时,必须优选钻井液密度,高峰场区块替入钻井液密度参考密度值在1.17～1.25 g/cm³较为合理;③气体钻井后替换的水基钻井液,其性能还需特别考虑具有良好的抑制性能、滤失造壁性、封堵性、流变性和抗下部膏盐层污染能力;④根据空气钻井后钻井液需达到的性能,推荐使用聚磺钻井液体系;⑤峰003-6井钻井液替换时先采用聚磺钻井液加随钻堵漏剂和复合堵漏剂的桥浆作为前置液浆,以降低失水和井漏程度,替入钻井液后及时按进尺量和钻井液消耗量补足沥青类防塌剂和大小分子聚合物复配胶液。该转换工艺可为同类地区气体钻井的后续措施提供指导。     

气体钻井快速转换为常规钻井的钻井液技术

气体钻井与常规钻井液钻井相比具有速度快、周期短、综合成本低等优点,但气体钻井结束后井眼在由气体介质转换成液体介质过程中,由于转换的钻井液性能不适应干燥的井下条件、转换工艺技术不合理,易出现复杂情况或事故,使得转换时间长,气体钻井优势没有充分体现出来。为解决气体钻井结束后转换成钻井液钻井的井壁稳定、井眼畅通和防塌等问题,在总结多年气体钻井现场实践经验的基础上,提出了气体钻井后转换为钻井液体系和气液转换工艺及井眼清洁的工艺技术措施。     

海上钻井井控期间液气分离器处理能力研究

钻井液气分离器是钻井过程中重要的井控设备，如果使用不当导致可燃气体到达平台，将威胁人员及设备的安全。针对目前钻井井喷期间井喷最大流量主要靠经验来估算，钻井所用分离器主要借鉴油气生产分离器的相关标准等问题，根据多相流理论，给出了钻井井控期间气体和液体的最大流量估算方法；通过对液气分离器的结构和工作原理的研究，考虑分离器的内径和高度、连接管线的尺寸、液封段的高度、钻井液性能、分离器内部气液流速以及分离器的冲蚀，得到钻井井控期间分离器失效的关键因素，指出分离器的失效存在4种形式:钻井液被气体携带排出，气体从排液管排出，钻井液从排气管排出和分离器冲蚀等，结合井喷条件给出了多因素融合的分离器评估方法，以案例的形式给出了老旧分离器改造的措施，保证钻井井控期间分离器的合理安全的使用。     

气体钻井替换过程中保持井壁稳定的对策

针对气体钻井过程中地层出水、扭矩、摩阻过大或起下钻困难、影响钻井安全等复杂情况的发生而不得不转换成常规钻井液钻井的问题,通过对气液转换过程中工作液对井壁稳定的影响机理分析,由此而提出气液转换对钻井液性能要求,提出进行钻井液转换时可考虑先采用较低密度的钻井液,待钻井液在井壁形成滤饼后再提高钻井液密度平衡地层流体,所选用的水基钻井液可以考虑强抑制乳化防塌钻井液、非渗透钻井液、聚硅醇钻井液、设计者钻井液（designermud）、MEG钻井液和聚合物沥青钻井液。     

塔里木博孜区块巨厚砾石层气体钻井实践与认识

塔里木博孜区块沉积巨厚砾石层,机械钻速低、钻头耗用多、钻井周期长是该区块勘探开发提速的一大瓶颈。通过砾石层气体钻井井壁稳定性、防斜打快、沉砂控制及钻井液转换等可行性研究,筛选出适合气体钻井层段,运用阀式连续循环、预弯钟摆钻具组合、气液转换等关键技术,开展了3井次现场应用实践,取得了较好的提速效果,同比钻井液钻井,行程钻速平均提高3.4倍,节省钻头7只以上,单只钻头进尺平均提高3.5倍,初步形成了博孜区块砾石层气体钻井配套工艺技术。     

