四川油气田气体钻井技术
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
《含硫油气井钻井操作规程》
前言Ⅱ
9钻井安全作业5
10应急响应7
前 言
本标准由石油钻井工程专业标准化委员会提出并归口。
本标准起草单位:四川石油管理局钻采工艺技术研究院.
本标准主要起草人：李强、高碧桦、杨开雄。
含硫油气井钻井操作规程
1
本标准重点规定了含硫化氢油气井地质及工程设计、井场及钻井设备布局、井控装置和井用管材选用、人员培训、硫化氢监测及人身安全防护、钻井安全操作、应急预案制定及应急响应、井喷失控处理应遵循的基本准则，其它内容按有关的钻井操作规程执行.
4。3钻井设备的安放位置应考虑当地的主要风向和钻开含硫油气层时的季节风风向。井场内的发动机、发电机、压缩机等易产生火花的设备、设施及人员集中区域,宜布置在相对井口、放喷管线出口、液气分离器及除气器的排气管线出口、钻井液罐等容易排出或聚集天然气的装置的上风方向。
4.4发电房、锅炉房等应设置在当地季节风的上风方向；发电房距井口30m以上，锅炉房距井口50m以上；储油罐应摆放在距井口30m以上、距发电房20m以上的安全位置。
4。5井场电器设备、照明器具及输电线路的安装应按SY 5225中的相应规定执行。
4。6井场周围应设置两到三处临时安全区,一个位于当地季节风的上风方向处，其余与之成900～1200分布。
4.7在临时安全区、道路入口处、井架上、值班房等点上安装风向指示器（如风向标、风飘带、风袋、风旗等)。
4。8钻入含硫油气层前,应将机泵房、循环系统及二层台等处设置的防风护套和其他类似的围布拆除。寒冷地区在冬季施工时,对保温设施可采取相应的通风措施,以保证工作场所空气流通。
5.11放喷管线出口不能正对井场附近的居民住宅、距各种设施不小于100m、具备放喷点火的条件.
5.12液气分离器排气管线（按设计通径）应从分离器单独接出，液气分离器及除气器的出口接至距井口50m以远有点火条件的安全地带.
九龙山某井气体钻井技术及事故处理实践
四川全过程欠平衡钻井技术与典型井例
汇报内容
一、四川欠平衡钻井公司简介 二、高效勘探开发需要 二、四川欠平衡钻井技术发展 三、典型井例 四、下一步攻关建议
四川欠平衡钻井公司是集科研、服务于一体的专
（ 业化技术服务公司，主要致力于欠平衡钻井工艺技术 一 研究及配套装备的研制，并为国内外油气田提供从论
技 术
近几年四川欠平衡钻井技术发展阶段： 起步阶段（1999～2001年） 发展阶段（2001年～2002年）
应用与深化拓展阶段（2003年～至今）
1999年～2001年
◆ 跟踪国外技术 ◆ 总结前人经验 ◆ 结合碎屑岩储层特征
发展阶段
◆ 开展装备和工艺研究 ◆ 14井次现场试验
◆ 理论缺少系统研究 ◆ 现 场 实 践 少
） 证、设计到现场服务及设备加工、租赁等服务。
简
公司于2000年在中国油气井灭火公司基础上组建，
介 在井控、抢险、气层欠平衡钻井和处理井下复杂方面
具有独特优势，具有一批经验丰富的从事科研和欠平
衡钻井现场技术服务的专业技术人员和操作人员。
中国石油
（ 二 ） 公 司 规 模
中国石油
公司现有员工100多人，旋转控制头等欠平衡 钻井关键装备16套，产层欠平衡钻井作业队伍10支； 不压井起下钻装置3套，不压井作业队伍3支。拥有 1200m3/min的空气钻井设备、210m3/min氮气钻井 设备，气体钻井作业队伍5支。是国内规模最大的 欠平衡专业化公司之一。
欠平衡 钻水平井
不压井完井
欠平衡取心
欠平衡 钻井的核 心技术
不压井起下钻
不压井测井
不压井起下钻技术
强井 行下 起套 下管 钻阀 装 置
据欠平衡钻井工艺技术特点，设计了带压测井 的井口电缆防喷装置，研发了相应的测井、射孔工 艺技术，攻克了欠平衡条件下的负压射孔技术难题， 形成了全通径射孔工艺技术、模块式射孔枪锚定射 孔工艺技术和井口带压电缆输送射孔工艺技术三项 欠平衡配套的射孔工艺技术。
