国内外气体型钻井流体应用技术的发展状况
国内气体钻井工艺技术现状
第一作者简介： 窦金永（ ９４） 男（ １ ８一 ， 汉族） 天津人 ， ， 助理工程师 ， 现从事气体／ 欠平衡钻井研究工作 。
２１ ００年第 １ 期 ２
西部探 矿工 程
２ ３
成 。气体 钻水平井 将 气体 钻 井保 护 储层 与水 平 井扩 大 渗流 面积的 优 点相 结 合 ， 三低 油 气 藏 开 发 的有 效 手 是 段 。国内存在大量 的低孔 、 渗 气 藏 ， 井 产 量 受裂 缝 低 单 发 育程度 影响较大 ， 为提 高单井 产量应 大力 推行气体 钻 水 平井技 术 、 水平 分支井 技术 ， 大钻 遇裂缝 机会 。 增
在 的差距 ， 图为 国内气体钻 井工艺技术 水平 的提 高提供 新 思路 ， 力 具有 一定 的参 考和指 导意 义。
关键 词 ： 气体 钻 井 ； 艺技 术 ； 状 工 现
中图分类号 ： Ｅ ４ 文献标 识码 ： 文章编 号 ：０ ４ ５ １ （ ０ ０ １一 Ｏ ２ 一 Ｏ Ｔ ２ Ａ １０－ ７ ６２１） ２ Ｏ ２ ３ 近年来 ， 内各 油 田积 极 推广 应 用气 体 钻井 技 术 ， 国 有一 定 的影 响 。大 庆钻 井 院通 过研 究 得 出 了注气 排 量 与影 响 因素 之间 的定 量关 系 。
３ 气体钻 井取芯 技术
气体钻 井不存 在液柱 压力 ， 取岩 芯 由于应力快 速 所 释放 和钻柱 振动 易形成 薄片状 岩芯块 ； 岩芯人筒摩 阻较 大， 且受 到高速气 流 冲刷 ， 降低 了单 筒取 芯 进尺 及岩 芯
收获率 。此外 ， 刚石 或 Ｐ Ｃ钻 头在 气 体钻 井 条件 下 金 Ｄ 冷 却存 在 问题 ， 易 早 期 损 坏 。针对 气 体取 芯 技 术 难 极
２ ２
气体反循环钻井技术发展现状
第３卷 １
Ｖ０ ． １ ３１
第 ５期
Ｎｏ ５ ．
钻
采
工
艺
ＤＲＩ ＬＩ Ｌ ＮＧ ＆ Ｐ ＲＯＤＵＣＴ ＯＮ ＥＣＨＮ０Ｌ Ｉ Ｔ ０ＧＹ
气 体 反 循 环 钻 井 技 术 发 展 现 状
韩 烈 祥 ，孙 海 芳
（ 国石 油 川庆钻 探 工程 有 限公 司钻 采 工 艺技 术研 究 院） 中
韩烈祥等．气 体反循环钻井技术发 展现状． 钻采 工艺 ，０ ８ ３ （ ） １— ２ ０ ，１ ５ ： ５ 摘 要 ：气体钻 井技 术与常规钻 井相 比在发 现与保护储层 、 少钻 井工程 复杂和极 大地提 高钻 井速度等 方面 减 表 现 出明显优势 ， 是 气体钻 井设备投 资大、 但 占地 多、 运行 能耗 高也限制 了其 广泛应 用的 范围。而 气体反 循环钻 井
具有 消除 了井漏复杂 、 降低 了对动力和钻 井液的需 求量 ， 能完全 回收 未受 污染 的钻 屑或 连 续取 心 、 降低 地层 污染 ，
以及 更好、 更及 时地发现产层、 减少地层产液对钻探 工 艺的影 响等许 多优 点。气体 全井反循 环 钻井技 术在找 矿 系 统、 井、 水 水文地质 以及 大井径 工程施工的钻探 中广泛应 用。文章 介绍 了国内外反循 环钻 井工 艺及 工具技 术的发 展 现状 ， 为该技 术引进并更好地在石 油工业 中发挥效益提供 重要 参考。
收 稿 日期 ：２ ０ ０ ８—０ ０ ６— ２
、
反 循 环 中 心取 样 钻 探 方 法 简 介
钻 井 时循 环介 质从 井 底携 带 岩屑 或岩 心 由钻杆
中心上 返 至地表 的 方法 称 为反 循 环 中心 取 样 钻 探 ，
气体钻井技术现状与应用前景展望1-肖国益
钻 尾气钻井 井 天然气钻井
非产层 产层
纯空气 空气雾化 空气泡沫 充空气
