利用空气钻井技术提高钻井速度研究

采用空气钻井技术提高钻井机械钻速非常有效，钻速是常规钻井机械的数倍。但空气钻井技术较常规钻井技术更为复杂，从装备、井口到钻具组合都有其特点。当地层压力系数小于1时，常规钻井液钻井必然发生井漏，易造成井下工程事故。利用空气充气钻井技术对付地层既出水又发生恶性井漏的井，在川渝地区的钻井作业中，尚属一种全新的工艺技术。通过威寒1井的空气充气钻井实践，解决了因井漏而引起的井下系列复杂问题，大大缩短了复杂井段的钻井作业周期，同时也降低了钻井作业综合成本。     

川西双鱼石构造超深井大尺寸井眼钻井提速技术研究

川西双鱼石构造勘探目的层埋藏深,完钻井深超过7 000 m,纵向多压力系统致使钻进中井塌、井漏、气侵等复杂频发,针对于此该地区钻井普遍采用非标井身结构。实钻中上部长井段大尺寸井眼往往表现出机械钻速较低同时钻井周期较长,从地层岩性与井眼尺寸入手分析了上述问题并就井身结构优化、空气钻井可行性论证、钻头选型以及钻井液优选展开了提速技术研究,逐步形成了适合该区块工程地质特征的钻井提速配套技术:优化井身结构,减少大尺寸?444.5 mm井眼钻井深度;采用"空气钻"提速技术,快速钻过沙溪庙组中上部以上易塌、易漏地层;?333.4 mm井眼沙溪庙组中下部至须家河组中上部井段采用"高效PDC+螺杆+优质Kcl-有机盐聚合物钻井液"复合钻井提速技术,保证了"空气钻"井段井壁稳定以快速钻至三开中完,上部大尺寸井段的钻井周期大幅缩短,实现了优快钻井,为加快该区块勘探步伐提供了技术保证。     

川渝地区井漏现状及治理对策

川渝地区钻井井漏发生频繁、类型多、损失大,而且随着重点勘探区域的转向,井漏复杂程度增加,治理难度加大。分析了川渝地区井漏的工程地质特点、井漏治理现状及治理的技术难点,提出了要解决川渝地区严重井漏问题,除常规的桥浆堵漏、水泥浆堵漏和清水强钻外,还必须发展气体钻井治漏技术（包括空气钻井、雾化钻井、泡沫钻井、充气流体钻井）、微泡沫钻井治漏技术、高浓度桥浆随钻治漏技术以及堵漏工具等多种技术的综合应用。     

空气泡沫钻井技术在河坝101井的应用

川东北地区地层情况复杂，钻井机械钻速低，从而导致钻井周期长且极易发生钻具断裂等井下复杂事故，严重制约了该地区天然气勘探开发的进程，因此如何提高钻井速度成为该地区钻井工作的难点。在钻河坝101井的过程中，选择在适当井段采用纯空气、空气泡沫钻井技术进行试验研究，发现纯空气、空气泡沫钻井技术缩短了复杂井段的钻井作业周期，大大提高了机械钻速，降低了钻井作业综合成本，提高了经济效益。文章介绍了空气泡沫钻井技术在河坝101井的应用情况，得出相关认识，提出了有益的建议。     

莫深1井Φ444.5 mm大尺寸井眼钻井技术

莫深1井位于新疆准噶尔盆地中央坳陷莫索湾凸起莫索湾背斜，设计井深7 380 m，其中Φ444.5 mm井眼钻达4 436 m，为当前国内最深的大尺寸井眼。根据莫深1井的实际情况优化水力参数，采用合适的钻头选型技术、个性化的PDC钻头设计及应用技术、有效地防斜打快技术、大尺寸螺杆复合钻井技术以及大排量、高泵压的强化水力参数技术，大幅度地提高了大尺寸井眼钻井速度。在确保井身质量和井下安全的情况下，莫深1井Φ444.5 mm井段平均机械钻速达到5.49 m/h，最大井斜角仅为1.1°。与这一区块邻井相比，在井眼尺寸大一级的情况下，莫深1井Φ444.5 mm井眼的钻井速度仍高于邻井相同井段。其实践经验对于提高深井、超深井钻井速度具有重要的意义。     