四川油气田钻井井控实施细则QSYCQZ 058—2011
井控工作是一项系统工程，涉及到地质、钻井、录井、测井和试油等专业，钻探公司和油气田公司 的勘探、开发、钻井工程、地质设计、工程设计、监督管理、质量安全环保、物资装备、教育培训等部 门和单位必须各司其职、齐抓共管。
4 井控设计
4.1 地质设计书中所提供井位的井口应符合下列条件：
1
Q/SYCQZ 058—2011
情况进行选择： 1) 区域探井、构造带上第一口预探井、高含硫井和高压高产气井，其燃烧池长×宽为 16 m
×9 m； 2) 油井和以须家河组及以浅层位为目的层的非“三高”井，其燃烧池长×宽为 7 m×3 m； 3) 其余气井，其燃烧池长×宽为 13 m×3 m。 挡火墙高均为 3m，正对燃烧筒的墙厚 0.5 m，其余墙厚 0.25 m，内层采用耐火砖修建。 e) 燃烧池附近修建 1 个容积 10 m3～20 m3 的集酸池（如集酸池较废水池位置高，残酸能通过管道 自流至废水池，其容积按 10 m3 设计，否则按 20m3 设计）。 4.3 地质设计前应对井场周围一定范围内的居民住宅、学校、厂矿（包括开采地下资源的矿业单位）、 国防设施、高压电线和水资源情况以及风向变化等进行勘察和调查，并在地质设计中标注说明，还应标 注清楚诸如煤矿等采掘矿井井口位置及坑道的分布、走向、长度和离地表深度，江河、干渠周围钻井应 标明河道、干渠的位置和走向等。 4.4 地质设计书应根据物探资料以及本构造邻近井和邻构造井的钻探情况，提供本井全井段地层孔隙 压力和地层破裂压力剖面（裂缝性碳酸盐岩地层可不作地层破裂压力曲线，但应提供邻近已钻井地层承 压检验资料）、浅气层资料、油气水显示和复杂情况。 4.5 在已开发调整区钻井，地质设计书中应明确油气田开发部门要及时查清注水、注气（汽）井分布 及注水、注气（汽）情况，提供分层动态压力数据。钻开油气层之前应采取相应的停注、泄压和停抽等 措施，直到相应层位套管固井候凝完为止。 4.6 在可能含硫化氢等有毒有害气体的地区钻井，地质设计应对其层位、埋藏深度及含量进行预测， 并在工程设计书中明确相应的安全和技术措施。 4.7 根据地质设计提供的资料，钻井液密度设计应以各裸眼井段中的最高地层孔隙压力当量钻井液密 度值为基准，另加一个安全附加值： a) 油井、水井为 0.05 g/cm3～0.10 g/cm3 或增加井底压差 1.5 MPa～3.5 MPa； b) 气井为 0.07g/cm3～0.15 g/cm3 或增加井底压差 3.0 MPa～5.0 MPa。 含硫油气井的钻井液密度设计，其安全附加值应取上限。具体选择钻井液密度安全附加值时，还应 考虑下列影响因素： ——地层孔隙压力预测精度； ——油、气、水层的埋藏深度； ——预测油气水层的产能； ——地层流体中硫化氢含量； ——地应力和地层破裂压力； ——井控装置配套情况。
气体钻井技术在龙岗地区的应用与发展
１ ．转变勘 探思路
近年来 ，能源需求持续增长 ，石油供需矛盾 日趋突 出。 中国石 油天然 气集 团公司党组认真履行 国有企业的
但在 ２ ０ 年 以前 ， ０４ 川渝地 区共钻成 ６ ０ ｍ以上超深 ００
４ 石油科技论坛 ４
２ ０ 年第 ６ ０７ 期
维普资讯
— —
井 ６口，平 均钻井 周期 ５ ０ ，平均机械钻速 １０ ｍ／ ３ｄ ．４ ｈ， 仅为现 在龙 岗地 区超深井机械钻速 的 １％～２ ％。 ５ ０ 总结龙岗地区超深井提速取得的初步成果 ，气体钻 井技 术的全面推广应用起 了决定性的作用 ；总体上说也
是我们传承磨溪经验 ， 大力促进观念 创新 、 技术创新、 管
磨溪 会战 ， 创造 出 了 “ 磨溪速度” 磨溪地区 ３ ０ｍ左右 ， ２０ 深度 的井 ，平均钻井周期从 １８ 缩短 为 ５ ．ｄ ３ｄ ７ ４ ，总结 出
