气体钻井技术在七北101井的应用与研究

川渝地区的深探井，由于井眼尺寸大，地层复杂，钻井机械钻速低，钻井周期长而且极易发生断钻具等井下复杂事故，严重制约了川渝地区的天然气勘探开发进程，如何提高钻井速度一直是川渝地区钻井工作的一个难题。在七北101井的钻井过程中，选择了适当的井段进行气体钻井技术试验研究，研究表明，采用这一技术可大幅地提高钻井速度，钻井机械钻速提高了3~15倍。还可保证井下安全，减少井漏和断钻具等井下复杂事故。     

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。     

鄂西渝东地区气体钻井气液快速转换技术

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。为解决鄂西渝东地区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。目前在该区块已经完井40多口,避免了井喷失控,保障了钻井工程的安全、质量和速度,保护了资源和环境,为同类气井的钻井施工提供了可借鉴的经验。     

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。     

元坝地区超深含硫气井安全快速钻井难点及对策

川北元坝地区是中国石化南方海相重点勘探区域,其钻井完钻井深超过7 000 m,属于超深含硫气井。针对该区陆相地层研磨性强、可钻性差,井身质量控制难度大、海相地层盐膏层发育、井漏和井控安全问题突出等施工难点,提出了安全快速钻井技术对策：①运用气体钻井技术提高机械钻速,减少井漏复杂事故;②结合邻井资料,优选钻头类型,优化钻井参数;③制订井下安全钻井技术措施,预防地层掉块和键槽卡钻、缩径和压差卡钻、断钻具和钻头等井下复杂情况的发生。     

TasW-1井钻井复杂情况处理技术

TasW-1井是哈萨克斯坦滨里海盆地东部SAGIZ区块上的预探井,由于地质条件复杂,地层预测不准等原因,在钻井过程中多次变更设计,出现了Φ508.0 mm表层套管下入遇阻、Φ339.7 mm套管两次断脱,及钻进盐膏层过程中卡钻、井塌严重、井眼不畅通等井下复杂情况和事故。对钻井过程中出现井下复杂情况和事故的原因进行了分析,并制订了技术措施,研制了使用效果良好的井下工具,及时处理了井下复杂情况和事故,保障了钻井施工的安全、质量和进度,完成了该井的勘探任务。      

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。     

控制压力钻井技术在衡6井的应用

控制压力钻井（MPD）能够解决复杂地层?压力窗口钻井复杂问题。总结了华北油田衡6井潜山地层钻井的主要难点,分析了现场井下情况,从压力控制和防止井漏等方面进行了控制压力钻井方案设计与参数优选,介绍了MPD钻井设备及施工流程。通过优化水力学参数、优选钻井液密度、及时根据现场井下情况修正钻井施工方案、选择合理的井口控制压力值等方法安全顺利完成了钻井施工任务,做到了不喷不漏,提高了钻井速度、钻井效率和效益。MPD技术对应对复杂地质条件钻井提供了一种新的钻井技术,在同类井的钻井施工作业中有重要的借鉴作用。     

基于钻井模型与人工智能相耦合的实时智能钻井监测技术

钻井过程中钻井复杂监测对于减少事故发生、降低钻井成本意义重大。在实际钻井过程中,钻井复杂的分析和判断主要靠人工完成,难以保证预警效率。为此,将动态钻井物理模型与人工智能、数据挖掘算法相结合,提出基于实时录井数据的实时钻井监测及事故预警技术。该技术以钻井施工过程中的综合录井数据作为输入,利用模型算法来实时准确呈现钻井过程中的井下工况条件,预测即将发生的复杂风险。从实时井眼清洁及水力学监测、实时卡钻预测、实时井涌监测3个方面对实时钻井监测及预警技术进行了详细分析。该技术可以实时准确模拟井下工况条件,识别并降低钻井事故发生概率,帮助钻井工程师提早发现问题,减少钻井事故的发生,并减少对自然环境以及人员安全的影响,为现场施工提供辅助决策,降低非有效生产时间。     

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。     

气体钻井条件下工程异常监测方法

气体钻井是使用气体作为循环介质或作为循环介质一部分进行钻井的工艺技术,属于低压欠平衡钻井方式。由于工艺流程和循环介质与常规钻井存在差异,常规钻井条件下钻井异常预测技术不能完全满足气体钻井施工要求,为准确预测地层出水和防止发生井下燃爆等气体钻井特有的工程复杂状况,配套安装了温湿度传感器和红外线CO分析仪及其他相关传感器,并结合实际工作总结了气体钻井过程中地层出水、井下燃爆等工程异常的录井参数响应模式,进一步完善了工程异常监测方法,为保证气体钻井顺利施工提供了技术保障。     

钻井实时监控与技术决策系统研发进展

钻井实时监控与技术决策系统是及时分析钻井施工状况、预防和减少井下事故与复杂发生、保障钻井安全的工具,具有邻井数据管理、钻井实时数据显示、钻井风险因素分析和钻井风险推理等功能。文章提出了钻井实时监控与技术决策系统的总体功能和物理架构,介绍了构成该系统的远程数据无线传输子系统、数据管理子系统、钻井风险因素分析子系统和钻井复杂事故诊断与处理子系统4个主要子系统,探讨了井下风险预测技术、风险识别技术和风险评价技术等关键技术。中国石油集团钻井工程技术研究院开发了井漏风险和地层流体侵入风险综合评价预测软件并在井上进行了应用,结果表明,该系统在预测井下事故与复杂情况方面是有效的,为进一步完善开发钻井实时监控与技术决策系统奠定了基础。     

