充氮气欠平衡钻井防漏技术的研究与应用

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充氮气欠平衡钻井防漏技术的研究与应用
林 强1,曹雪刚2,胡黎明1
(1.克拉玛依职业技术学院,新疆克拉玛依 834000;2.塔里木油田公司规划处,新疆库尔勒 841000)
摘 要:充氮气欠平衡钻井防漏技术适应于低压低渗透储层和开发后期压力枯竭储层、不同压力体系的储层、裂缝油气藏或是曾经发生钻井液只进不返大漏地层和压差卡钻等需要钻穿复杂层的地区。

它具有防止储集层污染,提高采收率、提高单井产量、提高机械钻速、防止和减少压差卡钻事故及井漏等优点。

针对其优点提出采用充氮气欠平衡钻井防漏技术,通过充氮气欠平衡钻井主要设备与工艺流程,通过优化钻井参数、气液比和现场施工措施,确保在保证欠平衡状态的条件下,提高充气钻井液岩屑的携带能力。

利用充氮气欠平衡防漏不仅能够降低环空当量密度,还解决井漏等复杂的发生,同时还提高机械钻速,有效缩短钻井周期,最大限度的保护了储层,最终提高单井产量。

关键词:欠平衡钻井;气液量;防漏技术;氮气
中图分类号:T E249∶TE28+3 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)15—0115—021 充氮气欠平衡钻井的主要设备与工艺流程1.1 主要设备
旋转控制头或旋转防喷器(R B OP )、井口防喷器组(BOP )、欠平衡钻井的节流管汇、地面三相分离系统、制氮车或液氮供应车、空气压缩装置等。

1.2 工艺流程
首先将氮气增压后通过立管三通注入钻具,氮气通过水眼到达钻头时会对其进行冷却,同时完成携带岩屑的任务,然后氮气和岩屑通过井口进入排砂管线,排砂管线上安装一个岩屑取样器便于取样,最后到岩屑池。

2 充氮气欠平衡钻井优点及关键技术
充氮气欠平衡钻井是采用向井内钻井液连续注入一定量的高压气体,以形成不稳定的气液两相流体为循环介质,从而以达到降低井筒液柱压力实现欠平衡钻进。

充气钻井液钻井一般不采用充空气钻开产层,主要有两个原因:一有可能在上部井段存在一定的可燃气体,与之混合发生燃爆危险,从而造成不必要的损害;二是空气钻井易造成钻具较严重的氧化腐蚀。

所以要求氮气和气体按一定的阻燃比加入的混合气体(氧气浓度低于8%)。

充氮气钻井液形成的气液混合物为不稳定两相流体,在井筒主要以液体为连续相、气体为分散相的
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The appl icat ion of fast dr illing technology in Yanchang gasfield
MA J i ang-ping,LI U Xia o,DON G X iao-j un
(Shaanxi Yanchang Pet roleum (Gr oup)oil and gas explorat ion company,Yanan,Shaanxi,71600,China)Abstr act:In Yanchang gasfield,t he r ock's har dness is high,strat um is complex and drilling rat e is low ,t hen the mud loss and bor ehole collapse occur from t ime t o time .T hrough optimizat ion of bit s and paramet ers ,t he drilling rate rise sharpl y and t he improved drilling fluid adapt t he field very good .By st rengt hening t he plugging measures ,the non -pr oduct ion t ime was reduced and t he dr il ling cost was saved .It can prevent t he borehole coll apse very well t o confirm t he r ight densit y of drilling fluid and enhance the mud's sealing performance.According t o t he field t est ,the dr il ling speed increased significant ly and undergr ound complex sit uat ion reduce obviously.So it shows t hat the effect is good.
K y D ;B ;D F ;L R ;S y
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 2012年第15期 内蒙古石油化工
收稿日期55
作者简介林强(),男,年毕业于重庆大学资环学院采矿工程专业,现主要从事钻井工程教学工作。

e wor ds :r illin g it r illin g lu id ost C ir c ula t ion es ist a nc e a n d C on t r ol H ol e ta b ilit :2012-0-2:1984-2007
两相介质。

地面脱气较容易,脱气后的液相可进行常规的净化处理、循环使用;通过对气液比进行有效地调整,控制其密度最终实现欠平衡钻井,实现保护油气层、提高机械钻速、解决井漏的目的。

充氮气钻井液最关键的技术就是气、液用量的确定(气、液混配比一般为1:10~1:50),需要考虑进入井筒的流体在井口及地面的控制、充氮气钻井液的携岩能力、井眼稳定性、压差卡钻和防止充氮气钻井液对地层损害。

