雾化钻井技术在门003-X4井的应用.pdf

1 3 8 钻 采 工 艺 DRI LL I NG ＆ P RODUC T I ON T EC HNOL OGY 2 0 0 8 年 l 1 月 NO V ．2 o o 8 雾化钻井技术在门 0 0 3一X 4井的应用 冯大钧 ， 艾惊涛， 王卫东， 王 林 中国石 油川庆钻探 工程公 司钻采工艺技术研究院 冯大钧等．雾化钻井技术在门0 0 3一X 4井的应用． 钻采工艺 ， 2 0 0 8 ， 3 1 6 1 3 81 3 9 摘要气体钻井技术及泡沫钻井技术在我国已广泛应用， 其优点是提高机械钻速， 防止漏失并有利于发现 低压油气层。气体钻井技术实施前提是地层不出水或微量出水但不影响气体携带岩屑； 泡沫钻井技术正常实施的 前提是沉砂池容积足够大， 以保证返 出地面的泡沫不溢 出沉砂池造成环境 污染。门 0 0 3一X 4井 因地层 出水， 现场 空气最大排量不能保证安全钻进 ， 而井场沉砂 池容积不足 5 0 0 m ， 不具备泡沫钻 井条件。针 对上述局 限， 现场 实施 了雾化钻井技术并取得 成功 。 关键 词雾化钻井 ；门0 0 3一 X 4井； 泡沫质量 中图分类号 T E 2 4 2 ． 9 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 6～7 6 8 X 2 0 0 8 0 6 0 1 3 8 0 2 川东地区表层水丰富， 空气钻井技术在该地区实施存在 很大难度。在地层 出水后， 天东 0 0 7一X 1井最多进尺为 5 3 2 ． 9 2 I I 1 ， 而云安0 0 2 2井出水后空气钻进 4 6 ． 4 5 m就被迫 中止， 难以充分体现空气钻井的优势。门0 0 3一X 4井在地层 出水后采用雾化钻井技术， 最大限度地缩短工期、 减低成本 并保护环境。 一 、f - i 0 0 3一 X 4井概况 门0 0 3一 X 4井是位于四川盆地南 门场构造带的一 口开 发井。井型 斜井； 设计垂深 3 6 7 5 m， 斜深 3 9 7 2 m。表层 出露凉高山， 在井口附近地层产状为倾向3 l O 。 ， 倾角 4 2 。 ， 地 面海拔4 7 0 ． 4 4 m。井身结构如表 1 。 表 1 井身结构及钻进中各段钻速对比 开钻顺序 二开 三开 设计井 钻头 m m深度 m 4 4 4 ． 5 8 0 0 3 1 1 ． 2 2 0 3 7 身结构 套管 m i l1 深度 IT I 层位 3 3 9 ． 7 7 9 8须家河 2 4 4 ． 5 2 0 3 5 嘉二 3 实钻井 钻头 m m深度 m 4 4 4 ． 5 7 9 8 ． 0 0 3 l 1 ． 21 5 0 1 ． 9 4 身结构 套管 m m 深度 m 层位 3 3 9 ． 7 7 9 6 ． 2 2东岳庙 4 4 4 ． 5 MP 3 凉高山 3 1 1 ． 2S T 5 3 7 G C自流井 空气 x 5 0 ． 0 0 5 8 ． 0 6 空气 7 9 8 ． 0 0～8 0 5 ． 9 3 尺寸 m m 钻头型号 层位 4 4 4 ． 5 K Q C 2 7 5凉高山 ～ 3 1 3K Q C 2 7 5自流井 ～须家河 钻井介质 井段 m 自流井 雾化 5 8 ． 0 6～ 6 7 7 ． 2 7 雾化 8 0 5 ． 9 31 4 0 6 ． 9 7 4 4 4 ． 5M P 3自流井 3 1 1 ． 