氮气泡沫钻井液技术在水平井的应用
N2在油藏开发中的技术应用
当原油与驱替流体之间存在有界面，即存在界面张力时候驱替过程称之为非混相驱替。当油藏注水开发到一定程度时， 就会产生油藏高含水、水驱采收率较低、注水困难而残余油饱和度较高等不利情况。这时，可以采用注氮气开采剩余原油。 （1） 改变流动方向，驱替裂缝通道中的残余油
由于重力分异作用，在长期底部注水的高含水油藏，注氮气后改变了渗流空间的压力分布，可能“疏通”某些被阻塞的 “死油”和“剥脱”裂缝面上的部分粘附油，从而降低裂缝通道网络中的残余油量。 （2）通过原油体积膨胀排出残余油
注氮气保持压力的目的是使油气藏的压力保持在露点或泡点之上，以避免出现反凝析或溶解气逸出而降低 凝析油和原油的采收率。
二、氮气、氮气泡沫在油藏开发上的技术应用
在普通稀油油藏中的应用
2、氮气驱
1000
井深/m
1500
2000
泡沫流体在井筒内的压力分布
一、氮气、氮气泡沫特性
2、氮气泡沫特性
氮气泡沫在油田开发中的应用机理
（5）加入的表面活性剂能大幅度降低油水界面张力，改善岩石表面的润湿性，使原来呈束缚状态的原油通 过油水乳化、液膜置换等方式成为流动的油，降低残余油饱和度，使驱油效率进一步提高；
（6）通过注入气体，产生弹性膨胀，增加地层弹性能量；
（7）气体的上浮作用，提高了顶部油层的动用程度。
二、氮气、氮气泡沫在油藏开发上的技术应用
1、氮气吞吐 （1）氮气吞吐主要增产机理
在普通稀油油藏中的应用
氮气吞吐采油工艺，就是把一定体积的氮气注人到生产层内，让氮气扩散进人到油层内 部。（1）氮气不溶于水，难溶于油，具有良好的膨胀性，有利于迅速补充地层能量，增加 回采速度和回采水率； （2）氮气与原油之间有着比较大的密度差，在宏观上，氮气上浮到油层的上部，形成超覆 现象；在微观上，可由下而上进人岩石孔隙中，驱替出被捕集在与较大裂缝连通且上端封闭 的裂缝或孔隙中的原油，降低残余油饱和度。
泡沫流体应用技术介绍
三、常规酸化后泡沫助排技术的应用
常规酸化后，如果不能及时将残酸和反应物排出，将会生成二次 沉淀，同时与悬浮在残酸中的一些不溶物质沉降堵塞地层孔道，影响 酸化施工效果。泡沫流体排酸技术通过向井筒中注入低密度泡沫，将 井筒液体排出。通过不断注入低密度泡沫液进行循环，逐步降低井筒 流体的密度，减小井底压力，将地层中的残酸以及反应物排出，减少 对地层的二次污染，达到提高酸化效果的目的，泡沫排酸同时又诱导 油层近井地带泥浆及粉细砂大量排出，提高酸化效果。 该技术在胜利油田、冀东油田等均有广泛应用，排酸效果明显， 并且大大提高了单井产量。
前沿技术：
★ 泡沫携砾石充填技术 ★ 泡沫压裂技术 ★ 泡沫流体研究中心的泡沫流体系列增产技术已在中国石化胜利油田、中
石油冀东油田以及华东分公司采油厂等现场得以广泛应用，产生了巨大的 经济效益和社会效益，中国石化报、中国石油报、胜利日报等媒体均进行 了相关报道。
2003年4月7日《胜利日报》头版刊登“低密度 泡沫压井液海上油井施工获得成功”的报道
200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
二、泡沫酸酸化技术应用
泡沫酸化技术就是在常规酸液体系中加入起泡剂和稳泡剂，通过 泡沫发生器与气体混合，形成稳定的泡沫体系，同时兼有泡沫流体 性质和酸化能力，泡沫酸酸化技术特别适用于多层非均质油层酸化、 低压、低渗井酸化以及老井的重复酸化。与常规酸化相比，泡沫酸 化主要有以下优点：
泡沫本身具有选择性，可以使更多的酸液进入中低渗透层和油层；
10
20
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0