阿塞拜疆307井钻井液技术

阿塞拜疆307井所处的普里古林盆地地层复杂,喷、漏、塌、卡等事故复杂情况频繁出现,钻井液维护处理存在防漏堵漏难度大、地层易垮塌,以及高密度抗高温钻井液性能调整困难等技术难题。该井第一次开钻采用聚合物钻井液,第二次开钻、第三次开钻井段采用钾盐聚合物多元醇钻井液。针对钻井过程中出现的井下复杂情况和事故,不断优化钻井液性能,并采取相应的工程技术措施,从而确保了该井顺利钻至设计井深,以往所钻井需要两三年才能完成,而所钻的307井极大的缩短了钻井周期。同时也说明钾盐聚合物多元醇（混油）钻井液体系能够满足在该地区钻井施工的要求。     

钻井实时监控与技术决策系统研发进展

钻井实时监控与技术决策系统是及时分析钻井施工状况、预防和减少井下事故与复杂发生、保障钻井安全的工具．具有邻井数据管理、钻井实时数据显示、钻井风险因素分析和钻井风险推理等功能。文章提出了钻井实时监控与技术决策系统的总体功能和物理架构,介绍了构成该系统的远程数据无线传输子系统、数据管理子系统、钻井风险因素分析子系统和钻井复杂事故诊断与处理子系统4个主要子系统,探计了井下风险预测技术、风险识别技术和风险评价技术等关键技术、中国石油集团钻井工程技术研究院开发了井漏风险和地层流体侵入风险综合评价预测软件并在井上进行了应用,结果表明,该系统在预测井下事故与复杂情况方面是有效的,为进一步完善开发钻井实时监控与技术决策系统奠定了基础。     

川东北地区空气钻井中几种复杂情况诊断与处理

气体钻井在川东北区域逐渐得到了广泛的应用,它不仅可以大幅度的提高钻速、缩短建井周期、降低钻井成本,同时也可以提高探井发现率、提高采收率。洞悉气体钻井过程中发生井下复杂情况的特征,利用事故发生前或发生时的实时征兆,及时预测与处理井下事故,是顺利进行气体钻井的关键。通过对川东北多口空气钻井的实践,总结了川东北地区地层出水、井塌及井斜等复杂情况发生时的征兆,阐述了通过征兆,诊断井下这几种复杂情况的思路;提出了针对地层出水、井塌及井斜等复杂问题的一般处理方法。     

气体钻井关键点携岩机理的研究

气体钻井能够有效地提高机械钻速,但在关键点处携岩问题成为气体钻井发展主要问题之一。气体钻井过程中,由于在关键点处截面积突然增大,使得岩屑不易带出地面,严重影响携岩效率,导致卡钻等井下复杂情况发生。文章基于流体力学局部损失理论和岩屑扰动带高度基础上,对气体钻井过程中的关键点携岩基本规律和有关理论计算方法进行了研究。解释了气体钻井过程中影响关键点携岩能力的面积变化和流速等相关因素,为钻井设计和施工提供了相关的理论。     

浅析华北油田钻井工程安全风险预警管理

在钻井施工过程中,为了确保钻井队人员、设备、井控、井下和环境等方面的风险都控制在可接受范围内,把隐患或复杂事故都消灭在萌芽状态,华北油田实行了安全风险预警管理,通过建立四级风险预警,使钻井队、钻井公司、建设方、监督方从一口井的全生命周期进行风险辨识、评价和风险定级,针对橙色、红色安全风险进行风险预警,排查风险隐患,杜绝了井控、人员伤亡和环境污染等恶性事故,保障了钻井施工顺利安全进行。     

川西地区高压天然气深井钻井完井技术

川西地区天然气储层埋藏深，纵向上普遍存在多个产层和异常高压气层，钻井过程中易出现井喷、井漏、井眼坍塌、卡钻等井下事故和复杂情况。针对复杂的地质条件，开展了技术攻关和现场试验，逐渐形成了包括深井井身结构设计、深井钻井液技术、储层保护技术、高压井控技术、深井长裸眼井段固井技术的深井配套钻井完并技术，并试验应用了包括螺杆钻具＋PDC钻头、深井PDC钻头、旋冲钻井技术、涡轮钻具等提高深井钻井速度的新技术、新工具。近年来，该地区高压天然气深井钻井速度、固井质量不断提高，井下事故及复杂情况不断减少，未出现井喷失控的重大事故，加快了该地区天然气勘探开发速度。     

气体连续循环钻井在苏里格地区的应用

气体钻井有提高机械钻速、避免井漏等诸多优点,但在地层出水时接单根／立柱导致井内积水严重,
浸泡井壁和注气压力增加、井底压力波动,而引起井下事故复杂的发生。针对苏里格地区水层多、水量大特点,开
展了气体连续循环钻井作业,得到了接立柱过程中立管压力变化曲线,即马－魏曲线,该曲线证实了气体连续循环
钻井技术的有效性和实用性,实现了在不停注气情况下接立柱过程中维持恒定的钻井循环排量和当量循环密度,
同时持续携带地层水、防止因地层水聚集引起过高的立管压力,确保气体钻井安全。     

气体钻井技术在龙岗1井的试验与认识

龙岗1井是龙岗构造上一口风险探井,设计井深6316m,由于地层可钻性差,采用常规钻井工艺机械钻速低,且极易发生钻具事故。龙岗1井钻井采用纯空气、氮气钻井试验的结果表明,采用气体钻井技术后机械钻速比邻区提高了3～4倍,减少了井漏和断钻具等井下事故,保证了井下安全,试验所用空气锤还具有很好的防斜打快效果。