2 S J T 5 3 7 G G须家河 钻井液 6 7 7 ． 2 7～ 7 9 8 ． 0 0 雾化 1 4 0 6 ． 9 7～1 5 0 1 ． 9 4 进尺 纯钻时间 平均钻速 进尺 纯钻时间 平均钻速 m h m ／ h IT I h m ／ h 钻进中各段钻速对比 8 ． 0 6 7 ． 5 0 1 ． 0 7 7 ． 9 3 2 ． 0 0 3 ． 9 7 6 1 9 ． 21 6 6 ． 6 7 9 ． 2 9 6 01 ． 0 4 6 3 ． 2 5 9 ． 5 1 2 0 ． 7 3 8 1 ． 0 0 1 ． 4 9 9 4 ． 9 7 2 5 ． 4 2 3 ． 7 4 二 、 气 体 钻 井 复 杂 情 况 嚣 筹 4 4 4 ． 5 ra m井眼段 2 0 0 7年 1 1月 2 5日空气钻进至井深 水增多， 现场测得出水量为3 ． 2 n l ／ h 。 收稿 日期 2 0 0 8 0 51 1 作者简介冯大钧 1 9 8 4 一 ， 助理工程师， 2 0 0 6 年毕业于中国地质大学 武汉 勘查技术与工程专业， 现主要从事气体钻井工程现场技术 服务 。地址 6 1 8 3 0 0 四川广汉 ， 电话 0 8 3 85 1 0 0 0 6 0 。 第 3 l 卷 V o 1 ． 3 1 第 6期 N o． 6 钻 采 工 艺 D R I L L I N G＆P R 0 D U C T I O N T E C H N 0 L OG Y 1 39 3 1 I ． 2 mm井眼段 2 0 0 7年 1 2月 1 6日空气钻进至井深 9 2 0 ． 0 0 m， 地层出水 ， 立压 2 ． 2 t 2 ． 4 M P a 、 扭矩 3 T 5 k N m， 返出岩屑湿润， 继续钻进至井深 9 5 5 ． 0 0 m， 岩屑返出明显减 少且呈滤糊状， 排砂管线出口地层水增多， 现场测得出水量 为 2 ． 2 m ／ h 。 在这种情况下， 若继续使用空气钻井， 则容易 因滤饼环 的形成而导致卡钻事故。滤饼环理论可以解释这种现象 细 钻屑和地层流体容易在井眼中形成滤浆， 并且因在钻铤上部 流体流速降低 ， 容易在该处形成环状阻塞。滤饼环阻止了流 体流动 ， 并导致井底压力和流体密度增加， 进一步降低了钻 井流体流速和携岩能力， 致使钻屑在井底积累， 导致卡钻 J 。 在气体钻井 中， 泡沫和雾化钻井均能有效阻止滤饼环 的形 成， 而现场沉砂池容积不足5 0 0 m ， 不满足泡沫钻井要求， 因 此采用雾化钻井技术不失为一种合理的钻进方式。 三、 雾化钻井技术原理及效果 工程上引入泡沫质量 ，这一概念来充分描述和检查雾 化钻井作业中的物理特性及作业参数 J 。泡沫的质量 特征 值 由式 1 给出 ， ㈩ 式中 一压缩气体的体积， m ； 一 液体体积， 含地层侵入的液体 ， m 。 当泡沫质量超过 9 7 ． 5 ％时， 圈闭气相的连续泡沫机构变 得不稳定， 这时泡沫流体就转变为雾化流体 j 。 经计算， 在 4 4 4 ． 5 m m井段 ， 供气排量 2 20 m ／ m i n ， 注泡 沫基液量 0 ． 8 m ／ mi n ， 泡沫基液浓度 2 ． 5 ％ ～3 ％； 在 3 1 1 ． 2 m m井段， 供气排量 1 9 0 m ／ mi n ， 注泡沫基液量 1 m ／ mi n ， 泡 沫基液浓度2 ． 5 ％ 一 3 ％。泡沫质量分别为9 9 ． 6 ％和9 9 ． 