日产液 日产油
高104-5平106日生产曲线
克拉玛依油田稠油油藏氮气泡沫驱应用
克拉玛依油田稠油油藏氮气泡沫驱应用向湘兴;陈静;侯军伟;乔琦;杨子岳;刘鸿飞【摘要】克拉玛依油田九区J230井区上侏罗统齐古组稠油油藏储集层非均质性强、油层薄,天然能量低.随着蒸汽吞吐油井生产轮次增高,油田开采步入中—后期,储集层含油饱和度大幅度降低,剩余油分布复杂,地层压力低,高含水井逐年增多,开发难度增大,油田采油速度和经济效益大幅度下降.1995年开始开展了注氮气辅助吞吐的矿场试验,应用实践表明:注氮气后可以有效补充地层能量,延长吞吐生产时间,提高稠油热采开发效果.然而,多轮次注氮气辅助吞吐开采后,注气井汽窜矛盾突出,为此开展了氮气泡沫辅助吞吐及调驱试验研究.研究结果表明,高温泡沫剂发泡性和稳定性好,用在非均质性强的普通稠油油藏,可显著提高采收率.【期刊名称】《新疆石油地质》【年(卷),期】2017(038)001【总页数】5页(P76-80)【关键词】克拉玛依油田;J230井区;上侏罗统;齐古组;稠油油藏;泡沫;氮气【作者】向湘兴;陈静;侯军伟;乔琦;杨子岳;刘鸿飞【作者单位】中国石油新疆油田分公司实验检测研究院,新疆克拉玛依834000;中国石油新疆油田分公司实验检测研究院,新疆克拉玛依834000;中国石油大学文理学院,北京102249;中国石油新疆油田分公司实验检测研究院,新疆克拉玛依834000;新疆华隆科技股份有限公司,新疆克拉玛依834000;中国石油大学文理学院,北京102249【正文语种】中文【中图分类】TE357.435克拉玛依油田稠油产量的90%以上是借助于蒸汽吞吐和蒸汽驱开采的[1-4]，水平井及SGAD（蒸汽辅助重力泄油）等技术也是借助蒸汽吞吐或蒸汽驱开采技术进行稠油开采，然而，蒸汽吞吐或蒸汽驱开采引起的蒸汽超覆、汽窜等问题在蒸汽吞吐井及蒸汽驱井中普遍存在，热损失严重，开采效果逐年变差，急需一种新技术保障现场开发效果[5-7]。
新疆油田公司于2003年7月开始，在克拉玛依油田九区J230井区进行了蒸汽驱先导试验，至2012年5月，九区齐古组油藏油气井累计油汽比0.26，其中蒸汽驱井油汽比0.12；采出程度41.9%，蒸汽驱先导试验区采出程度48.4%，几个轮次之后，汽窜加剧。
泡沫流体冲砂洗井工艺在孤东油田的推广应用
[收稿日期]2007212220 [作者简介]邵国林(1979-),男,2001年大学毕业,助理工程师,硕士生,现主要从事油气开发技术研究工作。
泡沫流体冲砂洗井工艺在孤东油田的推广应用 邵国林 (长江大学石油工程学院,湖北荆州434023;胜利油田有限公司孤东采油厂,山东东营257237)[摘要]针对孤东油田的地质开发特点,通过对泡沫流体的特性研究,探索了泡沫流体冲砂洗井工艺;通过对采油作业施工中部分工艺的设计和完善,使该工艺取得了较好的应用效果。
泡沫流体技术可以比较好地解决油藏生产后期的许多生产难点,并能创造相当大的经济效益。
[关键词]泡沫流体;冲砂洗井;孤东油田[中图分类号]TE35811[文献标识码]A [文章编号]100029752(2008)0120355202孤东油田是大型整装疏松砂岩油田,储层非均质严重。
由于长期开采,油层压力降低很多,压力系数降低到比水的当量压力系数还低。
在这种情况下用清水洗井冲砂,水进入低压层使井筒中上返的液体流量和流速降低,粗沙颗粒不能有效地带到地面,严重时注入水会全部进入油层而不能上返,致使冲砂失败。
造成的后果是油层被严重污染,油井产量降低。
