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。     

空气钻井条件下的综合录井技术

作为一种钻井新工艺,空气钻井由于其大幅度提高钻井时效的优势,在钻井施工中广泛应用.为了使综合录井技术适应空气钻井提出的新要求,综合录井应从工艺、手段及方法上进行改进和调整,为此在介绍空气钻井原理的基础上,结合空气钻井在川东北普光气田的应用情况,提出了空气钻井条件下综合录井气体和岩屑采集、岩屑描述、异常预报监测等提高地质录井质量的有效方法,并在工程异常监测方面,系统分析了地层出水、钻具断落和井下燃爆的识别方法,对空气钻井条件下的综合录井作业具有一定的指导意义.     

空气钻井随钻监测技术及其应用

为解决现有录井监测系统不能满足空气钻井现场的需要,容易出现钻具失效、井下燃爆、地层出水及井壁坍塌等复杂钻井问题。基于井下燃爆理论和监测监控系统技术,以井下燃爆监测成果为基础,应用UBD气体监测系统及其配套分析技术;通过多次在空气钻井现场监测服务,验证了该监测系统及分析技术的合理性和实用性,为安全顺利实施空气钻井提供了技术保障。     

气体钻井地层出水随钻监测与携水规律研究

气体钻井在某些方面具有常规钻井液钻井不可比拟的优势,尤其在深层海相地层勘探开发中提高钻速、降低成本方面,应用前景广阔;然而地层出水后,如果不能及时发现和处理,有可能造成井壁失稳等井下复杂事故,影响气体钻井的安全性。文中系统总结了气体钻井地层出水的预测方法,介绍了气体钻井地层出水的监测原理、仪器和解释方法,建立了气体钻井地层出水井筒气液两相流流型转化模型、液滴大小和尺寸分布模型、气体携液模型,结合具体应用情况,对气体钻井过程中地层出水后的携水规律进行了计算分析。分析结果与现场施工情况吻合,表明文中给出的模型具有现场应用价值。     

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。      

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。     

影响气体钻井地层出水因素

气体钻井具有钻速高,成本低,环保性好等优势,但地层出水极易导致井下情况复杂,严重制约了空气钻井技术的推广应用。本文总结了空气钻井地层出水的危害,介绍了地下水的分布情况,分析了影响地层出水的因素,对气体钻井现场施工有一定的指导意义。     

井下燃爆监测技术在气体钻井中的应用

气体钻井具有保护油气储层，机械钻速高，防漏、治漏效果好，防水敏垮塌，成本低等优点，因而应用越来越广泛。但天然气和原油等烃类物质与含氧气体混合后，在其混合浓度达到燃爆范围并有燃爆条件时，井下就可能出现燃爆，会造成井下复杂事故，影响气体钻井的安全性。尤其是近年来，气体钻井技术应用于非储层的长井段钻井提速，在缩短建井周期方面，钻遇小油气层的几率增大，发生井下燃爆的可能性也增加。利用井下燃爆监测技术，扩大气体钻井技术的应用范围、提高气体钻井效率是气体钻井技术的重要研究课题。基于对气体钻井过程中井下燃爆机理和方式的分析，采用西南石油大学欠平衡钻井技术研究室研发的多功能气体检测仪，对返出气体的成分、温度和压力的连续在线监测，可及时发现井下燃爆迹象，避免井下复杂事故的发生，为进一步完善气体钻井技术提供了有力的技术保证。     

气体钻井过程中地层出水的微波随钻监测方法

针对目前气体钻井过程中地层出水预测方法不够完善,往往导致预测结果滞后,尤其是在刚钻遇水层或地层微量出水时难以准确判断井下出水状况,提出了一种基于微波技术的随钻监测气体钻井地层出水的新方法,依据微波谐振腔的微扰原理,通过测量微波谐振腔的谐振频率偏移,以实现对空气钻井过程中返出气体湿度的连续在线监测,并根据气体钻井现场工况,对微波谐振腔传感器进行优化设计。室内模拟试验表明,该项监测技术测量结果同实际值基本相符,误差约为7%,且具有灵敏、连续及操作方便等优点,能够及时有效地反映返出气体的湿度变化,表明提出的监测技术是可靠的,且具有一定的现场参考价值。     

气体钻井技术的发展趋势与新技术探讨

回顾了气体钻井技术的发展历程,探讨了出水、出油地层气体钻井技术,连续循环气体钻井技术,气体钻水平井技术,储层氮气钻井技术等气体钻井新技术。雾化/泡沫钻井及循环泡沫钻井技术是解决小出水地层的有效手段,强抗油分散能力的抗油泡沫基液是解决地层出油关键。基于充气控回压的气体钻井控水工艺技术解决了大出水地层地面水难处理的问题。连续循环气体钻井技术可以在接单根、起下钻过程中保持连续循环,避免了井底积液引起的井壁垮塌,降低了卡钻风险,提高了钻井效率,延长了气体钻井井段。气体钻井钻水平井技术应用潜力较大,但国内气体钻井专用的螺杆等井下动力钻具还不成熟,限制了该项技术的发展。储层氮气钻完井技术能最大限度地避免外来流体对储层的伤害,有效保护油气层,提高单井产量和采收率,避免钻井井漏发生,大幅提高钻井速度,节约勘探开发成本,是解决致密油气藏难发现、难开采、提高单井产能十分有效的手段。以上新技术的成功应用将会对气体钻井技术产生革命性的影响,大大拓宽气体钻井技术的应用范围。