在新 的历 史起 点 ，四川 油气 田又面 临 新 的任务 和
挑战。
一
是 区域 经济快速发展 ， 能源供需矛 盾突出 ， 保障天
６ ５ ｍ 完钻 ，钻井周期 １３ ，平均机械钻速 ５ ６ｍ／ 。 ４２ ７ｄ ．９ ｈ
— —
实践 ，促进 了四川油气 田勘探开 发进程进一步加快 ，钻
井速度持续 提高。
龙 岗 ３ ，是一 口井斜 ４ 。 井 ８ 的定 向井 ，２ ０ 年 ０６
１月 １ ２ ９日开钻 ， 钻达井深 ６ ３ｍ完钻 ，钻井周期 １ １ ， ４ｌ ４ ｄ 平均机械钻速 ４ ８ｍ／ 。 ．５ ｈ
维普资讯
技 术 创 新
口 四川石油管理局 伍 贤柱 晏 凌 候 斌
摘 要 ：本文从观念创新 、技术创新 、管理创新 等三个 方面介 绍 了实施 气体钻 井提 高四川省 南充龙 岗地
气体钻井技术在老君2井的研究与应用
的破 碎 带 、 断层 ， 得 岩石 各 向异 性程 度 较 高 ， 而 使 从
定 。通过 对表面 活性剂 的类 型 、 量和浓 度 ， 用 压力和 温 度 的影响 等进行 研究 ， 定 了稳 定性 泡沫配 方 ： 制 基 液 ＋发 泡剂 ＋调 节 剂 ＋稳 定剂 ＋ｐ 值 调节 Ｈ
关键词 ： 君 ２井 ； 老 气体 钻井 ； 机械钻 速 ． 老君 ２井所 处 的老 君 山构造位 于 四川省宣汉 县
大。
老 君 乡 ， 造 位置 属 四 川盆 地 川东 褶 皱 带 ， 层 古 构 地
老 ， 层多 ， 错频 繁 ， 石硬 度 高 ， 夹 交 岩 研磨 性 强 ， 钻 可
维普资讯 １４ ０ Fra bibliotek内 蒙古石 油化 工
２０ 年第 １ 期 ０７ １
气体钻井技术在老君 ２井的研究与应用
张 东清 ， 振 杰 杨
（ 安 石油 大 学 ） 西
摘 要 ： 川 盆地川 东断褶 带老 君山构造 地质 情况 复杂 、 四 岩石 硬度 高、 可钻性 差 、 层倾 角大 ， 部 地 上
１ ２ 气体 钻井 参数优 化 ．
根 据多 相流 理 论 ， 在结 合 老君 ２井地 质特 点 的 基础 上对 气体 钻井参 数进行 优化 。综合 考虑 井眼尺
寸 、 具 尺寸 、 内温 度 、 屑尺 寸 、 钻 井 岩 井底 流 压 、 口 井
性 级值均 约在 ６ 以上 。 用常规 泥浆 钻井 时 ， 级 采 机械 钻 速极 低 ， 钻头 使用 寿命短 ， 邻构 造普 光 １ 同层位 井
泥 浆 钻 井 平 均 机 械 钻 速 仅 为 ０ ７ｍ／ ； 光 ５井 ．８ ｈ 普 ３１ ２ １ ． ｍｍ 井段 进尺 ３ ５ ． ｍ， 用钻头 ２ ０ ５４ 使 ６只 ， 均 平
气体钻井钻完井过程中的井口安全及环保控制技术
气体钻井钻完井过程中的井口安全及环保控制技术气体钻井是指以天然气或氮气为钻井液的一种钻井方式。
气体钻井具有环保、高效、节能等特点，在现代油气勘探中得到了广泛应用。
然而，气体钻井过程中会产生一定的井口安全和环保隐患，需要使用特定技术控制。
本文将详细介绍气体钻井钻完井过程中的井口安全及环保控制技术。
井口安全控制技术在气体钻井的钻完井过程中，井口安全控制是必不可少的一项技术。
主要包括以下几个方面：1. 合理布置井口安全防护设施井口安全防护设施是保障井口工人和设备安全的重要手段。
在气体钻井的钻完井过程中，井口防护设施应包括防爆网、燃气检测器、防毒面具等。
特别是钻井现场应该设置明显的警示标志，防止工人受伤和设备受损。
2. 强化井口通风在气体钻井的钻井过程中，由于钻井液为天然气或氮气，会产生大量气体，并且当井深增加时，井筒内的气体压力也会随之增加。
为了防止产生气体爆炸，应强化井口通风，使井筒内气体压力能够适时释放。
同时，通风系统应接通到燃气检测器，一旦探测到可燃气体，可自动切断通风机运行，并发送报警信号。
3. 控制井口温度气体钻井过程中，为了防止井口温度过高而引发危险，应该采取有效措施，控制井口温度。
