气体泡沫钻井液技术

235 ＞240
225
220
255 ＞240
190 230
KPAM 0.5
215
195
3、优选了防水锁剂
三、气体泡沫钻井技术主要内容
（五) 泡沫钻井液体系配方
泡沫钻井液体系配方：
0.5～1％泡沫剂+1～2％井壁稳定保护剂 (井深＜1500m) 1～2％泡沫剂+2～3％井壁稳定保护剂+0.5～2％稳泡剂(井深＞ 1500m) 0.5～2％泡沫剂+2～3％井壁稳定保护剂+0.5～2％稳泡剂+ 1～2％防水锁 剂(储层保护）
气体泡沫钻井井场地面布置 及循环流程图
三、气体泡沫钻井技术主要内容
《充气泡沫钻井液 技术规程》
设备配 套要求
充气参数 的确定原则
适用工况
技术要求
现场维 护要点
使用范围
设备流程 的安装要求
三、气体泡沫钻井技术主要内容
气液转化条件
前置液性能要求
技术要求
《气体钻井 气液转化技
术规程》
钻井液性能要求
转化程序
（三）泡沫性能评价方法
1 气流法评价泡沫的起泡能力
2 电导法研究泡沫的稳定性
三、气体泡沫钻井技术主要内容
3 模拟井筒实验装置评价泡 沫的携水性
4 高温高压可循环泡沫仪
评价泡沫在高温高压条件下稳定性 模拟试验温度150℃，试液压力35MPa
三、气体泡沫钻井技术主要内容
5 泡沫携岩模拟装置
模拟井斜角度60°～90 °，最大测试压力2.3MPa，最大测试温度78 ℃
237.28～809.67 1128.60～1826.37
砂泥岩
8.6
毛坝8井
141～708
砂泥岩
11
4.48 2.65 7.5 11.91 7.62 5.77
川东北 川东北 川东北 川东北 川东北 川东北
元坝22井 元坝123井 隆盛1井 元坝124井 元坝205井 丰卤1井 旧州1井
684.85～1573.68 42～712
（六）气体泡沫钻井现场工艺技术
容积5m3，设计压力10MPa
研制了一套泡沫 预析液装置，可以提 高入井的泡沫干度， 已 在 DP22 进 行 现 场 试 验，泡沫干度由 70% 提高到90%。
三、气体泡沫钻井技术主要内容
现场消泡工艺技术： 负压消泡技术 热辐射消泡技术
三、气体泡沫钻井技术主要内容
气体泡沫钻井技术
主要内容
1 • 技术背景 2 • 气体泡沫钻井技术简介 3 • 气体泡沫钻井技术主要内容 4 • 气体泡沫钻井技术应用情况 5 • 认识与建议
一、技术背景
提高钻井速度
解
决
低压油气藏保护
问
题
低压油气藏井漏问题
一、技术背景
✓ 川东北地区上部地层砂泥岩互层频繁，硬度大，研 磨性强，可钻性差，用常规钻井液钻井，机械钻速慢 ✓ 钻井成本高，严重影响勘探开发的速度 ✓ 气体钻井常因地层出水，导致气体钻井无法实施
转化后的维护
四、气体泡沫钻井技术应用情况
井号
应用井段/m
地层情况
出水量m3/h
机械钻速m/h
区块
分1井
103.0～938.5
砂泥岩
11
大湾101井
555.37～1057.53
砂泥岩
9.5
东岳1井
392～1208
砂泥岩
15
HF203井
153.5～1502 1686～1828.18
砂泥岩
6.7
新黑池1井
三、气体泡沫钻井技术主要内容
抑制防塌实验
配方 清水 0.5% 泡沫剂 0.5% YJB-1 8%KCl 泡沫配方
岩屑回收率/% 81.1 91.7 93.8 93.2 97.1
抗盐污染实验
250 200 150 发泡高度/mm 100 50
0
配方 配方+10%NaCl 配方+3%CaCl2
三、气体泡沫钻井技术主要内容
三、气体泡沫钻井技术主要内容
（四)研制了系列泡沫钻井处理剂
1、研制了高效泡沫剂
250
200
150
发泡高度/mm
5min后泡沫高度/mm
100
150℃加热后泡沫高度/mm
50
0 1%FOAM-AC 1%HD-A 1%HD-B 1%HD-C 1%LW-8 1%HB-7 1%GCF-1
泡沫剂的可循环性
