天然气钻井井控中的几个关键问题

主要针对目前天然气钻井施上过程中容易忽视的几个关键问题,结合国际钻井的标准做法,从硬件的配套和实际操作方面进行了解释和论述,以提高《标准》在执行过程中关键部分的实施水平,杜绝井喷事故的发生。     

天然气钻井井控技术的发展

国内天然气藏钻井井控技术、装备和规范在20世纪90年代发展到较为完善的水平,主要体现在四川盆地天然气主产区近20年没有发生恶性井喷事故。随着高压高产气藏的勘探开发,水平井和负压钻井等技术的推广应用,现有的井控技术已不能完全适应新形势要求,面临着诸多方面的挑战。为此,从4个方面提出了井控技术今后创新和发展的方向:一是完善井控理论和计算模型,开发先进实用的井筒剖面压力计算软件;二是提高井控装备配套水平,增强设备可靠性;三是研制井筒液面自动测定等仪器,做到及时发现溢流;四是完善闭路压力循环系统装置的研制,提高钻井的压力控制水平。这样,井控技术发展的目标就可以从预防井喷发展到保护油气层、预防资源破坏、预防环境污染和快速低成本地钻井。     

分支井和大位移井钻井技术

分支井和大位移井都有是新概念。早在５０年代，前苏联就已开始钻分支井；而大位移井则更早，始于２０年代。不过，这两项技术的迅速发展以及应用的不断增加却是９０年代的事。本文将介绍近年来国外在分支井和大位移井钻井技术方面的新进展。     

风南8井泡沫钻井实践与认识

为了加快准噶尔盆地乌夏断裂带风南8井的勘探进程,结合该井的地质特点,在二叠系风城组3629.0～4257.07m井段实施了泡沫钻井。泡沫钻井前对风南8井井眼力学稳定性进行了分析;对泡沫钻井井筒流场进行了模拟,优化设计注入参数。根据井筒流场模拟结果和现场施工对泡沫性能的要求,通过室内试验优选泡沫基液配方。风南8井泡沫钻进至井深4257.07m结束,进尺628.07m,机械钻速比常规方式提高4.8倍,并减少了钻头用量,提高了钻井时效,创造了国内陆地泡沫钻进的最深记录,为国内深井应用泡沫钻井技术积累了经验。     

影响含天然气水合物地层井壁稳定的关键因素分析

由于钻井环境恶劣,加之天然气水合物的存在和分解,井壁失稳是含天然气水合物地层钻井时面临的主要难题之一.而影响井壁稳定的关键因素主要有含水合物地层的岩石物理和力学性质、水合物在喾地层中的分解规律特性、钻井液的性能及其与水合物地层间的相互作用.天然气水合特分解是其中的核心因素,据此提出了防止井壁失稳的一些措施,同时认为利用试验和数值模拟对这些因素进行研究,并构建合适的井壁稳定分析数值模型和研制优质的低湿防塌钻井夜体系,将是解决含天然气水合物的地层钻井井壁换稳的有效途径.     

空气泡沫钻井流体井壁稳定性研究

针对空气钻井中遇到地层大量出水时无法钻进、需转化为空气泡沫钻井的情况,优选出了有利于空气泡沫流体钻井时井壁稳定的处理剂GXG、AP-1和WJ-3,形成了一套具有良好井壁稳定性能的空气泡沫钻井流体配方,对该泡沫流体的抑制性、井壁稳定性等性能进行了评价。结果表明,所研究的空气泡沫钻井流体具有强抑制性,页岩回收率达97.4%,页岩膨胀量较清水降低67.1%。该空气泡沫钻井流体能使泡沫在井壁上形成保护膜,阻止水进入地层,有效防止井壁坍塌,井壁稳定效果良好。     

天然气钻井气体回收装置设计探讨

针对天然气钻井没有气体回收设备,采用放空燃烧产生巨大浪费的现象,在调研的基础上确定了天然气钻井气体回收的工艺流程,在理论上建立了回收效率的计算模型,且进行了分离效率的推算。根据国内油田天然气钻井的现状,开发了一种高效、实用的天然气钻井气体回收装置,该装置由旋流分离器、过滤器、沉砂罐、控制阀组等部分组成,其处理量达120m3/min。     