一般采用通风降温、加装冷却设施等措施，同时还要做好视频监控、隔离帘帘等传统方案，确保操作人员经常观察井口，及时发现问题，防止事故发生。
4. 加强井口火源控制在气体钻井的钻完井过程中，应避免火源，将现场锅炉、发电机等设备隔离远离井口。
特别是不能在井口使用明火作业，如电焊等。
如果井口存在一定的火源危险，应当采用特殊的隔离措施，例如覆盖防爆板等。
环保控制技术气体钻井的钻完井过程中，还会产生一定的环保问题，需要使用特定技术控制。
主要包括以下几个方面：1. 节能降耗在气体钻井过程中，采用低粘度的钻井液、提高钻井速度、合理选择护壁等方式可以有效节能降耗，减少环境污染。
2. 合理处理钻井液废弃物钻井液废弃物是气体钻井过程中产生的主要废物之一，如果不加处理直接排放，会对周围的环境造成污染。
气体钻井技术
一、气体钻井技术的发展 二、气体钻井技术及装备 三、应用效果及典型井例
一、气体钻井技术的发展
气体钻井技术1953年 起源于美国，是以气体 、气液混合流体作为循 环介质代替钻井液的钻 井技术。
注入泥浆
注入气体、气 液混合流体
一、气体钻井技术的发展
气体钻井技术的优点：
➢ 极大降低对产层的损害，提高勘探开发效益 ➢ 消除井漏对钻井作业的影响 ➢ 可获得更高的钻进速度，降低钻井作业的总成本（井越深，其
工艺 技术
基础理论研究和工艺技术比较 成熟，开发了系统的地质适应 性评价技术和设计软件
与气体钻井应用发展的两个阶段相对应，美国气体钻井技术的 发展有明显的“两阶段”痕迹。
一、气体钻井技术的发展
第一阶段（1950～1990年）应用于非储层的提速、增效，进 尺占总钻井进尺的16％（美国能源部）
该阶段主要成果 ➢ 大功率空气压缩机、增压机等核心装备研制 ➢ 空气锤、空气钻井系列牙轮钻头等工具研制 ➢ 空气钻井的理论体系、专用软件配套工艺研究
一、气体钻井技术的发展
同时，针对井壁稳定、地层出水等难题，国外还发展了基于测井 资料分析井壁稳定、出水预测的公司专有技术，并未形成商业化软 件。针对地层出水，也发展了包括雾化、泡沫、充气钻井在内的技 术系列，以及一些堵水、固结松散地层的公司专有技术。为了研究 气体钻井井筒流动规律，美国Tulsa大学、斯坦福大学、宾西法尼亚 大学以及挪威的国家实验室，都建立了模拟流动试验架，进行了试 验研究与理论研究，在此基础上形成了气体钻井流动的理论体系。
一、气体钻井技术的发展
国内外气体现状对比
项目 应用 规模
装备
国外
国内
进尺占总进尺的30%
气体钻井安全技术规范
I CS 13.100Q/SHE09标准分享网 免费下载Q/SH 0034—2007目 次前言 (I)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 适用条件 (2)5 设计要求 (2)6 施工前的准备 (2)7 施工安全技术措施 (4)8 防燃爆安全措施 (5)9 井下异常情况的应急措施 (6)标准分享网 免费下载Q/SH 0034—2007前 言本标准由中国石油化工集团公司安全环保局提出。
本标准由中国石油化工集团公司科技开发部归口。
本标准起草单位：中国石油化工集团公司川气东送建设工程指挥部。
本标准参加起草单位：西南分公司工程研究院、中原钻井院、胜利钻井院。
本标准主要起草人：程广存、彭小平、吴南平、黄明、候树刚、燕修良。
I标准分享网 免费下载Q/SH 0034—2007气体钻井安全技术规范1 范围本标准规定了气体钻井作业的特殊安全操作规程、安全技术措施，以及井下异常情况下的特殊应急措施。
本标准适用于川东北地区石油与天然气井的空气与氮气钻井作业。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡注日期的引用文件，其后所有修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，但鼓励开展新版本适用性的研究。