泡沫剂初始泡沫高度245mm，5min后泡沫高度220mm，抗温 150℃，循环利用10次以上
研制 出抗原油（30%）污染能力强的泡沫剂AC-Ⅱ，起泡能力 ＞200mm，半衰期＞100min，抗温150℃。
三、气体泡沫钻井技术主要内容
2、优选了稳泡剂
稳泡剂 基液
加量 发泡体 半衰期 （％） 积（mL） （min）
0
253
224
PAM
0.5
HV0.5
CMC
WP-1 0.5
PAC14 1
0.5
52.35～502.6 65.8～691 76～702.5
147.3～719.05 52.92～386
砂泥岩 砂泥岩 砂泥岩 砂泥岩 砂泥岩 砂泥岩 砂泥岩
6.2 5.3 5.6 10 12 11.4 80
40.34 4.83 4.65 6.4 6.5 5.58 5.56
川东北 川东北 川东北 川东北 川东北 川西 广西
➢ DP19:创出了中石化小井眼水平井水平段最长1200米新纪录；首 次在大牛地成功实现长水平段泡沫全过程欠平 衡钻井和完井作业，获华北局贺电嘉奖
➢ DP22:完钻井深4442m,水平段长1500 m， 创国内水平井气体泡沫钻井水平段长最长纪录
四、气体泡沫钻井技术应用情况
应用效果
➢低密度气体泡沫钻井液体系有利于发现和保护油气层 ➢ 提高了机械钻速 ➢实现了气体泡沫钻井液的可循环利用 ➢满足了水平井携岩、井壁稳定等钻井要求
新鲜泡沫在入井过程中发 生析液，携水量少；而经过预 析液泡沫则能够快速有效地将 井筒中的水携出
三、气体泡沫钻井技术主要内容
泡沫的携岩
临界环空返速（m/s)
0.7
0.74
0.7
临界环空返速（m/s)
临界环空返速（m/s)
0.68
0.72
0.68
0.66
0.7
85%
0.66
85%
0.68
95%
0.64
该技术较好地解决了上部大井眼地层钻速慢及地 层出水问题，为加快该地区勘探步伐提供了行之有效 的方法
一、技术背景
低渗透油气田已成为储量接替和新区产能建设的主阵 地 低密度钻井是当代油气田勘探开发和保护油气层技术 的重要发展方向 欠平衡钻井技术是一种高效的低渗油气田勘探开发技 术手段 泡沫流体--高效开发低渗油气藏有效的技术途径
憎水性井壁保护前置液的研制
井壁不 稳定因素
解决方法
Your Text here
没有致密泥饼的保护 泥页岩水化膨胀 气体钻井导致地层诱 导裂缝的形成
憎水性井壁 保护前置液
转换用 钻井液
Your Text here
合理的密度 强抑制性 强封堵能力 良好的流变性及润滑性 较强的抗污染能力
三、气体泡沫钻井技术主要内容
三、气体泡沫钻井技术主要内容
制定泡沫剂的标准
三、气体泡沫钻井技术主要内容
泡沫高度，mm
半衰期，min
常温 150℃加热后
250 200 150 100 50
0 0%
5% 10% 20% 30% 40% 原油含量
常温 150℃加热后 ℃
200 150 100 50
0 0%
5% 10% 20% 30% 40% 原油含量
五、认识与建议
现场应用证明，所用的泡沫钻井液体系抑制性强、携岩携水性 能好，密度低、气体泡沫钻井液的平均机械钻速高等优势，在解 决低压易漏地层、低压低渗油气藏、常规钻井液钻速较慢的稳定 地层等方面具有良好的应用前景。 该项技术工艺简单、维护处理方便，可操作性强，便于推广使 用。随着气体泡沫钻井技术的成功应用和突破创新，为提高机械 钻速、实现优快钻井、降低钻井成本提供了成熟完善、保障有力 的技术手段，推广应用前景广阔。
偏心度对临界返速的影响
不同粒径对临界返速的影响
井底压力对临界返速的影响
临界环空返速（m/s)
三、气体泡沫钻井技术主要内容
（二）泡沫流体井壁稳定技术
井壁稳定保护剂的研制
✓ 加入井壁稳定保护剂时，泡沫与井壁之间的三相吸附界面膜，能强烈地吸附 在井壁上，提高井壁的稳定性 ✓ 在井壁周围形成憎水保护膜，防止泥页岩因吸水膨胀垮塌 ✓ 与泡沫有效配伍，提高泡沫液的整体性能，解决井壁失稳问题 ✓ 对水化膨胀具有较好的抑制性而防止或削弱外来液体对井壁产生的吸水膨胀