空气钻井安全钻进特性分析

空气钻井技术被钻井界认为是提高钻井速度、缩短钻井周期的一项实用性技术。与常规钻井液钻井技术相比,空气钻井在提高机械钻速、避免地层伤害、避免地层漏失方面具有明显优势,在控制地层压力、地层流体流入能力等方面存在不足。总结出了影响空气钻井安全钻进的“十大”因素,即井眼清洁、地层出水、井眼稳定、井下着火和爆炸、井斜控制、井控问题、气侵早期监测、钻具的腐蚀及冲蚀、钻具断裂和钻井液转换,并对上述因素进行了详细的分析。普光气田空气钻井实践证明了空气钻井技术的优势,但同时也暴露出一些问题。只有全面理解和掌握了空气钻井技术,才能充分发挥其优势和潜力,加快普光气田及周边区块的勘探开发步伐。     

气体钻井井斜机理研究

气体钻井存在井斜不易控制的难题,其机理尚不明确。应用纵横弯曲BHA(底部钻具组合)分析方法和钻头与地层相互作用模型,根据实钻资料对比分析了气体钻井和钻井液钻井的地层造斜特性,进而探讨了气体钻井的井斜机理。结果表明,与钻井液钻井相比,气体钻井条件下地层造斜力和钻具降斜力都有增加,但地层造斜力增加的幅度更大,这正是气体钻井更容易发生井斜的原因。因此,建议在用气体钻井技术打直井段时,通过调整钻具组合和钻进参数适当增加钻具的降斜力,以提高井身质量。     

空气钻井过程中的钻井液转换

近几年来中国石化集团公司在川东北地区的油气勘探取得了重大突破，但该地区地层可钻性差，机械钻速低，钻井施工周期长，影响了该地区的勘探开发速度。为此，中国石化南方分公司在该地区上部陆相地层采用了空气钻井技术，机械钻速有了很大的提高，但在空气钻井结束时循环介质仍要由空气转换为钻井液，因此钻井液的转换非常关键，钻井液体系的选择、钻井液的配制、钻井液的性能至关重要。介绍了川东北地区上部地层的岩性特点．钻井液技术难点，针对空气钻井的特点选择了合适的钻井液体系，优化了钻井液配方，现场应用表明，所选择的钻井液体系能满足川东北地区空气钻井的后续施工。     

低密度无固相海水钻井液在南海西部D气田的应用

南海西部D气田目前在生产的浅层气藏,属上第三系莺歌海组地层,是中孔中渗的泥岩储层,该地层较复杂,钻进时易发生掉块、井塌、卡钻等井下复杂。在研究储层岩石性质及现有钻井液性能存在问题基础上,提出应提高体系的封堵性能以及抑制性能,措施为:在φ311.1 mm井段原PRG钻井液配方中增加VIS,降低滤液侵入速度,降低钻井液对于井壁的冲刷作用;降低PLUS的含量和增加PF-FLOTROL,降低黏度并增强降滤失性能;在φ215.9 mm井段原PRF钻井液配方中增加Greenseal,形成致密隔离层带,封堵微裂缝和孔喉,降低滤液渗透,延长井壁稳定时间;增加EZCARB的含量并且使用KCl加重,增加抑制性能。评价结果表明,PRG和PRF钻井液具有滤失量低（API滤失量为2.1 mL,高温高压滤失量约为4.3 mL）、流变性好、抑制性强（滚动回收率约为90%）和抗污染能力强（抗盐达10%,抗钙达2%）等特点。在D气田P3H井和D4H井的现场应用表明,使用PRG和PRF钻井液,有效抑制了泥包卡钻、井漏等井下复杂的发生,使用效果良好。      

白音查干区块气体钻井技术研究与应用

气体钻井技术是一种特殊的欠平衡钻井技术,合理使用可以极大地提高钻进时效,降低钻井作业成本。为了加快白音查干区块的勘探开发速度,缩短钻井周期,将气体钻井技术应用于白音查干区块。现场实践表明,气体钻井技术的应用,在硬地层、可钻性差、研磨性强的非储层段,对提高钻井速度及克服复杂情况等,比常规钻井液钻井更有优势。     