凡不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
SY/T 5087－2005 含硫化氢油气井安全钻井推荐做法SY/T 5225－2005 石油与天然气钻井、开发、储运防火防爆安全生产技术规程SY/T 5858－2004 石油工业动火作业安全规程SY/T 6426－2005 钻井井控技术规程Q/SH 0033－2007 川东北天然气井钻井与井下作业工程安全技术规范3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准3.1气体钻井Gas drilling以纯空气、雾化、泡沫等作为钻井循环流体的钻井。
3.2空气钻井Air drilling以空气作为钻井流体所进行的钻井。
3.3氮气钻井Nitrogen drilling以氮气作为钻井流体所进行的钻井。
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3本文系中国石油集团公司重点科研项目“气体钻井技术提高钻井速度的应用研究”的成果。
本文作者还有四川石油管理局钻采工艺技术研究院的刘云。
作者简介:许期聪,1969年生,工程师;1993年毕业于原石油大学(华东)钻井工程专业,长期从事现场钻井技术管理和气体钻井技术研究,现任四川石油管理局空气钻井公司副经理。
地址:(638000)四川省广汉市。
电话:(0838)5151154。
E 2mail :xqc690118@四川油气田气体钻井技术3许期聪1 刘奇林2 侯伟1 蒲刚1 王卫东1(1.四川石油管理局钻采工艺技术研究院 2.四川石油管理局川东开发公司) 许期聪等.四川油气田气体钻井技术.天然气工业,2007,27(3):60262. 摘 要 四川油气田地质情况复杂,长段井漏、恶性井漏时常发生,使得钻井工作的难度大大增加。
在四川发展起来的空气泡沫钻井技术和纯空气钻井技术,已成为解决井漏(特别是恶性井漏)最有效的方法之一;四川有很大一部分地区的产层属低渗低压油气藏,采用常规钻井液钻井,容易造成不可逆转的储层伤害,甚至难以发现地下油气资源。
为了解决这一难题,在四川研究并发展了欠平衡钻井技术,其中包括天然气钻井、尾气钻井、氮气钻井等技术。
特别是近年来,气体钻井的优势在川渝地区的钻井中显现得越来越明显,也越来越受到高度关注。
为此,回顾了四川气体钻井技术发展历程,阐述了纯空气钻井、泡沫钻井、氮气和天然气钻井、柴油机尾气钻井、充气钻井和雾化钻井等气体钻井技术在四川的应用现状,分析了四川气体钻井技术发展中遇到的气体钻井井斜、地层出水、钻具失效以及井壁垮塌等问题,以期进一步充分发挥出气体钻井的优势。
主题词 四川 欠平衡钻井 气体钻井 井斜控制 钻具失效 应用一、四川气体钻井技术的发展历程 四川气体钻井技术的发展经历了以下3个阶段。
(1)早期探索阶段(20世纪50～70年代),为了提高钻井速度、及时发现和保护油气层,60年代四川盆地曾经在8口井中使用天然气钻开产层,对气体钻井进行了早期的探索,但由于当时装备不配套、技术不完善,停止了气体钻井技术的继续发展和应用。
(2)起步阶段(1999～2004年)。
随着常规欠平衡技术及装备的发展,为气体钻井技术的发展及推广应用奠定了基础。
1999年在兴24井进行了柴油机尾气钻井试验,2002年初到2004年底,气体钻井技术分别在四川的泉西1井、三皇2井等多口井、伊朗项目的8口井及玉门、长庆油田进行了试验和应用,取得了较好的效果,极大地丰富了四川纯气体钻井技术及泡沫钻井技术的经验。
(3)发展阶段(2005～2006年)。
四川油气田在多口井空气及泡沫钻井试验的基础上,继续对气体钻井技术进行攻关,对气体钻井区块选择、层位选择,地层出水的预测,井壁稳定性的分析、浅层气存在的可能性分析等有关气体钻井的诸多问题进行了论证和研究。