二、气体泡沫钻井技术简介
利用雾泵，将一定配比的泡沫液泵入泡沫发生器，与气体设备 （氮气、空气）所产生的气相混合，产生均匀的高速泡沫流，经高压 立管、注入井下；氮气泡沫携带岩屑返出地面时，经消泡装置进行消 泡处理，清除钻屑，然后再调整性能使其再次循环发泡的一项新技术。
二、气体泡沫钻井技术简介
➢ 密度低-可在低压地区用于欠平衡钻井
压力对泡沫携岩性能的影响规律
0.72
0.9
0.7
临界环空返速（m/s)
临界环空返速（m/s)
0.7
0.8
0.68
0.68
0.66
0.7
2mm
0.66
3mm
0.64
85% 95%
0.64
0.62
0.6
0.62
0.6
0
0.5
0.8
1
偏心度
0.5
60
70
80
90
泡沫质量/%
0.6 0.3 0.6 0.9 1.2 井底压力（MPa)
7 6 5 4 3 2 1 0
空白
16h页岩膨胀率/%
5%YZ-3
8%KCl 2%聚合醇 1%YZ-3 3%YZ-3 0.5%YJB-1
100 95 90 85 80 75
空白
120℃页岩回收率/%
5%YZ-3
8%KCl 2%聚合醇 1%YZ-3 3%YZ-3 0.5%YJB-1
三、气体泡沫钻井技术主要内容
95%
0.64
0.66
0.62
0.62 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1
0.64 55 65 75 85 95
0.6 15 25 35 45 55 65 75 85
泡沫特征值
井斜角（°）
实验温度（℃）
泡沫质➢量研对究临界了返泡速沫的影质响量、井斜井斜角角、对临温界度返、速的偏影心响 度、颗环粒空粒温度径对、临界井返底速的影响
不当之处，敬请提出宝贵意见！
谢谢！
井眼（Φ660.4mm）施工纪录
现场的成功应用，表明所用的泡沫钻井液 体系抑制性强、携岩携水性能好，能够有效解 决川东北气体钻井上部地层出水后难以钻进问 题
四、气体泡沫钻井技术应用情况
井号 史3-3—斜91井
樊142-8井 DP14 DP19 DP22
应用井段/m 3295～3324 3192.5～3260 2899.15～4147.03 2693.42～3893.42 2942～4442
地层情况 低渗砂岩 低渗砂泥岩
砂岩 砂岩 砂岩
机械钻速m/h 4.68 2.05 5.86 6.89 10.26
区块 胜利 胜利 鄂尔多斯 鄂尔多斯 鄂尔多斯
该技术自2006年以来，在鄂尔多斯大牛地气田、胜利油田现场应用5口井， 在油气层保护方面取得好的效果。
四、气体泡沫钻井技术应用情况
➢ DP14:国内首次采用泡沫进行水平井钻井；首次在大牛地盒一储 层获得自然产能，目前日稳产气量万余方
特点
➢ 泡沫液滤失量低-可减少地层损害
➢ 携岩能力强-能有效地清除井底岩屑
➢ 提高钻速-可有效地节约成本
➢ 有利于井壁稳定-泡沫钻井液具有低滤失和粘弹特性
➢ 防塌作用-限制自由水的流动
三、气体泡沫钻井技术主要内容 （一）气体泡沫的携液与携岩 泡沫的析液与携液
湿泡沫
析液
析液对钻井泡沫携液能力的影响
干泡沫
该元陆项2井技术自200733年～5以12 来，在川砂东泥北岩 地区、川5.西8 地区、广5.西53 应用15口川井东北，在
提速元方坝面273井取得好的效ຫໍສະໝຸດ Baidu0果～5。16
砂泥岩
4.6
5.05
川东北
四、气体泡沫钻井技术应用情况
➢ HF203井，二开空气泡沫钻井是目前川东北地区使用空气泡沫钻进 井段最长的一口井 ➢ 元坝22井，钻井日进尺达518.94m，平均机械钻速40.34m/h,创国 内气体泡沫钻井日进尺及日均钻速最高纪录，受到南方勘探分公司的 贺电嘉奖 ➢ 元坝123井，创造了国内气体泡沫钻井液最大