国内外气体型钻井流体应用技术的发展状况

气体钻井技术是一项系统工程,是随着欠平衡钻井技术的发展应运而生的,它是欠平衡钻井技术的提高和完善,是钻井工程的进步.采用气体钻井技术主要解决了提高机械钻速、复杂地质条件下的井漏等重大钻井难题,并成为发现低压低产储层、保护油气层、提高油气产量的重要手段.介绍了国内外钻井用气体型流体的分类、应用情况,并对不同钻井条件下气体类型的选择及使用原则进行了研讨.     

气基流体钻井转换工艺研究

气基流体钻井方式主要包括纯气体钻井、雾化钻井、泡沫钻井及充气泥浆钻井等,各钻井方式气液流量、气液比例相差较大,环空流态迥异,对地层的适应性,钻遇复杂事态时的应对措施及处理效果是不同的。本论文在理论分析的基础上,结合大量实践,对气基流体钻遇复杂情况时的钻井转换技术进行了系统剖析,形成了切实有效的解决现场实际问题的工艺措施和方法。另外,论文还对伊朗TABNAK-3井气基流体钻井转换技术进行了介绍。     

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。     

气基流体钻井转换技术研究

气基流体钻井方式主要包括纯气体钻井、雾化钻井、泡沫钻井及充气泥浆钻井等,各钻井方式气液流量、气液比例相差较大,环空流态迥异,对地层的适应性,钻遇复杂事态时的应对措施及处理效果是不同的.在理论分析的基础上,结合大量实践,对气基流体钻遇复杂情况时的钻井转换技术进行了系统剖析,形成了解决现场实际问题的工艺措施和方法.对伊朗TABNAK-3井气基流体钻井转换技术进行了介绍,为同类施工提供借鉴.     

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。     

气体钻井技术用于防漏治漏

在有些潜在性漏失地层,常常很难准确判断漏层位置,如采用常规水基钻井液钻进,往往会出现"有进无出"的全部漏失现象,造成巨大经济损失.如果在这样的地层采用气体钻井技术能有效避免地层漏失,缩短钻井周期,降低钻井成本,如在川渝、胜利油田、长庆油田,吐哈油田、辽河油田等地区,运用气基流体和气体型流体的钻井方式成功解决了常规水基钻井无法解决的防漏、治满问题.介绍了气体钻井技术在防漏治漏方面的应用情况.     

气体钻井转换水基钻井液技术

气体钻井过程中或结束后，可能需要替换为水基钻井液。井眼在转换过程中可能发生井壁失稳、井漏等复杂情况和产生油气层损害。通过分析转换过程，提出了转换原则和对转换流体的要求，介绍了相应的水基流体类型及其转换工艺。     

东泉2井复合井眼欠平衡钻井及气液转换钻井液技术

东泉2井第四系和新近系地层砾石发育,易垮塌;白垩系上部地层膏质泥岩发育,遇水易膨胀币引起井眼缩径、坍塌,石炭系地层压力较低,局部裂缝发育,易漏失。该井三开实施空气泡沫钻井失败后,恢复水基钻井液钻井,其后又为了加快钻井速度,从使用咖311mm钻头改为使用咖215．9mm钻头钻进。施工中井身结构的变化加大,增加了钻井的难度,对钻井液技术也提出了更高的要求。通过一开采用正电胶钻井液,二开使用钾钙基聚磺钻井液,三开使用气液转换钻井液技术,并根据不同的施S-条件,合理调整钻井液性能参数,从而解决了东泉2井岩屑悬浮携带、三开欠平衡钻井和变更井跟结构方案后形成的φ555mm、φ311mm和φ216mm漏斗形井眼的井眼稳定、防漏、防塌等复杂问题,满足了特殊井眼井的施工要求。     

气体钻井完井中气基流体氮气的应用技术

氮气钻井技术是在空气钻井技术发展的基础上发展起来的.在空气钻井过程中,钻遇天然气时容易引起井下燃爆,于是开展了气基流体氮气、气体型流体充氮气以及氮气泡沫流体的研究与应用工作.介绍了氮气钻井完井作业的实施条件、现场制氮的方法及技术要求、气基流体氮气的循环系统以及氮气用于提高机械钻速、保护油气层的应用效果.氮气钻井技术在辽河、四川、吐哈等油田的应用取得了明显的经济效益.     

气基流体钻井装备配套技术

气基流体钻井在提高机械钻速、防漏止漏、发现及保护油气藏等方面的应用越来越广。实践表明,性能优良、应用可靠、配套科学的设备、装置及工具是气基流体钻井顺利实施的基础。对该项技术所需的钻井动力设备及装置、井口控制设备及装置、相关入井工具的性能、原理、特点及现场应用要求进行了探讨及介绍。对空气钻井、氮气钻井、雾化钻井、泡沫钻井及充气钻井液钻井现场所需的设备、装置及仪器的摆放安置、规划布局、配套要求等分别进行了阐述及分析。最后,对气基流体钻井装备配套的发展提出了认识及建议。     

普光气田气体钻井钻井液转换技术

气体钻井能大大提高川东北地区普光气田的钻井速度,但由于陆相地层的不稳定性,在转换钻井液后地层极易发生垮塌,为此引入润湿反转技术和无渗透处理剂,并使用强抑制聚磺防塌钻井液体系。在空气钻后应用较多的钻井液体系主要为聚合物防塌钻井液、聚磺防塌钻井液体系或聚合醇封堵防塌钻井液体系,并在钻井液转化施工中采取了防漏、防塌技术措施,大大改善了井下状况,保证了井下安全。     