泡沫流体洗井就是利用泡沫流体粘度高、密度小、携带性能好的特点,将泡沫流体作为携带液或压井液,液体从油管中打入,从套管返出,使井底建立低于油层的压力称为“负压”,在此负压差的作用下,依靠泡沫流体冲散井内积砂或结蜡,以达到洗井、冲砂的目的。
这对提高冲砂质量,保护油气层,缩短油井产量恢复期,最终提高油井免修期具有重要意义。
因此,泡沫流体技术可以比较好地解决油藏生产后期的许多生产难点,积极开展泡沫流体在油田开发领域的研究和推广应用是非常有意义的,并能创造相当大的经济效益[1]。
泡沫流体是各种气体与液体混合后充分搅拌形成的。
除二氧化碳外,气体很少在水基液体中溶解。
气体在液体中呈小气泡分散状态,气体的直径越小,泡沫流体的性能越好。
泡沫流体的密度、稳定性、携带性能和粘度等性能对使用工程中的使用有直接意义[2]。
欠平衡钻井
欠平衡钻井欠平衡钻井是指钻井过程中钻井液液柱压力低于地层孔隙压力，允许地层流体流入井眼、循环出并在地面得到有效控制的一种钻井方式。
欠平衡钻井具有能提高硬地层的机械钻速，减少循环漏失和压差卡钻等优点，从而获得发展。
推动欠平衡钻井技术的发展，其主要原因是减少和防止水平井钻井中钻井液对地层的损害。
早期的欠平衡钻井所采用的循环介质为空气，后来相继发展了用氮气、天然气、雾、泡沫或空气的轻质低密度钻井液的欠平衡钻井技术，主要用于钻低压地层。
随着欠平衡钻井技术进一步成熟及井控设备的发展（承受高压的旋转防喷器引入油田后），又发展了用液体钻井液（清水、盐水、油基、水基钻井液）对高压地层进行欠平衡钻井的技术，如边喷边钻、钻井液帽钻井、不压井钻井等技术。
九十年代得以充分发展的欠平衡钻井技术是旋转钻井的发展和继续，是钻井工作者经过长期实践针对中、低压油藏所采用的科学对策。
由于减少了压差，阻止了滤液和固相进入储集层，因而能够最大限度地去发现和保护中、低压油藏，以获取比常规过压钻井高得多的经济效益。
另外，欠平衡钻井还可以克服液柱的压持效应，提高破岩效率，解放钻速，缩短建井周期，减少钻井液对储集层的浸泡时间，可以安全钻过严重水敏性地层及漏失层，避免大量钻井液漏失而降低了钻井成本。
这些优点，使得美国和加拿大的欠平衡钻井数已经占其总钻井数目的1/3或更多，欠平衡钻井技术还刚刚起步，截止到去年底，大约有100多口井采用欠平衡施工，且相继成立了大港欠平衡钻井公司、四川欠平衡钻井公司和新疆欠平衡钻井公司。
欠平衡钻井技术经过几十年的发展，至目前，国外已经发展了空气钻井、氮气钻井、天然气钻井、雾化钻井、泡沫钻井、充气钻井液钻井、边喷边钻等多种欠平衡钻井技术。
空气欠平衡钻井技术，是指空气作为循环介质进行欠平衡钻井，是最早发展的一种欠平衡钻井技术。
由于该技术是直接使用大气中的空气，所以可较大地节约钻井材料费用。
氮气钻井技术，在欠平衡钻井中，氮气能用作钻井液，或作为钻井液的一种组成成分。
注氮提高采收率的应用与其设备的优化配置
注氮提高采收率的应用摘要氮气在石油工业中应用广泛，可用于包括稠油和低渗透油藏在内的各种油田提高采收率、钻井、完井、氮气置换和保护、氮气汽提回收溶剂等方面。
对制氮技术的机理、技术工艺特点及综合效益进行了论述，并介绍了膜法富氮技术的特点及应用效果。
关键词氮气膜法富氮提高采收率前言经历的几十年的开采，我国大部分油田已经进入了二次采油甚至三次采油阶段，开发出的二采和三采方法不断更新。
从最初始的水驱，聚合物驱，表面活性驱，复合驱，到目前较新的气体混相驱。
气体混相驱中，最开始开发的二氧化碳驱，到目前新开发的注氮法提高采收率。
一旦选择注气作为保持压力的最佳方案，就需考虑以下儿种气体:天然气、CO2、燃料气、空气以及氮气。
并对每种气体进行了多方面的分析，例如:气源供应的可靠性、成本、项目基础设施费、注入成本以及环境与安全规定及对油藏的影响。