自2005年以来,四川油气田共进行了40多井次的空气、氮气、空气泡沫及充气钻井现场作业,无论是提高钻井速度、对于井漏、还是用于储层勘探开发等方面发挥了具大作用。
二、四川气体钻井技术应用现状 1.纯空气钻井技术 (1)2005年四川纯空气钻井技术应用情况见表1。
(2)2006年四川纯空气钻井技术应用情况见表2。
纯空气钻井技术的应用大幅度地提高了钻井速表1 2005年四川油气田纯空气钻井技术应用情况表井号井眼尺寸(mm )井段(m )进尺(m )机械钻速(m/h )层 位七北101311472～2056158413.94沙溪庙组—凉高山组东升1311700～3276275612.30蓬莱镇组—沙溪庙组罗家92X1311204～37417014.53沙溪庙组七里北2311680～2785210513.69沙溪庙组—须家河组龙163111700～225455414.40沙溪庙组龙173111691～211142036.60沙溪庙组黄金1311974～251815447.85沙溪庙组—凉高山组・06・钻井工程 天 然 气 工 业 2007年3月表2 2006年四川纯空气钻井技术应用情况表井号井眼尺寸(mm)井段(m)进尺(m)机械钻速(m/h)层 位天井16600～3030 4.94飞仙关组温泉002216943～127333011.98须家河组七北102311500～3329282910.07遂宁组—凉高山组龙岗1311791～3440264923.91沙溪庙组—珍珠冲组七北103311522～3209268711.18蓬莱镇组—沙溪庙组 注:数据截至2006年7月底。
度,大大地缩短了钻井周期,加快了资源勘探开发的步伐。
如七北101井纯空气钻井机械钻速达到了13.94m/h,而同构造的七里北1井同井段的机械钻速仅为1.69m/h,2004年整个川渝地区钻井平均机械钻速为2.12m/h;龙岗1井从2006年4月20日第一次开钻,充分利用纯空气和氮气钻井技术,至2006年8月17日(不到4个月)就钻达井深5861 m,这种钻井速度在川渝地区以前是不可能达到的。
空气锤的使用使纯空气钻井速度明显提高,且具有防斜作用见表3。
表3 纯空气钻井中使用空气锤和牙轮钻头钻速对比表井号钻头或空气锤井段(m)进尺(m)机械钻速(m/h)空气锤提高钻速(%)七北101 311mm空气锤311mm钻头675～2056472～675140320316.646.63150龙17 311mm空气锤311mm钻头1764～21111691～17643477337.7431.7919龙岗1 311mm空气锤311mm钻头808～25192520～3094171157429.1113.70112七北103 311mm空气锤311mm钻头527～26441644～272421178013.939.8142 目前纯空气钻井在川渝地区所钻达的最大井深为3440m(龙岗1井),最高机械钻速达36.60m/h (龙17井), 311mm井眼纯空气钻井所钻井段最长为2687m(七北103井)。
对于不产流体(油、气、水)、不发生应力坍塌的地层均有条件进行纯空气钻井作业。
2.泡沫钻井技术 气体钻井过程中,泡沫钻井主要用于气体钻井中地层出水的处理及大尺寸井眼井漏的处理,泡沫钻井对气量要求较少(一般为45～80m3/min),较少的供气设备便能满足泡沫钻井的要求,既降低了作业成本,又解决了出水及井漏的问题。
2005年至2006年5月四川油气田泡沫钻井应用情况见表4。
表4 四川油气田泡沫钻井技术应用情况表井号井眼尺寸(mm)井段(m)进尺(m)机械钻速(m/h)层位年份七北10144530～320290 5.08沙溪庙组雷1744522～481459 4.24须家河组威寒10331177～355278 6.20须一段—嘉五段2005天井1660216～437221 1.05飞仙关组天井1445458～967509 2.31飞仙关组凉东00344521～788767 4.19嘉陵江组2006 四川泡沫钻井技术在伊朗的TB K地区应用情况见表5。