空气泡沫钻井技术在川东北QX-2的应用

川东北上部陆相地层为高陡构造,砂、泥、页岩互层频繁,硬度大,研磨性强,须家河组石英砂岩硬度达8级,可钻性差,漏层多,中下部地层破碎,井眼稳定性差,钻井中时常发生井漏,井漏后往往诱发井塌,并且漏失井段长,极易造成井下复杂,处理难度大。空气钻井作为陆相地层提速有效手段已得到认可。然而,空气钻井钻遇严重出水地层后,井底岩屑无法顺利返出,导致空气钻井无法实施。空气泡沫钻井技术为大幅度提高川东北上部地层机械钻速提供了有效的钻探手段,进一步拓宽了技术服务领域。空气泡沫钻井技术在川东北QX-2井的成功应用,不仅大大提高了机械钻速,缩短了陆相地层的钻井周期,有效解决了该工区“硬”、“斜”、“漏”三大技术难题,并且有效的避免了井下燃爆,为欠平衡钻井技术广泛应用拓展了新的空间。

     

用清水强钻法处理恶性井漏

钻井过程中,井漏现象常有发生,严重时钻井液有进无出,为了堵漏,常耗费大量的人力物力和财力,而且成功的把握不大,还影响钻井工作的正常进行。笔者经过多年的实践和探索提出:在井眼稳定(能经受住钻井液长时间浸泡而不垮塌);已钻和将钻井段无油气水进入井内:钻头所破碎的岩屑能全部进入漏层的情况下,采用清水强钻是处理恶性井漏事故既经济又有效的好方法。而清水强钻中二个最重要的问题是井眼稳定和沉砂卡钻的预防。为此,本文在总结清水强钻成功经验的基础上,论述了提高井眼稳定的可行性,提出了清水强钻中沉砂卡钻的预防及处理,在分析的基础上,提出了各种处理措施,可为现场制定清水强钻措施和防塌设计提供参考。     

浅谈川东北地区堵漏技术

川东北地区钻井井漏发生频繁、损失大,同时由于构造分布地域广,地质情况复杂,造成井漏发生的多样性.随着重点勘探区域的转向,井漏复杂程度增加,治理难度加大.在分析川东北地区井漏治理方案及治理技术难点后,提出造成严重影响钻井的井漏主要是大裂缝或溶洞恶性井漏和长段低压恶性井漏两大类.要解决这类井漏问题,除常规的桥浆堵漏、水泥浆堵漏和清水强钻外.还必须发展凝胶堵漏、气体钻井治漏及微泡沫钻井治漏等多种综合技术,以降低井漏损失,提高钻井效率.     

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。     

空气充气钻井技术在矿2井的应用

当地层压力系数小于1时,常规钻井液钻井必然发生井漏,易造成井下工程事故,利用空气充气钻井技术对付地层既出水又发生恶性井漏的井,在川渝地区的钻井作业中,尚属一种全新的工艺技术,通过矿2井的空气充气钻井实践,解决了因井漏而引起的井下系列复杂问题,大大缩短了复杂井段的钻井作业周期,同时也降低了钻井作业综合成本.     