通过研究证明，注氮是保持压力的最好方式。
根据国内外文献调研及油藏动态分析，考虑注入的蒸汽与氮气的儿种比例为1:10.1、1:20.1、1:30.1、1:50.1、1:100，结合吞吐井的现场注汽情况，确定的最佳混注比例为1:20到1:50，即注It蒸汽的同时注入氮气量20-50m3。
其它注入参数参照热采优化参数进行设计，分别如下:注入压力:l0 Mpa注入温度:蒸汽300o C以上氮气:20o C常温注入速率:蒸汽14.6m3/h氮气400- 600m3/h注入干度：取混合值50%就成本而论，注氮的现场成本为$0.04/m3，而注天然气的现场成本则为$0.1/m3选择注氮后对氮气供应采取承包制，价格确定为$0.01/m3左右。
注氮的其他优点是:1、对油层无污染;2、氮气供应不受限制;3、氮气是惰性气体，不会造成环境污染，也不具有可燃性和腐蚀性;4、注氮气可节省天然气3965×104m3/ d(如果选择注气方式)，占墨西哥天然气总量的31%。
方法逐步改进，气体混相驱是由于氮气与油、水互不相溶，而目来源广，是气体非混相驱提高采收率的重要气源。
复杂结构井钻井完井液技术
五、深井盐膏层钻井液技术
抗高温多聚磺化复合盐水非渗透钻井 液体系及现场处理工艺技术。 1. 体系流变性控制技术 2. 防塌抑制能力技术 3. 劣质固相控制技术 4. 高价离子控制技术 5. 高密度条件下的防漏堵漏技术
五、深井盐膏层钻井液技术
盐膏层和软泥岩蠕变规律技术。 地层承压堵漏技术。钻井液密 度最高达2.30g/cm3为东部地区 最高密度。 钻具套管防腐技术。
复杂结构井钻井完井液技术
钻井工艺研究院
一．甲基葡萄糖甙钻井液技术
二．非渗透钻井液技术
三．强抑制无固相完井液技术
四．无固相抗高温钻井液技术
五．深井盐膏层钻井液技术
六．超高温钻井液技术
七．气体泡沫钻井液技术
一、甲基葡萄糖甙钻井液技术
一种新型对环境无污染的油基钻井液替代体系 可生物降解，无毒，保护环境 钻井液体系配方简单、配制和维护容易
六、超高温钻井液技术
超高温钻井液技术是一种适于极高温度(260℃)条件下工作 的水基钻井液。 具有好的抗污染性。 具有好的抗热稳定性。 目前已在胜科1井等多口井上进行了应用。
六、超高温钻井液技术
钻井液体系优化技术 钻井液维护处理技术 钻井液高温稳定技术 钻井液井壁稳定技术 钻井液性能监控技术
果十分理想，达到了预期目标。
垦东34C－支P2井是一口气井，试抽期间日产气高达18万立方米左右， 目前正准备投产作业。 垦东34C－支P1井试抽期间日产油达96t，为周围油井的3.3倍，目前正 在进行投产作业。 营451－支P1井——胜利油田第一口陆上鱼骨状水平分支井，现日产油 45t。
利到底。说明该钻井液具有很好井壁稳定能力。
二、非渗透钻井液技术
稠油油藏水平井堵水调剖技术研究应用
插管塞配合耐高温水泥封堵B靶点附近出水点
插管式可捞挤灰桥塞（水平井用）结构示意图
可取式挤灰桥塞由座封及锚定机构、锁定及解封机构、滑套开关及防粘机构、插管及打捞机构组成。 插入挤灰桥塞，打开滑套开关进行挤灰作业，挤灰结束后，上提管柱拔出插管，滑套开关关闭。
应用超细水泥基料+水泥增强剂，复配形成一种高强度水泥，达到改善水泥热稳定性，提高耐温力，保持水泥强度的目的。
开发现状
243口
8814t/d
91.2％
采出程度
可采程度
14.60％
90.13
采油速度
0.32
剩余速度
17.2％
468
778t/d
日注汽量
累油汽比
36.2t/d
3.2t/d
778m3
0.496t/t