充氮气钻井液循环当量密度的确定主要与充气量、钻井液排量、井深、井眼、钻具尺寸、地温梯度、钻井液性能等有关。

可根据地层压力系数选择合适的钻井液密度和泵徘量,应用气液两相流的软件计算出充气量的大小,确定其密度范围。

用充氮气钻井液钻井时,环空速度要达到0.75~1. 25m/s,地面正常工作压力为3.5~8MPa。

要求井底动态欠压值在2.5MPa左右。

3 充氮气欠平衡钻井的主要工艺技术
3.1 地层压力的确定
地层压力是在欠平衡钻井过程中的基础压力,油藏地质工程提供的地层压力系数或由邻井的试油静压、钻杆测试压力及RF T(MFT)测试压力获得,而工程设计上也采用此地层压力系数作为欠平衡设计依据,通过对实钻地层的资料分析后,确定该井为地层压力系数。

若压力在横向上存在差压,那么钻在压力系数低的位置时就会发生井漏。

3.2 注氮气量、钻井液排量的确定
根据充氮气钻井液的当量密度、泵的排量(满足携岩要求)和钻井液基浆密度,计算出充气量和环空返速。

充气钻井处于静压控制区时,计算出钻井液排量,从而确定氮气排量和循环当量密度,建立循环防止井漏。

3.3 充氮气钻井液类型选择
根据保护油气层要求和携带岩屑的能力来确定充气钻井液,还必须具有较强的抗油气污染的能力,即油气侵后不稠化,同时还要具有良好的流动性和触变性。

对于漏失性储层均采用无固相钻井液,这样能有效的避免固相颗粒进入储层对储层污染。

4 现场应用及效果
牛东X井一开采用375mm钻头钻至井深187. 77m,273.1mm表套下深187.40m;二开采用241mm钻头,中完井深1333m,177.8mm技套下深1332.51m,水泥返高465m;三开采用152.4mm 钻头钻进,钻至井深1558m时井下出现漏失,先后经过2次堵漏浆堵漏均未成功,钻井液只进不返,钻井液累计漏失量为136m3。

研究决定采用充氮气欠平衡钻井堵漏。

4.1 钻具组合
5D钻头+螺杆+
浮阀+箭形单流阀+钻铤×根+加重钻杆×根+斜坡钻杆+121mm旋塞阀+121mm箭形单流阀+ 89mm斜坡钻杆(接单根)+121mm方钻杆下旋塞+108mm六方钻杆。

4.2 施工情况
4.2.1 钻进
各项参数:充气钻井液基浆密度1.03~1.05g/ cm3,粘度60~75s,失水5ml,注液量6~10L/s,注气量27~35m3/min,注入压力8~13MPa。

井漏复杂立刻得到解决;整个充气钻井段长91.6m,纯钻时间17.67h,平均机速5.18m/h。

4.2.2 完井情况
采用下筛管完井方式完井,完井管柱为: (127mm引鞋+(127mm带眼管22根+(127mm 套管12根+(悬挂器。

悬挂器位置为1298.83m,整个完井过程是在环空当量密度与充氮气钻井过程中相当,对储层起到了较好的保护,实现了全过程欠平衡完井作业,有效的保护了油气层。

4.3 效果分析
4.3.1 该井在钻至1558m发生恶性漏失后在转为充气钻井,井漏立即问题立即得到解决,且有效的保护了油气层。

4. 3.2 钻至1662.60m井深后,点火成功,火焰最高达10m,火焰持续时间20min,火焰显桔黄色。

完钻直接投产,日产原油高达62.37m3/d。

4.3.3 与常规钻井比较机械钻速明显提高
在三开充氮气钻井段与常规钻井的机械钻速对比,所用钻头为同一型号钻头。

采用充氮气钻井的机械钻速为5.18m/h,而采用常规钻井的上部地层的机械钻速为2.56m/h,在这个区块按照现场经验,上部地层较下部地层机械钻速要快,而该井充氮气钻井机械钻速较常规钻井比较,机械钻速得到了有效的提高。

4.4 结论和认识
采用充氮气欠平衡钻井消除固相和液相进入储集层的正压差,减少对储集层的伤害,有效保护油气层;采用充氮气欠平衡钻井有效的防止井漏;
采用充氮气欠平衡钻井提高钻井周期,节约成本且提高机械钻速。

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[] 王锦,郝俊芳充气泥浆钻井计算[]石油钻采工艺,,3()
116内蒙古石油化工 2012年第15期 
1 2.4m m P C120m m
121m m121m m121m 102789m m 4.1991.J.
199111.。

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