海底天然气水合物分解对海洋钻井安全的影响

为分析天然气水合物分解对海洋钻井安全的影响,根据海底天然气水合物特征,结合天然气水合物分解动力学和热力学条件,研究了不同钻井工况下天然气水合物分解产气规律,估算了天然气水合物分解后的产气量。结果表明,在钻进天然气水合物层过程中,天然气水合物分解产气速率和累计产气量逐渐增大;在天然气水合物饱和度一定的情况下,近井天然气水合物层内的天然气水合物完全分解产气量与井身轴向半径呈平方关系;随着钻井液与天然气水合物层温差增大,天然气水合物分解速率呈指数增长;浅水区钻遇天然气水合物层易导致其分解,随着水深增加或井筒压力增大,天然气水合物分解越来越困难。研究表明,钻穿天然气水合物层时,提高钻进速度可减少天然气水合物分解;钻井过程中应根据钻前预测结果调整钻井液温度和密度来控制天然气水合物分解,同时采取必要的井控措施,以保证在适当的天然气水合物分解产气条件下安全钻进。      

天然气钻井气体回收设备的研制

天然气钻井过程中,井筒返回至地面的携岩天然气直接放燃,这样既浪费能源又污染环境。为了回收井筒返回至地面的携岩天然气,研究了天然气回收工艺,设计了由一级分离器、二级分离器、缓冲罐和过滤器组成的回收设备。一级分离器起预分离的作用,具有分离效率高、防粘壁、防返混的特点;二级分离器利用导叶式旋分管做分离元件。两级分离器能够除净气体中粒径大于7μm的钻屑颗粒。一级和二级分离器均采用液体输送方式进行连续排料。过滤器选用了外层玻璃纤维滤芯加内层金属纤维滤芯的双层复合滤芯,过滤分离效率可达99.8%以上,能够除净气体中粒径大于5μm的钻屑颗粒,可以保证过滤后的气体达到压缩机的进气要求。该回收设备不仅适用于天然气钻井中的携岩天然气回收,同时适用于其他气体钻井过程中携岩气体的净化和回收。     

天然气藏欠平衡水平井钻井技术在HW801井的应用

HW801井是新疆油田第1口采用欠平衡方式实施的天然气藏大位移水平井,也是新疆油田首次部署水平段长达1000 m左右的水平井。长水平段延伸钻进中存在钻具摩阻、扭矩大,井眼净化困难,容易形成岩屑床,轨迹控制效率和精度低,采用液相欠平衡控压钻井作业,如何有效实现井控目标等技术难题。通过优化钻具组合和钻井参数,保证了钻压的有效传递,井眼轨迹平滑;FJQ-245型井下封井器和双节流管汇的合理应用,实现了三开全套欠平衡钻井作业;利用固控设备来控制好钻井液性能,以"净化"保"优化",满足有效携岩的要求。通过解决以上难题,HW801井安全钻进至井深3358 m,其中水平段长1051.92 m,为以后欠平衡大位移水平井钻井提供了成功经验。     

水平3井钻井液技术

水平3井是胜利油田一口重点水平预探井。该井位于埕111井区，钻探目的是了解埕111井区西部石炭系、二叠系及中生界含油气情况，扩大埕科1区块中生界和古生界含油气范围。该井完钻井深为2885m，水平位移为1027m，水平段长为785m。为满足复杂地层水平井钻井和录井需要，水平3井采用聚合醇防塌钻井液，并配合相应的工种技术措施。二开用聚合物、聚合醇控制地层造浆，用铵盐调整钻井液流型，用聚合醇、树脂及PA－1防塌剂降低滤失量；三天在水平段钻进过程中，及时补充聚合物胶液，以保持钻井液性能稳定，防止地层漏失，利用除砂器和离心机，降低钻井液中的固相含量。经现场应用表明，该钻井液性能稳定，抗`温防塌和悬浮携砂能力强、保护油气层效果好，该井共发现油层13套，油层厚度最小为1m，最大达109m，计厚度为228m，获日产油44.19t、日产气2760m^3的工业油气流。     

总结经验教训提高天然气井钻井井控能力

根据多年来一直从事天然气井钻井,特别是天然气井钻井井控技术、油气井抢险灭火技术等技术工作,结合四川油气井灭火公司所收集的近10年来部份钻井严重井喷井、失控(着火)井实例分析得出,当前井控工作应“总结经验教训,提高天然气井、钻井井控能力”。从天然气特点与井控技术,井喷失控的原因分析,排除溢流的压井技术要点,井喷失控着火的处理,对今后井控工作的建议等几个方面,较为全面地阐述了如何提高天然气井钻井井控能力的现场操作技术。     