表5 四川泡沫钻井技术在伊朗的TB K地区应用情况表井号井眼尺寸(mm)井段(m)进尺(m)机械钻速(m/h)岩 性TB K2660311447～8251003～210637811035.587.37白云岩、石灰岩石灰岩、白云岩、石膏TB K3660311169～8251824～24646566406.226.66白云岩、石灰岩石灰岩、白云岩、石膏 四川石油管理局空气钻井公司参与的长城公司伊朗项目成功地利用纯空气钻井和泡沫钻井技术使该地区完井周期缩短到70d以内,伊朗国家钻井公司曾在TB K地区所钻的TB K1井由于漏失、垮塌严重建井周期达到402d。
3.天然气和氮气钻井技术 该项技术主要应用在四川盆地的低压、低渗产层的勘探开发中,2005年以来在广安、荷包场及安岳等地区的须家河组储层勘探过程中共进行了20多井次的天然气、氮气钻井。
该项技术的应用获得了以下成果。
(1)使荷包场构造须家河组勘探取得了重大突破。
未使用气体钻井技术前,该区块没有获得工业性气流,包浅42X2通过天然气钻井后,获测试产量为4.6×104m3/d,包浅201井通过氮气钻井测试天然气产量为3.77×104m3/d,并且首次在区块发现原油,产量为18m3/d。
(2)使老气田焕发青春。
平落19井是平落坝潜伏构造上一口开采后期的开发井,目的层须家河组层压力梯度仅为0.7M Pa/100m,在须二段运用天然气钻井获产量为47×104m3/d,与邻井(使用钻井液钻井)相比产能提高3倍。
(3)使川东北地区深井须家河组层的钻井速度大大加快。
须家河组层采用常规钻井液钻井机械钻速不到1m/h,而采用氮气钻井其机械钻速成达到・16・第27卷第3期 天 然 气 工 业 钻井工程4～12m/h 以上见表6。
表6 川东北地区须家河组氮气钻井情况统计表井号层 位井段(m )进尺(m )机械钻速(m/h )七北101须家河组2587～294435712.05七里北2须家河组2846～33344887.41龙岗1须家河组—雷口坡组3587～424365410.05七北102须家河组3906～4412506 4.79 4.柴油机尾气钻井技术 四川油气田曾在兴24井、泉西1、白浅111井等井进行过尾气钻井试验,由于目前柴油机尾气的除湿、除尘问题尚未得到有效解决,柴油机尾气中的酸性物质对设备、钻具的腐蚀很大,所以此后暂时没有推广应用该项技术。
5.充气钻井技术 四川石油管理局空气钻井公司在威寒101井、山西的多口煤层气井中使用了充气钻井技术,成功地解决了长段井漏、孔隙压力低于1的地层中钻进时井漏及产层污染难题。
6.雾化钻井技术 四川石油管理局对该项技术在理论上做过一些探索,对地层出水量较小的井可采用该项技术,使地层所产的水分散呈雾状带出井筒,所需气量较纯气体钻井大。
由于受到地层水量和供气设备的限制,目前该项技术在四川还未得到推广应用。
三、四川油气田气体钻井遇到的问题 1.空气钻井井斜问题 气体钻井由于其钻压较常规钻井液钻井小,造成井斜的可能性稍小些。
但是气体钻井钻速高,一旦发生井斜则发展很快,如黄金1井 311mm 井眼的空气钻井井斜数据见表7。
表7 黄金1井空气钻井井段单点测斜数据表井深(m )13871499167119502040井斜(°) 2.53.54.811.314.5 据分析在气体钻井中造成井斜的主要原因(与常规泥浆钻井相比)有:①气体钻井造斜规律不清楚,空气锤、空气螺杆等工具的造斜规律只有定性的认识,尚未有较系统的研究;②在井斜存在的情况下,钻具靠在下井壁上,造成下井壁的空气流动速度减慢,下井壁的钻屑无法及时被带走,将钻头“垫”向上井壁,造成井斜越来越大;③高流速气体冲刷井壁,井径扩大较大,造成井斜。