气体钻井技术

经济效益： 提高钻速,降低 直接钻井成本
克服困难： 严重漏失,欠压 高度水敏性等。
非常规： 缺水环境（高 山，沙漠),极地， 地热,大井眼等。
可能的应用范围
低压,低渗 油占总资源量的50%，动用程度低于10% 油气资源 气，我国不详，美国为常规气的5倍。
动用 难拿 储量
非常规 稠油，世界上三倍于常规油 油气资源 煤层气，我国两倍于天然气。
➢ 实际第二峰开始于93年，比作者们预测的早， 且上升迅速，呈现明显的热点技术趋势。
不同的发展动力
对应于两个发展峰值，有两次不同的发展动力，如图：
勘探开发
非常规 15% 应用25%
经济效益 克服困难
60%
第一次推动力
其它30% 勘探开发 70%
第二次推动力
第一推动力是工程目的为主：打快，打好， 降低成本。 第二推动力是满足新形势下勘探开发需求为 主。能够满足未来勘探开发主战场需求 的钻井技术，就一定有生命力。
概论
60年代四川盆地曾经在8口井中使用天然气钻开产层， 见到一定效果，由于井控设备落后、工艺技术差、装备不 配套而没有进行下去。跨入21世纪，为了解决长段低压破 碎地层的钻井问题，提高低压、低渗油气藏的开发效益， 提高钻井进度，四川油气田组织了气体钻井的研究，积极 探索用气体钻井技术提高机械钻速的方法，在有天然气气 源的井，用天然气钻开低压低渗透储层，大幅度提高了单 井产量。
应用 范围
复杂岩性 油气藏
老油田 改造挖潜
降低成本 提高效益
孔隙性，约40~50个 裂缝孔隙性，约20~30个 孔，缝，洞型，炭酸盐岩 约50个 变质岩，火成岩，约20~30个 （非孔隙性油气藏至少占总储量的三 分之一）
动用难拿储量
老油田 改造 挖潜
世界上NON~OPEC产量的三分之一， 我国至少一半，压力递减，含水上升。
气体钻井技术
主要内容
1. 概论 2. 气体钻井方式、工艺流程 3. 气体钻井组织与实施 4. 四川地区气体钻井典型应用
一、概论
定义：
气体钻井是以气体作为循环介质代替钻井液的钻井技术
1953年，美国的EI paso天然气公司首次利用空气作钻井 液在犹他州成功地钻成了第一口油气井。自那时起，利用空 气或天然气来进行油气井钻探的方法在全球范围得到广泛应 用，采用空气和天然气钻井技术已能钻达5000m的深度。 气体钻井技术在国外（特别是加拿大、美国）已得到广泛应 用。
气体钻井方式、工艺流程
分类：
✓ 空气钻井
✓ 氮气钻井 ✓ 天然气钻井
纯气体钻井
✓ 尾气钻井
✓ 雾化钻井
✓ 泡沫钻井（气相可以是空气、氮气、天然气）
气体钻井方式、工艺流程
1、纯气体钻井
纯气体钻井就是用纯气体作为循环介质的钻 井技术，包括纯空气钻井，氮气钻井、天然气钻 井和尾气钻井。
其中空气钻井主要用于非产层（其原因在于空 气钻产层存在井下燃爆的危险），而氮气钻井、 天然气钻井和尾气钻井主要用于产层。
发展
起源 关键点：
起 源 于 50 年 代 ， 空 气 钻 井 ， 充气钻井和泡沫钻井。
国内起源于60年代的天然气 钻井。
发展
➢ 第一发展高峰始于60年代初，理论上应延至 80年代末。
➢ 实际第一峰受油价，投资，转移，市场心理因 素的影响，出现相应的跌谷和颠峰。
➢ 理论上第一谷应在80年代中至90年代中末。
应用 范围
降低成本,提高效益,是最具普遍性的需求。
储层保护
提高探井勘探成功率和精度
降低 开发井提高单井产能和最终采收率。
成本 提高
提高钻速，降低成本
效益 制服漏，喷，塌，卡等，ห้องสมุดไป่ตู้短周期。
提高钻速，降低钻井成本在非储层段（尤
其上部大井段），非常重要。
应用范围究竟多大
尚无准确定论 最保守估计：
至少占总储量的三分之一必须靠UBD 去拿。我国钻井设备改造至少应占三分之 一，美、加在1996年就达25%，15thWPC 预言，最终将超过50%，美国仅空气钻井
纯空气钻井
1、空气钻井技术适用地质条件： ✓ 坚硬、干燥的地层 ✓ 非常规裂缝地层 ✓ 水敏性强的地层 ✓ 严重缺水的地区
纯空气钻井
2、纯空气钻井地面流程图：
空压机组
冷却设备
气体流量计
立管
旋转防喷 器
增压机
排砂管
井口装置
除尘器 空气、钻屑
岩屑池
砂样取样 器
3、纯空气钻井主要设备：
空压机
旋转防喷器
一、概论
缺点：
✓ 对地层压力的控制能力降低。因此气体钻井作业一般限于那 些储层孔隙压力较低的地区 ✓ 气体钻井局限于那些地层岩石较老且致密的地带，因为井内 几乎不存在流体压力来支撑井壁并防止其坍塌 ✓ 对付大量地层水侵入环空的能力是有限的 ✓ 由于环空中含砂气流的冲刷作用，钻杆的磨损会加剧 ✓ 在钻进期间，井内的流体几乎不可能对钻柱提供缓冲作用
➢ 钻进过程中注意注入压力变化、岩屑返出情况的变化、钻 具旋转和上提下放阻力变化情况。如果出现异常情况应停止 钻进充分洗井，或调整注入量，保持井眼畅通
➢ 如果需要测井、固井等作业需要替入完井液，则注意注替 过程中控制井口压力和返出量
氮气钻井
1、氮气钻井技术特点：
优点：氮气是最好的气体钻井介质。氮气欠平衡钻井技术基 本与空气钻井技术相同。除具有空气钻井技术的优点 外，还有避免井下爆炸和避免污染的优点。
一项占年进尺的16.7%，故我国差距极大。 主要在四川，也就20口井左右。
概论
目前的主要用途：
✓ 提高钻速（井底压力低压持效应小） ✓ 解决井下复杂（井漏、水敏性坍塌等） ✓ 发现和保护气层
概论
优点：
✓ 极大的降低了对产层的地层损害 ✓ 消除了井漏对钻井作业的影响 ✓ 可获得更高的钻进速度（井越深，其效果越明显） ✓ 可提高钻头使用寿命 ✓ 对付硬地层钻进的能力显著提高 ✓工作条件和环境变得更为清洁 ✓ 与泥浆钻井相比，由于气体钻进速度更快，花费的时间更小 ，故可降低钻井作业的总成本
空气锤
增压机
✓空气输送管线及阀门 ✓钻具止回阀 ✓排砂管线 ✓检测仪表
4、纯空气钻井井场布置图：
5、纯空气钻井工艺要点：
➢ 按设计要求根据确定的最大注气量和注入压力选择注入设 备、管汇和仪器。设备安装就位后应进行严格的试压试运转
➢ 按设计要求制定详细的岗位分工和应急预案，在施工中严 格落实
➢ 气举过程中注意注入压力的变化，如压力过高应控制井口 回压，防止出现意外和污染事故的发生