大田1井溢流与井漏同存尾管固井技术

大田1井是一口预探井（斜井），Φ177.8 mm尾管固井时整个裸眼段井斜度为29.5°～22°的长斜井段，井漏与溢流同存，密度大于1.65 g/cm³会井漏，密度小于1.64 g/cm³会溢流，钻井液密度为1.64～1.65 g/cm³基本达到压力平衡。由于井筒溢流、井漏同存，对钻井液密度敏感，给Φ177.8 mm尾管固井造成相当大的难度。为此，采用平衡压力固井、在钻井液中加入无渗透堵漏剂和2%左右桥堵剂材料、优化管串结构与水泥浆配方等技术措施，采用一次性正注方式，保证了Φ177.8 mm尾管固井质量，无窜、井漏发生，固井质量良好，特别是3793 m以下多次堵漏的易漏失井段和气层段优质率达94.6%，成功地解决了大田1井喷漏同存的复杂固井问题。     

微泡沫钻井粗泡沫堵漏工艺在TBK气田的应用

TBK气田海拔1125m,表层主要是无压裂缝性碳酸盐岩地层,井眼直径914.4mm。钻井过程中的主要困难是严重漏失和大井眼清洁。用膨润土钻井液、正电胶钻井液和清水钻进时,有进无出,而盲钻常常砂卡钻具。微泡沫钻井液既可降低井筒液柱压力,又可在近井壁形成一个类似于"液体套管"的滞留层,因而在钻井过程中具有非常好的防漏作用。粗泡沫堵漏工艺,是在钻穿漏层后,将适量微泡沫钻井液配成密度略高、可循环、但不太稳定的泡沫钻井液,缩短泡沫稳定时间,故意让泡沫液进入裂缝。在低流速或静止状态下,微泡沫就会变成"蜂窝"状的结构强度很大的泡沫凝胶,对漏失通道产生"气锁"和凝胶封堵,防止固井水泥浆漏失。现场应用表明,微泡沫钻井液密度低,黏切高,可循环,成本低,不需增加任何设备,具有非常好的防漏作用和岩屑携带能力;粗泡沫堵漏工艺操作简单,施工方便,堵漏效果好,注水泥固井一次成功。     

建35-3井空井固井技术

建35-3井是建南南高点低压易漏地质构造上的一口开发井,该井在φ311.2 mm井眼采用空气钻井技术钻至井深2 690 m,然后下入φ244.5 mm技术套管.为了解决空气钻井达到设计井深后,替入钻井液再下套管、注水泥固井面临井壁水化失稳和井漏等问题,决定在该井直接进行空井固井作业.通过分析固井技术难点,并采取非插入武正注反灌注水泥固井作业,选用双凝双密度水泥浆体系,用增韧防漏水泥浆作尾浆,该井实现了低压易漏地层全井封固,而且施工顺利,固井质量合格,值得借鉴和推广.     

流沙层硬胶泡沫钻井技术

也门1区块上部地层250~750 m井段存在大段的流沙层,钻进过程中存在井壁失稳、漏失严重、机械钻速低等问题,单纯依靠常规钻井加堵漏、清水盲钻、空气钻井或稳定泡沫钻井等方式得不到有效解决。因此,提出采用硬胶泡沫钻井方法解决该问题。通过硬胶泡沫钻井流体发泡剂室内优选试验,考虑泡沫质量、发泡剂抗污染性能、硬胶泡沫半衰期及经济效益,选择FMA-100为硬胶泡沫钻井流体的发泡剂,确定其最佳加量为0.3%~0.6%,并初步优选出钻井流体配方。根据硬胶泡沫钻井施工参数设计要求,以低返速降低井壁冲刷防塌、合适当量循环密度防塌防漏为目标,通过理论计算及分析,优选了施工参数、钻井配套设备,形成了适用于也门1区块流沙层的硬胶泡沫钻井方案。该方案在该区块Abyed-2井进行了应用,不但成功解决了大尺寸疏松流沙层井漏与井塌并存的钻井难题,还提高了流沙层的机械钻速,相比同条件邻井平均机械钻速提高3.2倍。该井的应用成功,也为流沙层安全快速钻进积累了经验。      

