充气钻井技术在罐005-H2井的应用.pdf

收稿日期2011 －03 －27 作者简介黄兵 1974 － ， 工程师， 毕业于重庆科技学院， 现就职于川庆钻探工程公司川东钻探公司， 主要从事钻井现场技术方面研究。 地址 400021 重庆江北区大石坝大庆村川东钻探公司工程技术部， 电话 13983437062， E － mail hb70563126． com 生产线上 充气钻井技术在罐 005 － H2 井的应用 黄兵1， 古光平1， 陈贵军1 ， 曾 伟1 ， 杨 伟1 ， 肖 洲2 1 川庆钻探工程有限公司川东钻探公司 2 川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院 黄兵等． 充气钻井技术在罐 005 － H2 井的应用． 钻采工艺， 2011， 34 3 98 －99 摘要川东地区钻井过程中存在井漏严重、 机械钻速慢等问题， 制约了川东地区油气田的开发进程。针对 该问题， 在川东地区沙罐坪构造罐 005 － H2 井开展了充气钻井技术试验， 取得了较好的效果。充气钻井期间未出 现井漏现象， 防漏治漏效果显著， 有效提高了机械钻速， 创造了同构造平均机械钻速最高纪录。在治漏提速的同 时， 减少了井漏复杂处理时间， 缩短了钻井周期， 降低了钻井成本， 行程钻速创造了同构造之最。该技术的试验成 功， 为充气钻井技术的发展积累了宝贵的经验， 为推动川东地区油气田的开发进程提供了技术保障。 关键词充气钻井;井漏;钻速 中图分类号TE 242文献标识码ADOI 10．3969/J． ISSN．1006 －768X． 2011． 03．29 川东地区天然气资源丰富， 开发潜能巨大。但由于地层 破碎， 钻进过程中存在恶性井漏问题［1 ］。如 罐 002 － X1 井 漏失严重， 处理井漏复杂 4． 7 d; 罐 5 井、 罐 26 井在须家河组 漏失严重， 存在失返现象， 先后堵漏11 次。罐5 井在嘉二3最 大漏速 33 m3/h。罐 31 井钻进至井深 1 100 ～ 1 200 m 之间 井漏失返。恶性井漏即耗费大量钻井材料， 又延长了钻井周 期， 制约了川东地区油气工程的开发进程。川东地区地层水 丰富， 特别是浅层水发育， 不利于开展空气钻井提速治漏。 针对川东地区恶性井漏、 机械钻速慢的问题， 提出了基于充 气钻井的治漏提速技术措施， 并开展现场试验， 取得了较好 的效果， 不但治漏了恶性井漏， 同时提高了机械钻速， 为该技 术的发展与应用积累了宝贵的经验， 为推动川东地区油气田 开发进程提供技术保障。 一、 充气钻井技术 1． 充气钻井井筒流态研究 充气钻井是以常规泥浆或清水为基液， 将一定量的气体 空气、 氮气、 天然气等 连续不断地注入基液内， 使其呈均匀 气泡分散于基液中， 从而有效降低钻井液密度。 从流体性质看， 充气钻井液属于不稳定气液两相流体。 由于气体从井底到井口， 随着其压力的降低温度的升高， 在 自身膨胀的作用下， 其表观速度越来越高， 因此在整个环空 中流态并不一致。在垂直井中流态可分为泡状流、 段塞流、 过渡流、 环雾流， 斜井、 水平井分为泡状流、 弹状流、 分层流、 波状流、 混块流、 环状流、 雾状流。 2． 充气钻井工艺流程 充气钻井注入方式包括立管法、 寄生管注入法、 同心管 注入法、 连续油管注入法等工艺技术。立管法工艺结构简 单， 不影响井身结构设计， 能有效降低井筒钻井液密度。目 前川东地区采用立管法注入方式。其工艺流程如图 1 所示。 图 1充气钻井工艺流程 3． 充气钻井参数计算模型 确定合理的气液比， 有效控制钻井液当量密度， 使其低 于地层破裂压力和孔隙压力， 从而达到解决井漏、 发现保护 油气层的目的。主要采用气液两相流理论进行分析和计算， 计算模型见式 1 ［2 ］。 － dp dz ρ mg sin θ τf ρ mvm dvm dz 1 式中 p压力， Pa; z井深， m; ρm混合物密度， kg/m3; g 重力加速度， m/s2; fm摩擦阻力系数， 无因次; vm混合物 流速， m/s; D环空水力相当直径， m。 二、 罐 005 － H2 井充气钻井现场应用情况 1． 基本情况 钻具组合 311． 2mm 牙轮钻头 双母回压阀尔 228． 6mm 钻铤 1 柱 308mm 扶正器 228． 6mm 钻铤 2 柱 接头731 630 203． 2mm 钻铤3 柱 接头631 410 165． 1mm 钻铤 2 柱 127mm 钻杆。 89 钻采工艺 DRILLING ＆ PRODUCTION TECHNOLOGY 2011 年 5 月 May 2011 钻井液性能 密度 1． 02 ～1． 12 g/cm3， 黏度 29 ～37 s。 注气量 30 ～90 m3/min。 2． 现场试验情况 罐 005 － H2 井实施间断充气钻井， 充气钻井及钻井液钻 井井段如表 1、 表 2 所示， 充气钻井总进尺 1 853． 