雾化钻井（雾的密度一般为0.02-0.07g／cm3）
纯氮气 氮气泡沫 充氮气
纯尾气 尾气泡沫 充尾气
泡沫钻井（气相可为空气、氮气、天然气）
(泡沫密度一般为0.07－0.6g／cm3，气体占泡沫体积的55%－96％)
ZPEB
四川盆地60年代曾经在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。
四川油气田最近几年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，提高钻井速 度，用天然气钻开低压低渗透储层，提高了机械钻速。
川西南矿区在天然气钻井的基础上，在20世纪90年代 中后期，针对不同的地质要求，进行了空气泡沫、空气钻 井以及空气充气钻井、尾气钻井、尾气泡沫钻井、尾气充 气钻井等多种钻井方式的实践；2003年6月川西南核桃１井 空气钻井首获成功。
井号 X1023 X1016 乌24
百1841
百1827
1653 1671 彩28
井段 （m）
1407.72-1512.02
1745.00-1865.00
1626.00-2106.92
ZPEB
适用的地质条件： （1）地层情况清楚，岩层坚硬、干燥，井壁稳定 （2）非常规裂缝地层，严重漏失地层 （3）水敏性强的地层 （4）地层压力系数低于正常压力梯度的地层 （5）严重缺水的沙漠、高原地区 （6）煤层气钻井 （7）低压产层
两次飞跃(30∽50/80∽90年代)，基于不同的
发展动力
勘探开发
非常规15% 克服施工困 应用25% 难 60%
其它30% 勘探开发 经济效直接钻井成本, 提高综合效益.
国内外钻井新技术
国内外钻井新技术钻井作为石油勘探开发的重要环节，一直以来都在不断发展和创新。
近年来，随着科技的进步和需求的不断增长，国内外钻井行业涌现出了许多新技术，这些新技术为钻井作业提供了更高效、更安全、更环保的解决方案。
本文将重点介绍国内外钻井领域的一些新技术。
1. 气体钻井技术气体钻井技术是近年来钻井行业的一项重大技术突破。
相对于传统的液体钻井，气体钻井采用压缩空气或氮气作为钻进液，具有环保、清洁、高效等特点。
气体钻井技术不仅可以避免液态钻井液带来的环境问题，还能够减少地下水污染风险。
同时，气体钻井技术还能有效提高钻井速度，降低钻井成本。
2. 高压水力钻井技术高压水力钻井技术是一种利用高压水射流来切削地层的新型钻井技术。
该技术能够高效地切削硬岩和特殊地层，且对环境影响较小。
它采用高压水射流进行切削，可将地下岩层切削成细小的颗粒，减少钻井液量，降低钻井噪声和震动。
高压水力钻井技术不仅提高了钻进速度，还能够减少钻具磨损，延长钻头使用寿命。
3. 快速钻进技术快速钻进技术是一种钻井作业周期较短、效率较高的新技术。
通过优化钻井过程和提高钻具性能，快速钻进技术能够缩短钻进时间，减少钻井成本。
其中一项关键技术是采用高效钻井液和超强钻头，提高了钻进效率和钻头使用寿命。
此外，还可以采用一体化的钻井装置和自动化控制系统，提高钻井操作的精确度和安全性。
4. 智能钻井技术智能钻井技术是钻井行业的前沿技术之一。
它通过装备互联网、人工智能、大数据分析等技术，实现对钻井作业全过程的智能化控制和管理。
智能钻井技术可以实时监测钻井参数，预测地层变化，优化钻井方案，提高钻进效率和质量。
此外，智能钻井技术还可以对钻井装备进行远程监控和管理，减少了现场人员的风险和作业成本。
5. 高效钻井液技术高效钻井液技术是钻井作业中至关重要的一项技术。
它采用新型化学品和添加剂，改善钻井液的性能和稳定性，提高钻井作业的效率。
高效钻井液技术能够降低钻井过程中的摩擦阻力、降低地层损害、改善井壁稳定性等，从而提高钻井速度和质量。