一是由于油层厚度小，储量丰度低，直井开发达不到经济技术政策界限，经济效益差； 二是部分储量油稠、储层物性差，早期注汽质量差，导致无法正常生产； 三是油藏埋藏浅、岩性疏松出砂严重，部分储层敏感性强，注采两难。
01
该井2007年4月新投，水平段1136-1265米，原油粘度18465mpa.s。
02
氮气泡沫调剖试验
03
草20-平23井泡沫调剖试验
04
堵水调剖实施情况及应用效果
热采第一周期生产230天，累液15208方，累油608吨，平均66.1/2.6/96％，峰值油量5吨；含水由93％逐渐上升到98％，日产油由3-4吨降至1.3吨，停前70.2/1.26/98.2%。 氮气泡沫调剖试验 草20-平23井泡沫调剖试验
0～50％
50％～80％
80％～90％
90％～100％
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氮气泡沫钻井液技术在水平井的应用摘要：针对大牛地低压低渗水平井的技术难点，进行了氮气泡沫钻井液的配方研究及针对性室内评价，介绍了该项技术的工艺技术，并应用该技术首次在国内低压低渗储层水平井上进行了3口井的现场实施，取得良好的应用效果。
该技术的成功实施，为今后低压低渗储层实施氮气泡沫钻井液技术解决水平井的勘探开发技术
难题提供了新的有效的方法，同时也为低压低渗低品位储层的勘探开发提供了经验和技术支撑。
关键词：低压低渗储层氮气泡沫钻井液技术泡沫液配方水平井
前言
大牛地气田位于鄂尔多斯盆地北部，是发育在上古生界地层中的大型致密低渗气田，埋藏深度一般为2100～2900m，气藏平均孔隙度约7.6%，平均渗透率约0.4md，气藏压力系数为0.85～1.00。
该区盒1段储层采用传统的常规钻井液技术开发效果差，完井后往往需要大型压裂技术才能见到自然常能。
为有效保护和发现储层，在该区储层段钻井过程中实施低密度欠平衡钻井技术，有利于保护和发现油气层。
2009年华北石油局在鄂尔多斯盆地为寻求低压低渗储层盒一段自然产能部署的3口水平井（dp14，dp19，dp22）。
三开水平段采用低密度氮气泡沫钻井液技术，实施全过程欠平衡钻井，最大限度地发现和保护产层。
通过氮气泡沫钻井液技术的实施，首次在盒一段见到自然产能，为证实
该区该层实际产能情况提供了依据。
这也是国内采用该项技术首次在水平井上进行应用，创出该技术水平段最长（1500m）的施工纪录，为有效开发此类储层提供了有效技术手段。
1.工程地质简况
dp14井二开用311.2mm的钻头钻至井深2693.42m，下入φ244.5mm的套管2870.79m，三开用φ215.9mm的钻头采用可循环氮气泡沫钻井液技术自井深2899.15m开始钻进，至井深4147.03m结束，水平段长1247.88m。
总钻时213h，平均机械钻速5.86m/h。
这是采用该技术成功完成的国内第一口水平井的施工。
dp19井二开用241.3mm的钻头钻至井深2693.42m，下入φ177.98mm的套管2692.87m。
2009年9月7日三开用φ152.2mm的钻头采用氮气泡沫钻井液进行三开钻进，于2009年10月7日钻至井深3893.42m完钻，水平段长1200m，这是采用该技术成功完成的国内第一口小井眼水平井。
dp22井二开用311.2mm的钻头钻至井深2943.42m，下入φ244.5mm的套管2942m，三开用φ215.9mm的钻头采用氮气泡沫钻井液技术自井深2942m开始钻进，至井深4442m结束，水平段长1500m，平均机械钻速10.26m/h。
这是采用该技术完成的国内第一口长水平段水平井的施工。
2.泡沫钻井液配方及室内评价
2.1泡沫钻井液的配方及性能
在已有研究的基础上，根据深井钻井的要求，选用抑制性好、