高强度空心玻璃微珠低密度水基钻井液室内研究及应用

高强度空心玻璃微珠钻井液作为连续介质具有不可压缩性，避免了气体钻井流体在使用过程中的诸多缺点，其密度可在0．6～1．0kg／L范围内进行调整，适用于低压油藏钻井和欠平衡钻井。室内试验表明，玻璃微珠钻井液具有良好的配伍性、流变性、滤失性和润滑性，并有利于保护储层，具有可回收利用及对测井无影响等气基钻井流体所不具备的优点，虽然微珠本身成本较高，但由于不需要特殊增压设备，相比空气钻井可以降低设备成本，操作更加安全，因而具有广阔的应用前景。从物理特性、配伍性、流变性调整、储层损害评价以及现场应用等方面对该钻井液进行了较全面的综述和分析。     

七里北101井气体钻井提高钻速试验研究

遭遇大段研磨性强、可钻性差的难钻地层,钻井液钻井钻速慢,井下事故频繁,建井周期长,已成为制约深层油气资源有效勘探开发的瓶颈。采用气基流体作为钻井循环介质,通过改变井底应力状态、消除压持效应、降低岩石强度和研磨性、延长钻头寿命和提高井底清洁效率可有效提高钻速。七里北101井采用气体钻井进行提速的试验结果表明,气体钻井可提高钻速1．7～13．3倍,有效减少钻具事故和克服井漏,大幅缩短建井周期;钻前进行井壁稳定性、地层出水和地层出气分析并配套相应的井身结构设计和钻进方案设计,钻进过程进行气体监测和设备工具配套有利于保证气体钻井安全顺利进行。     

油基钻井液环境下的录井方法及实践

油基钻井液以其良好的润滑性、抑制性而在稳定井壁、抑制地层水敏膨胀及快速钻进等方面有独特优势，在越来越多的各种高难度钻井中被采用。油基钻井液对传统录井有较大影响，尤其是岩屑的清洗辨认及油气显示识别。为了消除或减少其影响及干扰因素，得出可靠的录井结论，通过现场反复探索与实践，对油基钻井液条件下不同录井手段进行了有针对性的改进，总结了油气水评价方法。经过对比相关井的测井数据，验证了改进后录井方法的有效性和可靠性，说明对于油基钻井液录井，是能够找到一种有效途径以实现录井目的的。     

维持井壁稳定的充气钻井液密度确定方法研究

随着我国西部和海洋深层天然气勘探开发不断加快、深入，钻井不断遇到高温、高压、气侵环境，受气体侵入的井筒钻井液其密度随温度和压力的变化而变化，这导致常规井壁稳定研究确定的当量静态钻井液密度不能有效地阻止井下井壁坍塌、缩径引起的复杂情况。国内外高温高压条件下钻井液密度计算模型存在着明显的问题：①没有考虑气体在环空中的影响，此时环空中是气液两相流体的流动，不能用单相液体的情况来对待；②井筒温度用地温梯度来代替不合理。为此，在确定有气侵、压耗和温度影响的有效安全钻井液密度时，分析了气液两相钻井流体受井筒压力、温度、气侵量与钻井液密度的相互影响关系，结合地层参数、钻井水力参数和钻柱结构，通过对温度场与压力场的耦合求解，获取了有效安全钻井液密度的下限和上限，计算结果在实际钻井中得到了较为成功地应用。     

泥浆脉冲信号的传输速度研究

依据非常流动原理,提出了泥浆脉冲信号传输速度的计算公式,它涵盖了薄,厚壁管的各种边界条件以及气体和固体含量的耦合影响,对正,负泥浆脉冲信号都适用,符合钻井工程实际.研究表明:泥浆脉冲信号的传输速度对含气量比较敏感;由于固体浓度会影响到流体的密度和压缩性,所以对传输速度也有较大影响.在常规钻井条件下,负脉冲信号的传输速度比正脉冲信号约高出10%.