煤层气井气体钻井技术发展现状与展望
煤层气井气体钻井技术发展现状与展望申瑞臣;夏焱【摘要】煤层气储层的特殊性对煤层气钻井时的储层保护提出了更高的要求.用气体钻井方式开采煤层气是一种有效的保护储层的手段,被国外油田广泛采用.气体钻井方式的选择必须考虑地层的适用性、应用模式、后期完井方式以及经济性.通过对国外煤层气开发中气体钻井的应用情况、煤层特点、气体钻井应用于煤层气的技术模式进行分析,结合我国煤层气特点及气体钻井技术现状,探讨了在我国煤层气开发中开展气体钻井的可行性.%The particularity of coal bed methane reservoir has made the reservoir protection being put into a higher level during the drilling in CBM well. Gas drilling was considered to be one of effective methods to develop the coal bed methane and was used commonly on aboard. The selection of gas drilling manner must take into account the suitable, applied mode, later completion method and the economic. The application, characteristics of coal bed and technique mode of gas drilling applied to coal bed methane development on aboard were firstly analyzed, and then the characteristics of coal bed methane and gas drilling technology in China were investigated, finally the feasibility of introducing gas drilling into CMB development in our country was discussed.【期刊名称】《石油钻采工艺》【年(卷),期】2011(033)003【总页数】4页(P74-77)【关键词】煤层气;气体钻井;储层保护【作者】申瑞臣;夏焱【作者单位】中国石油集团钻井工程技术研究院,北京 100195;中国石油集团钻井工程技术研究院,北京 100195【正文语种】中文【中图分类】TE242煤层气作为非常规天然气，在国内外掀起了新的勘探开发热潮。
国内外页岩气井水基钻井液技术现状及中国发展方向
国内外页岩气井水基钻井液技术现状及中国发展方向近年来，页岩气的开采已成为全球能源产业的热点之一。
然而，页岩气开采过程中存在一些技术难题，其中水基钻井液技术是影响页岩气开发的重要因素。
本文将从国际国内两个方面，简要分析页岩气井水基钻井技术现状，并探讨中国的发展方向。
在国际上，水基钻井液技术已经成为页岩气开采的主要技术之一。
当前，美国水基钻井液已经急速发展，成为了世界上最主要的液态钻井液市场。
因此，美国是目前全球页岩气开采最发达的国家之一。
从国外的经验可以看出，水基钻井液技术主要分为两种类型：聚合物和无机盐水基。
聚合物水基钻井液主要包含了烃类聚合物、胶状物、树脂、丙烯酸醋酸盐等成分。
这种钻井液具有良好的稳定性、强附着力、良好的防漏性能等优点，但缺点在于成本较高，不适合大规模应用。