携岩能力强的泡沫钻井液配方：1%ac-ⅱ+2%yjb-1井壁稳定保护剂剂+2%稳泡剂wp-1+1%防水锁剂+辅助剂。
泡沫性能见表1。
2.2水平井段携岩实验
利用水平井模拟装置对泡沫体系的携岩能力进行了试验，在环空中加入不同粒径的岩屑，在一定的泡沫质量下，调节注气量，注液量模拟井下循环过程，并收集返出的岩屑，实验结果见表2。
结果表明：不同粒径的砂粒在不同时间内总能全部返出。
粒径越大越易携带，有利于泡沫携岩；颗粒混杂越细小的砂粒容易粘附在器皿壁上，全部返出的时间相对于粗颗粒的要长些。
现场钻进时可通过旋转钻具的方式协助提高泡沫的携岩效果。
3.现场应用
3.1应用情况
（1）氮气泡沫钻井液技术在dp14井常规井眼的应用情况
该井三开水平段于2009年4月6日开始使用φ215.9mm的pdc 钻头采用氮气泡沫试钻进，按照施工参数：氮气排量80m3/min，泡沫基液排量5l/s进行循环，循环正常后开始钻进。
泡沫钻井液性能：发泡体积420～450ml，半衰期：25～30min，井底当量密度0.20g/cm3，表明泡沫钻井液性能较好地满足了水平井的携岩要求，达到了钻进过程的欠平衡钻进，自井深3345m开始实现钻进过程持续点火。
本井于2009年5月3日钻进至井深采4147.03m结束水平段钻进。
总进尺1247.88m，平均机械钻速5.86m/h。
（2）氮气泡沫钻井液技术在dp22井常规井眼的应用情况
该井三开水平段采用氮气泡沫钻井液技术于2009年10月9日开始使用φ215.9mm的pdc钻头试钻进，按照施工参数：氮气排量80m3/min，泡沫基液排量4l/s进行循环，循环正常后开始钻进。
钻进过程中，钻压控制在10～40kn以内，钻进正常，接单根正常，返砂效果良好，泡沫钻井液性能：发泡体积400～450ml，半衰期：30～40min，井底当量密度0.21g/cm3，充分表明泡沫钻井液性能较好地满足了水平井的携岩要求，钻进过程中实现后效点火，实现了钻进过程的欠平衡钻进。
本井于2009年11月11日钻进至井深采4442m结束，水平段总进尺1500m，平均机械钻速10.26m/h，创出该项技术水平井水平段最大施工纪录。
（3）氮气泡沫钻井液技术在dp19井小井眼的应用情况
该井于2009年9月5日自井深2693.42m开始使用φ152.4mm的钻头进行钻进。
采用的钻进参数：钻压2～3t，螺杆转速35rpm，注气量50～60m3/min，液量3～5l/s。
泡沫返出正常，携岩正常，随着井深增加、水平段增长及时补充发泡剂、井壁稳定保护剂等材料用量，控制泡沫钻井液的性能（发泡体积不低于400ml，半衰期在20min以上），较好地满足了钻井要求，成功地于10月8日钻至设计井深3893.42m，国内采用该项技术首次完成小井眼水平段长1200m的钻井施工。
4 结论与建议
（1）采用的氮气泡沫钻井液配方及工艺技术，有效地满足了水平井的携岩要求，机械钻速提高明显。
（2）该项技术有利于低压低渗储层的保护和发现，钻进过程中实现的井底当量密度较低，起钻前采用吹干井眼法，使井底压力更低，既减少了液体对储层的侵入和浸泡，又有利于发现和评价储层，也为此类储层的勘探开发提供了有效技术手段。
（3）随着水平段的增长，在钻井过程中应严格执行短起下措施，特别是在钻速较快的井段尤为重要，这样有利于消除岩屑床，保证井下安全。
建议控制钻速不超过10m/h。
参考文献
[1] 杨景利，薛玉志，张斌，等. 分1井大井眼空气可循环泡沫钻井液技术[j]. 钻井液与完井液，2007，24（增刊）：86-88
[2] 王俊涛，杨景利.川东北地区泡沫钻井井壁稳定技术[j]. 钻井液与完井液，2011，28（1）：5-7。