5 ％， 符合雾化钻井条件。 雾化钻进阶段在二开及三开雾化钻井过程中， 分别于井 深 2 6 1 ． 0 0 m及 1 0 3 6 ． 8 4 m进行起下钻 ， 起下钻畅通 ， 钻具外 壁干净。二开钻至井深 6 7 7 ． 2 7 m起钻出现拔活塞现象， 三 开钻至井深 1 5 0 1 ． 8 4 m处起钻 畅通 。 四、 结论 从两次雾化钻井使用效果来看 二开钻至井深 6 7 7 ． 2 7 m 起钻出现拔活塞现象而三开钻至井深 1 5 0 1 ． 9 4 m起钻畅通。 主要因为二开供气量不足导致上返速度低， 仅为三开供气量 在环空中形成的上返速度的0 ． 5 1 倍； 另外， 二开地层出水量 大于三开， 大量地层水的侵入使得井底流动压力急速升高并 降低气体流动速度， 从而降低雾化介质的携岩能力。 从表 1可以看出， 在孔径4 4 4 ． 5 m m出水井段， 雾化空气 锤钻井能获得常规空气或钻井液钻进近9倍的钻进速度， 说 明在地层出水情况下， 雾化钻井技术比纯空气钻井技术更有 优势， 能够明显克服某些表层出水问题。 从 3 1 1 ． 2 m m井段的钻速对比发现， 雾化钻进可获得空 气钻井相当的机械钻速 ， 充分发挥了雾化钻井技术在提高钻 进速度上的优势。 雾化空气锤钻进在获得高钻速的同时， 能起到很好的纠 斜、 防斜效果 ， 提高了井身质量。 该井由于使用雾化钻井工艺， 使用起泡剂较少 ， 钻进中 沉砂池液面未形成泡沫， 避免因沉砂池容积过小导致泡沫溢 出污染环境。 该井共使用起泡剂 1 ． 3 5 t ， 若采用稳定泡沫钻井需起泡 剂4 t 以上 ， 另外还需4 t 以上的消泡剂 ， 显著降低了钻井成 本 参考文献 [ 1 ] 美 Wi l l i a m C ． L y o n s ／ B o y u n G u o ／ F r a n k A ． S e i d e 1 ． 曾义 金 樊洪海， 译． 空气和气体钻井手册[ M] ． 北京 中国 石化 出版社 ． [ 2 ] 美 B o y u n G u o ／ A l i G h a mb o r ． 胥思平， 译． 欠平衡钻井 气体体积流量的计算[ M] ． 北京 中国石化出版社． 编辑 黄晓川 中外能源 杂志订阅启事 月刊 中外能源 杂志创刊于 1 9 9 6年， 月刊， 国内外公开发行， 国内刊号 C N 1 15 4 3 8 ／ T K， 国际刊号 I S S N 1 6 7 3 5 7 9 X， 大 l 6开， 每期定价 1 8元， 全年定价2 1 6元， 已被美国 化学文摘 C A、 中国期刊网、 中国期刊全文数 据库、 中文科技期刊数据库 全文版 、 中国核心期刊 遴选 数据库等权威数据库收录。 中外能源 杂志主要栏 目包括 能源战略与政策研究、 替代能源与新能源、 油气勘探与开发、 炼制与化工 技术、 环境保护与安全、 节能降耗技术与措施、 能源资讯等。 国内邮发代号 8 0 6 7 4； 国外邮发代号 B M 4 2 5 2 刊社地址 北京市东城区安外大街甲8 8号 9层； 邮编 1 0 0 0 1 1 刊社名称 中外能源 杂志社 开 户 行 北京建行地坛支行 账 号 1 1 0 0 1 0 4 2 9 0 0 0 5 3 0 0 3 4 1 1 电 话 0 1 0 6 4 2 9 5 1 8 3 传 真 0 1 0 642 9 5 1 4 4 邮 箱 z h o n g w n y 1 6 3 ． c o rn 联 系 人 谢守国