高压气井CX488井天然气欠平衡压力钻井技术

新场构造沙溪庙组地层压力梯度高达0．015～O．018MPa／m，采用微超平衡压力钻井，在高密度钻井液条件下钻进，不但机械钻速低，还不利于发现和保护油气层。为此，在制定了详尽的完井方案、带压起下钻技术措施、岩屑分离方案和相关的应急措施后，CX488井在钻进沙溪庙组产层段时试验应用了天然气欠平衡压力钻井技术。试验结果表明，在高压地层采用天然气钻井技术可以大幅提高钻井速度，该井平均机械钻速达11．46m／h，与邻井相比机械钻速提高1倍以上。该技术在高压气井CX488井的成功应用为在高压地层应用气体钻井技术积累了经验。     

四川天然气深井钻井主要工程地质问题及对策

四川盆地天然气深井钻井地质条件复杂．由于不能预见的工程地质问题造成实钻与设计的差异并导致严重的钻井复杂与事故，不仅危及钻井安全和地质目标的实现，也严重制约钻井速度的提高，显著增加钻井成本．这是四川天然气深井钻井最突出的矛盾?文中分析了四川天然气深井钻井主要工程地质问题(异常地层压力、井壁不稳定、地层自然造斜和储层伤害等)及其特点，提出了预防和处理主要钻井工程地质问题的措施：在钻井设计和施工作业中做好钻井工程地质问题分析和跟踪评价．特别是处理好四个压力(地层压力、坍塌压力、漏失压力和钻井液柱压力)的关系，是提高设计质量，实现安全顺利钻井的根本保证。钻井工程是特殊的地质工程，建立《钻井工程地质学》这一新的专业基础学科对钻井技术发展和钻井效益的提高都有重要的意义。     

低密高强水泥浆在陕242井的应用

在低压易漏地层钻井完井，一个普遍的问题就是容易压漏低压地层，因此低压易漏地层固井要求降低水泥浆密度，介绍了一种新研制出的能用于封固目的的层的低密高强水泥浆体系，该水泥浆体系引入了一种外掺料（PZW），使漂珠低密度水泥浆具有极好的悬浮稳定性和密性，水泥浆的抗压强度和失水量等性能均满足封固目的层对水泥浆性能的要求。性能评价结果表明，该水泥浆体系密低（1．2－1．6g/cm^3），强度高（24h抗压强度大于14MPa），失水量容易控制，体系稳定，介绍了低密高强水泥浆体系在长庆石油田陕242井欠平衡钻井中的固井作用，测井结果为合格，不合格段约10多米，其余井段声幅都很低，固井质量优。     

天然气钻水平井工艺技术

气体钻井技术与水平井技术的结合使用能最大限度减少对储层的污染,能增大储层暴露面积,是开发低渗油气藏的一项重要技术措施。文中介绍了气体钻水平井存在的主要问题,天然气钻水平井的适用条件,天然气钻水平井钻井工艺流程、准备工作、操作方法、完井电测、完井工艺等。结合广安002-H8-2井实际钻井情况,提出了天然气钻水平井应注意的问题,提出了改进方向。     

长庆小井眼丛式井钻井技术

长庆油田自1998年至2000年进行了小井眼定向井、丛式井钻井技术研究,形成了一套完善的工艺技术。针对小井眼定向井特殊工艺及长庆油田地层、油藏特征,分析了长庆小井眼定向井的井身结构和井身剖面,给出了适合长庆小井眼定向井钻井的设备、工具配套,重点分析了长庆小井眼定向井井眼轨迹控制技术、底部钻具组合力学特性对井斜和方位的影响及小井眼定向井钻头的合理选择,并且对最佳参数配合进行了分析,形成了长庆小井眼定向井、丛式井轨迹有效控制的成套技术。小井眼丛式井能够达到降低浅油层钻井成本的目的,适应当今世界石油的低成本战略要求。     

锦27-平1井施工技术

锦27-平1井是辽河油田自"八五"开展水平井钻采配套技术研究以来,钻井周期最短、成本最低的1口水平井。首次应用带自然伽马的MWD无线随钻测斜仪。造斜段和水平段共用2套钻具组合,2套钻井液体系,2套随钻测斜仪器,轨迹控制精度较高。井深1559.62m,垂深1205.47m,水平段长200.13m,最大井斜95.5°,完井周期25d,全井安全无事故。详细介绍了施工过程及技术措施。