无机盐水基钻井液成分则主要包括水、无机盐超过10种成分etc. 与聚合物水基钻井液相比，无机盐钻井液生产成本较低，但却容易对地下水质造成污染。
在国内，随着页岩气开采的稳步前进，钻井液技术也得到了长足的发展。
尽管面临诸多困难和挑战，但是在各方共同的推动下，我国页岩气井水基钻井液技术逐渐成熟，并获得了一系列的技术突破。
目前，国内的研发人员主要采用国内外先进技术，发展新的水基钻井液体系。
据悉，目前国内石油钻井液并不足以满足页岩气钻井的要求，需要结合页岩气特殊性采取适合性的钻井液体系。
与此同时，新开发的乳胶钻井液、纳米胶钻井液体系也在受到关注和追捧。
在我国页岩气开采过程中，水基钻井液技术的研发必须注意保护环境，避免地下水污染。
因此，未来的发展方向是把握新型水基钻井液技术的切入点，汇聚全球水基钻井液技术领域的技术优势，继续开拓、优化和完善我国的钻井液技术，充分利用自己的资源优势，推进我国页岩气井水基钻井液技术的健康持续发展。
总之，页岩气井水基钻井液技术是影响页岩气开发的重要因素。
我们可以借鉴国际的先进经验，继续优化和探寻新型的钻井液技术，为我国发展页岩气提供坚强的技术支持。
油田化学作业1(打印)
油田化学作业11.简述国内外钻井液工艺技术的发展概况。
答：（1）1914—1916年，清水作为旋转钻井的洗井介质，即开始使用“泥浆”。
（2）20世纪20～60年代，以分散型水基钻井液为主要类型的阶段。
在这期间，经历了从细分散体系向粗分散体系的转变，同时也出现了早期使用的油基泥浆和气体型钻井流体。
（3）70年代以后，以聚合物不分散钻井液为主要类型的阶段。
聚合物钻井液是国外水基钻井液发展最迅速的一类，它的出现标志着钻井液工艺技术进入了科学的发展阶段。
此外，在这一阶段，油基钻井液体系也有了进一步的发展。
在抗高温深井钻井液方面，研制出以Resinex为代表的抗高温降滤失剂，使深井钻井液技术取得了很大进展。
90年代以来，随着阳离子聚合物钻井液和正电胶钻井液的广泛应用，以及其它各种新型钻井液的出现，钻井液技术进入了一个更新的发展阶段。
2.分析钻井液的沉降稳定性和聚结稳定性的影响因素。
答：影响动力稳定性的因素（1）重力的影响分散相质点在胶态体系中所受的净重力，主要决事实上于固体颗粒半径的大小，其次决定于分散相与分散介质的密度差。
（2）布朗运动的影响（3）介质粘度对动力稳定性的影响固体颗粒下沉速度与介质粘度成反比，困此提高介质粘度可以提高动力稳定性。
钻井液要求有适当的粘度，这是其重要原因之一。
影响聚结稳定性的因素①电解质浓度的影响②反离子价数的影响③反离子大小的影响④同号离子的影响⑤相互聚沉现象3.用旋转粘度计测得∮600＝35，∮300＝24，计算钻井液的下列流变参数：表观粘度AV,塑性粘度PV,动切应力YP ,流性指数n,稠度系数K.答：4.简述钻井液的流变性与钻井作业的关系答：钻井液流变性与井眼净化的关系1. 层流携带岩屑的原理2. 紊流携带岩屑的原理紊流携岩也有一些缺点，主要表现在：岩屑在紊流时的滑浇速度比在层流时大，这就要求钻井液的上返速度高，泵的排量大；()300600lg 322.3θθ=n ()n K 511.0300θ=由于沿程压降与流速的平方成正比，功率损失与流速的立方成正比，所以用紊流携岩还会使钻头的水马力降低，不利于喷射钻井；紊流时的高流速对井壁冲蚀严重，不能很好地形成泥饼，容易引起易塌地层井壁垮塌。
国内外钻井新技术和发展趋势
2.大位移井钻井技术及其应用
大位移井是在定向井、水平井技术之后又出现的一种特殊钻井技术，是指水平 位移深度与垂直深度之比大于2.0以上的定向井和水平井；当比值大于3时，则称为 是特大位移井。
第二阶段（1976～1985年）：