95 m， 平均 机械钻速 7． 87 m/h。钻井液钻井总进尺 368． 65 m， 纯钻时 间 94 50 h， 平均机械钻速 3． 89 m/h， 全井充气钻井平均机械 钻速是钻井液钻井的 2． 02 倍。 表 1罐 005 － H2 井充气钻井井段统计表 介质 井段 /m 层位 /组 进尺 /m 纯钻时间 /h 机械钻速 /mh －1 充 气 395． 00 ～ 1557．25 1618．06 ～ 1778．00 沙溪庙 － 自流井 1322．19128 3010． 30 1778．00 ～ 1923．48 1925．50 ～ 2180．00 须家河399． 9880 304．97 2217．00 ～ 2320．00 2442．22 ～ 2471．00 雷口坡 － 嘉陵江 131． 7826 304．97 表 2罐 005 － H2 井泥浆钻井井段统计表 介质 井段 /m 层位 /组 进尺 /m 纯钻时间 /h 机械钻速 /mh －1 钻 井 液 1557．25 ～ 1618．06 自流井60． 819 106．63 1923．48 ～ 1925．50 2180．00 ～ 2217．00 须家河39． 0219 202．02 2320．00 ～ 2367．27 2367．27 ～ 2442．22 2471．00 ～ 2617．60 雷口坡 － 嘉陵江 268． 8266 204．05 3． 现场试验应用效果 3． 1 治理井漏效果显著 在充气钻井期间没有出现井漏现象， 取得了较好的防漏 治漏效果， 节约了处理井漏复杂时间。 3． 2 机械钻速提高明显 充气钻井在沙溪庙 ～ 须家河组提速效果明显。罐 005 － H2 井在沙溪庙 ～ 自流井组， 充气钻井平均机械钻速比钻井 液钻井提高了 55; 须家河组， 充气钻井平均机械钻速比钻 井液钻井提高了 146。全井纯充气钻井进尺 1 853． 95 m， 纯钻时间 235 30， 平均机械钻速 7． 87 m/h， 是全井钻井液平 均机械钻速 3． 89 m/h 的 1． 02 倍。本井采用充气钻井， 创造 了沙罐坪构造机械钻速最高纪录。 3． 3 行程钻速有较大提高 罐 005 － H2 井充气钻井行程钻速 82． 45 m/d， 与罐 002 － X1 井同井眼钻井液钻井行程钻速 59． 20 m/d 相比， 提高 了 40， 与罐 005 － H1 井同井眼钻井液钻井行程钻速 37． 58 m/d 相比， 提高了 120， 创造了沙罐坪构造行程钻速之最。 3． 4 节约钻井周期明显。 本井间断充气钻井共用 27 d 时间， 进尺2 226． 60 m。同 罐 005 － H1 井共用 45 d， 相比节约 18 d， 提高了 67; 罐 002 － X1 井共用 35 d， 相比节约 8 d， 提高了30; 罐010 － X1 井 共用 53 d， 相比节约 24 d， 提高了 96。 三、 结论 1 通过川东地区开展充气钻井现场试验表明， 充气钻 井技术可将钻井液控制在低密度范围内， 能有效避免恶性井 漏带来的损失， 防止井漏、 治理井漏效果显著。 2 充气钻井降低了井底钻井液当量密度， 使井底呈现 欠平衡状态， 能有效提高机械钻速， 开展现场试验的罐 005 － H2 井充气钻井段机械钻速是同构造最高纪录。 3 推广实施充气钻井技术， 在防漏治漏、 提高机械钻速 的同时， 减少了处理井漏复杂时间， 大大缩短了钻井周期， 降 低了钻井成本。开展试验的罐 005 － H2 井行程钻速创造了 同构造之最。 4 充气钻井技术在川东沙罐坪构造的成功试验， 为充 气钻井技术的发展积累了宝贵的经验， 为推动川东地区油气 田开发进程提供了技术保障。 参考文献 ［ 1］ 左星， 李发水， 李照， 等． 充气钻井技术在四川地区的应用［J］． 天然气勘探与开发， 2010， 33 3 59 －61． ［ 2］ 李颖川． 采油工程［ M］ ． 北京 石油工业出版社， 2002， 27 －31． 编辑 黄晓川 櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺 上接第 94 页 ［ 6］ 刘友权， 张永国， 王小红， 等． 缝内破胶压裂液的研究及 应用［ J］ ． 石油与天然气化工， 2010， 39 1 51 －54． ［ 7］ 宋微立． 低伤害压裂液在扶杨油层的应用［ J］ ． 油气井 测试， 2007， 16 3 55 －56． ［ 8］ 胡忠前， 马喜平， 何川， 等． 国外低伤害压裂液体系研 究新进展［ J］ ． 海洋石油， 2007， 16 3 93 －97． ［ 9］ 翁蕊， 韦莉． 剪切对低浓度聚合物冻胶成胶行为的影响 ［ J］ ． 石油勘探与开发， 1998， 25 5 65 －67． 编辑 包丽屏 99 第 34 卷第 3 期 Vol．34No．3 钻采工艺 DRILLING ＆ PRODUCTION TECHNOLOGY