气体反循环钻井工艺技术研究

气体反循环钻井工艺技术研究

[摘要]气体反循环钻井技术在国内处于起步阶段，相关理论计算、工艺参数设计及配套设备尚未成型。作为欠平衡钻井的重要分支，针对该项技术的研究仍需不断开展。本文介绍了气体反循环钻井技术的原理及特点，分析了在不影响正循环气体钻井作业的前提下，气体反循环钻井施工工艺，总结了气体反循环钻井技术的发展方向。

[关键词]气体反循环钻井技术施工工艺设备配置发展方向

中图分类号：te242.6 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）14-0001-01

气体反循环钻井作为欠平衡钻井的重要分支，与传统钻井液钻井相比具有高钻速、保护油气层、降低成本等优势，在国内外有越来越广泛的应用。具有代表性的是加拿大presssolltd公司，其借鉴了岩土钻掘工程中反循环钻进思想，开发出适合浅层气资源的rccd （recyclecentercycledrilling technology）反循环钻井系统，近几年该系统成功地投入到浅气层的商业开发中，走在了该项技术的世界前列[1]。由于气体不仅密度低，而具有很大的可压缩性，所以常规钻井液钻井的有关理论对气体钻井已不再适用。气体反循环钻井在中国刚刚起步，很多理论分析、计算方法尚未形成，急需开展气体反循环钻井理论方面的研究，为气体钻井的设计、设备选型、工艺参数优化提供理论保证和技术支持[2]。

一、气体反循环钻井技术的原理及特点

rccd反循环钻井系统所用的冲洗介质一般为压缩空气（氮气），也可以是清水、钻井液、泡沫等。冲洗介质经侧入式气水龙头进入双壁钻杆的环状间隙并下行，到达孔底后经内管中心通道上返，将所钻地层岩屑携带至地表，并进入地面固控系统进行固相分离。在起下钻和接单根时，井下防喷关井阀防止气体跑出地面；地面的旋转阀防喷器密封环空和钻柱；带30148m返出管线的节流压井管汇将岩屑循环到钻井液池。在钻气井时，在返出管线上使用丙烷火炬以点燃产生的气体。气体反循环钻井技术具有如下特点：能及时准确地反映钻遇地层特性；能提高漏层钻井效率；可降低井眼污染，保护储层；丰富气体钻井手段，提高气体钻井效率。

二、气体反循环钻井工艺流程

为了不影响正循环气体钻井作业，同时简单有效的实现反循环气体钻井，对上述rccd系统进行了简化，省去了双壁钻杆、动力头及旋流器等设备。简化的反循环气体钻井是指气体从气体发生设备（空压机、膜制氮、增压机）经气体管汇从环空进入井筒到达井底，携带岩屑依次经过气体钻井反循环专用钻头、钻具内眼、水龙头、立管等上返至地面。图2为气体反循环钻井工艺流程图。

图2中，反循环转换为正循环时：1）停气，放高压气体；2）倒换a、b阀门；3）关/开方钻杆旋塞，倒换c由壬。正循环转换为反循环时：1）停气，放高压及高速气体；3）关/开方钻杆旋塞，倒换c由壬；2）倒换a、b阀门。转常规正循环时：1）停气，放高压、高速气体；2）换冲管总成；3）阀门a打开、b关闭，由壬

c堵侧口，阀门d打开。

三、气体反循环钻井工艺参数研究

气体反循环钻井现场施工工艺参数如下：

（1）地面设备试压：在试压过程中要分别对正反循环气体管汇分别进行试压，试压要求气体压力达到15mpa，10min无泄漏，确保正反循环管汇均无泄露后方可执行下一步作业。

（2）注气量：进行反循环钻进前，首先要根据井深情况确定合理的注气量，确保能顺利携带井底岩屑的前提下注气量尽量小，以减小高速气体携带岩屑对钻具内壁的冲击、腐蚀。根据最小动能标准，根据反循环气体钻井软件计算的井深及相应注气量如图2所示：（3）钻压：进行反循环试钻进期间，应以小钻压为主，前期可采用10～30kn进行均匀钻进，同时观察返屑情况。如果返屑正常可进一步增加钻压。

（4）转速：转速可通过钻头厂家技术人员进行指导，或采用正循环常规转速进行钻进。

四、气体反循环钻井技术的发展方向

通过对气体反循环钻井技术进行研究，总结了如下的国内气体反循环钻井技术发展方向：

（1）进一步开展气体反循环流体理论模型研究和理论计算，特别是开展气体反循环钻井压力及排量的模拟计算研究，从而强化理论的指导作用；

（2）进一步开展开展地面配套设备的研究，特别是开展反循环

钻头及侧入式气水龙头的研究，并通过不断的地面和现场试验完善其性能；

（3）通过不断的反循环现场试验，摸索出适合反循环气体钻井技术的现场施工参数。

五、结论和认识

（1）气体反循环钻井技术具有提高气体钻井效率、降低井眼污染、保护储层、及时地反映钻遇地层特性等特点，具有广阔的发展前景；

（2）在不影响正循环气体钻井作业的前提下，实施反循环钻井施工是促进反循环钻井技术发展，提高实践认识的有效手段；（3）给出了气体反循环钻井技术的发展方向，为该技术的进一步发展提供技术参考。

参考文献

[1] paulmackay等，《反循环钻井避免损害低压气层》.国外油田工程， 2003，19（9）：19～20.

[2] 朱丽红等，《反循环气体钻井压力计算分析》.钻井液与完井液，2009，26（4）：34-37.