1976年4月30日，我国第一口超深井（井深6011M）在四川完成，标志着我 国钻井工作由打深井进一步发展到打超深井。
从1976年开始，我国每年都打深井，并且数量逐步增加，由1976年完成3口 上升到1985年完成29口。
在这个阶段中，除完成170口深井外，还完成了10口超深井，其中包括井深 超过7000M的2口超深井（四川关基井，7175M；新疆固2井，7002M），这是我 国深井超深井钻井的初步发展阶段。
开采油气，提高油气采收率 形成油气到地面的通道。 油田开采后期钻注水或注气井。
3. 钻井在石油工业中的地位
钻井工程是石油工业的支柱，是油气勘探和开发取得突破的手段。
4. 钻井的作用
钻井的作用不再是单纯的创造油气通道，而且是提高油气产量和提高 采收率的重要手段。
特殊工艺井的应用给石油工业的发展开辟了崭新的局面，带来了巨大 的经济效益。
（6）国外深井和超深井技术发展
国外超深井钻井技术发展主要集中在钻机、钻头、井下工具、钻井泥浆 等方面： 超深井钻机功率大、性能好、自动化程度高、配套设备性能可靠，从而在 装备上为快速打好深井提供了物质上的准备。 钻头质量好、品种全、选型合理，可获得钻头耗用数少、钻井进尺多、钻 井速度快的好效果。 钻井液具有良好的热稳定性、润滑性和剪切稀释特性、固相含量低、高压 失水量低、可抗各种可溶性盐类和酸性气的污染。 运用井下动力钻具提高钻速、井身结构设计灵活、高强度钻杆等工具配套 齐全，使得国外超深井钻井速度快、事故少、成本低、效益好。
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纯气 体 （ 气 空
、
０Ｏ １ ． Ｏ ２～ Ｏ ０１ ． ２
氮气 、 然气 、 气） 天 尾
（ 天然气 ０６ ．） ．～Ｏ７
流 水 滴 分散 在 气 体 中 的 分散 体 系 体 雾 体 （ 体 为 连续 相 ） 气 Ｏ Ｏ２ ．３ ．１ ～０ Ｏ ６ 型 气 泡 分 散在 液 体 中 的 分散 体 系 Ｏ Ｏ ６ ．２ ．３ ～０ ４４ 稳 定 流 泡 沫 （ 体 、 体 混 合 ， 气 液 以泡 沫 为 主 ， Ｏ ４ ０． ３ ２～ ８８ 气 体 为 分 散相 ， 体 为 连 续 相 ） 液 （ 回压 ） 带 体 充 气 气泡 分散 在 钻 井液 中 的分 散 体 系 ０ （ 体 气 ４ ～０ ８４ ８ ．３ 液体 混 合 ， 以液 体 为 主 ）
文 章 编 号 ： Ｏ ｌ５ ２ ２ ０ ） Ｏ０ １ —４ ｌ Ｏ 一 ６ ０（ ０ ７ Ｓ 一０ ０ ０
国 内外 气 体 型钻 井流 体 应 用 技 术 的发展 状 况
何 纶 魏 武。 许 期 聪。 李 道 芬 刘 榆。
（． 川石 油 管 理局 ， １四 四川 成 都 ；． ２ 四川 石 油 管 理 局 钻 采 工 艺 技 术 研 究 院 ， 四川 广 汉 ；． 河 石 油 管 理 局 钻 井 一 公 司 ， 宁 盘 锦 ） ３辽 辽 摘 要 气体 钻 井技 术是 一项 系 统 工 程 ， 随 着 欠 平 衡 钻 井 技 术 的发 展 应 运 而 生 的 ， 是 欠 平 衡 钻 井 技 术 的 提 是 它 高和 完 善 ， 钻 井 工 程 的进 步 。采 用 气 体 钻 井 技 术 主 要 解 决 了 提 高 机 械 钻 速 、 杂 地 质 条 件 下 的 井 漏 等 重 大 钻 井 是 复 难 题 ， 成 为 发 现 低 压 低 产 储 层 、 护 油 气 层 、 高 油 气 产 量 的 重 要 手 段 。 介 绍 了 国 内 外 钻 井 用 气 体 型 流 体 的 分 并 保 提
３ 气体 型 流体 在 钻 井 中 的应 用 范 围