非常规超深井井身结构在LG61井的应用

四川盆地北部LG西区地质情况复杂,以二叠系为目的层的井深度一般都在6000m以上,地层压力高,钻井液密度均在2.00g/cm3以上,喷漏显示频繁。为了解决这一难题,提出LG61井采用非常规的超深井6开制井身结构,LG61井设计井深6690m。主要采用了如下的钻井工艺技术措施:①小井眼采用特殊小接头88.9mm钻杆,以提高强度;②在小井眼井段,采用了PDC钻头,保持适当的钻压和转速,严格控制扭矩;③在确保井控安全的前提下,尽量降低钻井液密度;④219.1mm、168.3mm、114.3mm套管均采用高强度耐腐蚀无接箍套管(尾管悬挂),小间隙防气窜固井技术;模拟套管刚度特殊通井,经比较套管与钻柱刚度与外形尺寸,摸索出一套非常规井身结构的通井钻具组合,确保套管在小间隙情况下,顺利下至预定井深。该套成功的钻井技术为同类非常规超深井井身结构的设计和施工提供了借供了借鉴与参考。     

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微泡沫钻井液以其密度可调、流变性好、能反复泵送、可循环使用、不需要额外添加设备、成本低而获得广泛应用。许多油气田已成功应用该技术解决了低压地层和长段破碎带地层井漏的难题，取得了良好的技术和经济效益。但对地层压力系数低且裂缝较大的严重井漏往往失去作用。为了拓宽微泡沫钻井液的应用领域，针对川渝地区玉皇1井表层井段的严重井漏，交替使用微泡沫钻井液和微泡沫桥浆，使井漏得到了有效控制。与邻区同类井相比，钻井速度提高了3～7倍，取得了明显的技术经济效益，为处理类似井漏问题提供了新的技术途径。     

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钻进中井眼的稳定一直是钻井工作十分关注的问题，在引用井眼失稳研究成果的基础上，分析了降低钻井液密度的可行性。在某些地区某些构造上的某些井段，井眼失稳主要原因是泥页岩水化膨胀造成的，采用空气、泡沫、充气等低密度钻井液钻进不但可以防止井漏，而且还可以缓减地层垮塌。     

伊朗TBK气田严重漏失与严重坍塌地层钻井液技术

TABNAK气田是伊朗南部位于波斯湾近海岸的一个出露背斜，地层岩性主要是碳酸盐岩和页岩。该气田地层裂缝发育，钻井过程中井漏和井塌问题非常严重，钻井作业十分困难。一开采用微泡沫钻井粗泡沫堵漏工艺；二开采用稳定泡沫钻井液；三开采聚磺钻井液；四开采硬胶泡沫钻井液；五开和六开采用随钻堵漏技术与低密度水包油钻井液相结合的方法。钻井过程中防漏堵漏效果好。现场应用表明，该套钻井液体系密度低，防漏，防塌效果好，抗盐，抗钙和携砂能力强，机械钻速快，钻井施工顺利，成本低，基本解决了TBK气田表层钻井和固井漏失问题，据TBK-2井，TBK-3井和TBK-6井完井统计，实际钻井液材料费用比预算分别降低了67.4%,81.0%和76.3%。     

大尺寸井眼钻井工艺在渤海油田某探井中的应用和突破

经过三压力研究和实钻邻区资料证实渤海油田某区块中深部地层存在高温高压。在该区块某探井实际钻探中,地层压力系数1.3,最高达1.65,井底温度高达178℃,根据地层压力及地质特征进行井身结构优化,ф444.5 mm大尺寸井眼钻进至馆陶组顶部垂深2 700 m,才能减轻中深部高温高压地层的钻探风险,在渤海地区,ф444.5 mm大尺寸井眼钻进至2 700 m尚属首次,通过钻具组合优化与轨迹控制、海水/膨润土浆钻进、优化水泥浆体系和浆柱结构等技术,使得该井大尺寸井眼钻探过程中,在防斜打快、钻井液工艺及固井技术等方面均取得了突破,为钻开高温高压井段,进行地质评价提供了有力保障。