松南气田低密度低伤害随钻堵漏钻井液技术

松南气田火成岩储层地层压力低,且裂缝发育,在钻井过程中极易发生井漏,降低钻井时效。针对该地区的地质特征与钻井要求,以钻井液的动速比为指标,优选了疏水缔合型两性离子聚合物PAADDC作为携岩剂;通过滤失造壁性能评价实验和压力穿透测试,优选了PB-1和不同粒径的超细碳酸钙构成的钻井液封堵防塌剂;通过堵漏评价实验,优选了中空弹性橡胶、碳酸钙颗粒和中空弹性微珠作为主要随钻堵漏材料。在此基础上研制了低密度低伤害随钻堵漏钻井液体系,并对其性能进行了综合评价。实验结果表明,该钻井液具有良好的流变性和封堵防塌性,防漏堵漏效果良好,酸化解堵效果显著。在腰平16井的现场应用中,钻井液性能稳定,成功解决了火成岩低压储层井漏影响钻井时效问题,满足了现场钻井施工和储层保护的需要。      

气体钻井转化常规钻井的替入钻井液技术

针对全国大规模推广应用气体钻井技术的情况,详细地分析了气体钻井所形成的井眼条件和替入钻井液时可能发生的井下复杂。气体钻井时,在井眼周围地层岩石应力得到充分释放,形成更多的应力释放缝,加之井壁岩石干燥,没有滤饼保护,当气体钻井完成后替入钻井液时,易引起多种井下复杂。针对替入钻井液后可能发生的井下复杂,提出了气体钻井转化常规钻井的替入钻井液优化配方及现场工艺技术对策,并通过多口井的现场试验,对降低井下复杂,缩短恢复常规钻井的周期见到了明显效果。     

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。      

随钻扩眼对钻井液循环特性的影响

随钻扩眼作业会对钻井液循环特性产生影响,但国内尚缺乏相关研究。针对该问题,基于计算流体力学方法开展数值仿真,研究了直线形刀翼的扩眼直径、刀翼倾斜角两参数对钻井液循环的影响规律。研究结果表明:在扩眼器刀翼切削位置,随着刀翼扩眼直径的增大,钻井液流场的低速区域不断增大,当扩眼直径大于特定值时,流场低速区域将急剧增大;随着刀翼倾斜角的增大,钻井液流场的低速区域呈现出先减小再增大的变化规律;对?215.9 mm(■in)扩眼器的刀翼,最优倾斜角为55°,最优扩眼直径为250 mm。研究结果对于随钻扩眼器刀翼结构参数的设计具有指导意义。     

气基流体天然气在钻井中的应用技术

气基流体天然气钻井技术是在空气钻井技术的基础上,为适应地质条件和工程要求而发展起来的.该技术在川渝地区、长庆油田等天然气气田进行了应用并取得了宝贵经验.气基流体天然气可以在产层井段和含有天然气的油气井中应用,能够在提高钻速的同时有效地防止井下燃爆等复杂问题的发生.通过大量实例介绍,阐明了气基流体天然气作为钻井循环流体在保护产层、防止井下燃爆等方面的突出优点.     

保护油层堵漏钻井液的研究

钻井液在裂缝性油层的漏失。对油层的损害极大，江汉石油学院利用自制的油溶性堵漏剂ＳＰ与ＳＥＰ，研制了两种保护油层的钻井液体系。室内试验与现场应用表明，这两种钻井液体系能对０．２－４．０ｍｍ宽的裂缝实现有效封堵，并且很容易返排油溶解堵。     

深层气钻井完井液技术

针对东濮凹陷天然气藏储层特征,研究了保护天然气储层的钻井完井液体系.该体系表面张力低,滤失量低,流变性和润滑性好,抑制性强,高温下性能稳定,能有效降低水锁和水敏对储层造成的损害.经现场应用保护储层效果显著,钻井完井液性能优良,直接增加了单井油气产量,提高了天然气的勘探开发效率.     

强絮凝钻井液在苏里格气田的试验应用

随着国家环境保护工作的进一步深入,地面泥浆池进行钻井液净化处理的方式将会被彻底取消,这就要求钻井液必须进行罐式循环。为提高罐式循环的钻井液净化效果、维持良好的钻井液性能参数,保障井下施工安全顺利,研制出了适合苏里格气田钻井现场用快速絮凝的强絮凝处理剂,并确定了强絮凝剂钻井液的配方。室内实验表明,在20 s的时间内,该钻井液能快速对浓度为100 kg/m3的膨润土浆进行有效絮凝沉降,使固液分离、实现净化目的,满足了钻井现场罐式循环钻井液净化的需要。该钻井液在S47-8-66H2井进行了现场试验应用,试验井段长1800 m,平均机械钻速为27.42 m/h,与2014年苏里格水平井直井段平均机械钻速23.00 m/h相比,提高了19.22%;该钻井液在罐式循环中成功地实现了良好净化,为苏里格气田钻井现场岩屑不落地的环境保护工作提供了很好的借鉴作用。      

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大张坨地下储气库是以凝析油气藏的砂岩作为储层的，该储层具有压力亏空和孔隙度、渗透率高的特点。因此，钻井时必须根据储层岩性的特点和物性特征，找出对储层造成伤害的因素，有针对性地优化钻井液体系、性能参数和保护措施。实践证明，聚合物、有机硅钻井液体系满足了大张坨地下储气库各个阶段的施工要求，保证了安全快速钻井；钻井液性能稳定、抑制能力强、井壁稳定；采用双项屏蔽保护剂及保护措施，能较好地保护好储层。