经过 多年的实践 ， 为气体型 流体钻 井技 术 主要 认 用于： ①有效解决 防漏 、 治漏 的问题 ， 免井漏 事故 的 避
发生； ②提高机械 钻速 ， 缩短建井 周期 ， 降低钻井 综合 成本 ； 保护和发 现油气层 ， 采收率 。 ③ 提高 １ 对 于地层 压力 系数低 于 １ ０ ） ． 的油气井 ， 使用 若
．
．
气、 混合 气体 等 ； 以气 体 为 连 续 相 、 或 以液 体 为分 散 相 的循 环流 体 ， 如雾 化 液 也 属 于气 基 流体 。但 充 气
或 泡沫 是指 气泡分 散 在液体 中 ， 以气 体 为分散 相 、 液 体 为连续 相 的分散 体 系 ， 连续 相与气 基 流体不 同 。 其
技术分类 ， 满足气 体钻 井工 程 要求 的循 环流 体 ， 气 充 及稳定泡 沫流体仍然应 归属于气 体型 流体 。 目前 ， 泡
沫 流体 的分类 ， 该 是将 硬胶 泡 沫归 属 于 水基 钻 井 应
流 Ｌｌ 沫 体 尾匡 Ｉ ｌ ｝ ＩＩ 国 气Ｌ ｌ
图 １ 钻 井循 环流 体 分 类 表 １ 气 体 型 流 体 分 类 类 型 密 度范 围
（ ／ ｍ３ ｇｃ ）
液， 用于常规钻井 ， 不需要专用 的气 体钻井 配套 装备 ； 而稳定泡 沫归属于气体 型流体 ， 主要用 于气体钻井 。
２ 气体 型 流 体 及 其 分 类
气 体钻 井 中采用 的循 环流 体就被 称 为气体 型 流 体 ， 上所 述 的气 基 流体 和充 气 、 定泡 沫均 属于 气 如 稳 体 型流 体 。 目前 通常应 用 的气 体型 流体 的具体 分类 见表 １ 。在 气 体 钻 井 循 环 流 体 介 质 中， 以气 体 为 连 续 相 的流体 属 于气 基 流体 ， 如空 气 、 氮气 、 天然 气 、 尾
维普资讯
第２ ４ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 增 刊
２０ ０ ７年 ９月
钻 井 液
与 完 井 液
Ｖｏ ． ４ ｓ ｐ ｌｍ ｅ ｔ １２ （ ｕ ｐ ｅ ｎ ）
Ｓｅ ． ２ ０７ ｐｔ ０
ＤＲＩ Ｉ ＬＬ ＮＧ ＦＬＵＩ ＆ ＣＯＭ ＰＬ Ｄ ＥＴＩ ＯＮ ＬＵ Ｉ Ｆ Ｄ
类、 用情况 ， 应 并对 不 同钻 井条 件 下 气 体 类 型 的 选 择 及使 用 原 则进 行 了研 讨 。
关 键 词 气体 钻 井 气 体 型 流 体 气 基 流 体 钻 井 液 体 系 分 类 综 述 中 图分 类 号 ： Ｅ ４ ． Ｔ ２ ２ ８ Ｔ ２ ２ ７ Ｅ ４ ． 文献标识码 ： Ａ
１ 钻 井循 环 流体 分 类
按照常 规方法 ， 以钻井 流体 中水 、 、 油 气分 别作 为 连续 相 ， 可以将钻 井 流体 主要 分 为水 基 钻井 液 、 油基 钻井液 、 体型流 体三大 类循 环 流体 ， 图 １ 气 见 。充 气 、 泡沫流体 是以气体为分散 相 、 液体 为连续 相 的循 环流 体 。由于划分 的原则 没 有确 定 ， 而依 此 方法 分 类 ， 它 们应分属 于水基钻井 液的范畴 。但应用 充气 、 定泡 稳 沫流体钻井 时 ， 除需要纯 气体钻井 相 同的一些 配套装 备外 ， 空压机 ， 如 增压 机 ， 转 防 喷器 等 ， 旋 还需 要配 置
常规 钻井液 ， 由于不 能建 立正 常循 环 ， 常会 导致 钻井
气体 型流体 井 循环流
雾化泵 、 沫发 生器 、 学药 剂 注入 泵 、 泡 化 基液 罐 等 ， 这
是与硬胶 泡沫钻 井 的不 同之 处 。因而 按 照钻 井工 艺
气混合物ｌ
充 气 钻 井 流
ｌ 气基流体