充气钻井工艺技术的应用

充气钻井就是将空气通过地面设备连续不断地注入钻井液中,使其呈均匀气泡状分散于钻井液中,从而达到降低环空液柱压力之目的。环空返出的充气钻井液,经地面除屑、除气后重复使用。充气钻井属于低压钻井的范畴,主要是为了适应低压油气藏开发的需要。     

充气钻井技术在四川地区的应用

充气钻井技术作为欠平衡钻井技术的一个分支,通过合理调节液气比进一步降低钻井液密度,从而达到降低有效液柱压力的目的。运用充气钻井技术不但能够及时发现和保护油气层,同时还能够提高机械钻速,解决由井漏引起的井下复杂问题。近几年,在四川地区开展了多口井的充气钻井试验,成熟了工艺技术,研究了充气钻井参数的合理设置,发现并认识了存在的问题,总结了经验,为充气钻井技术的发展奠定了基础。图1表1参6     

强化充气钻井技术现状与应用

衰竭、低压储层钻进时易出现钻井液漏失、压差卡钻及储层伤害等问题,甚至还存在井壁稳定与储层保护的矛盾。文章针对上述问题调研了国内外强化充气钻井技术的发展现状及应用情况。强化充气钻井技术可有效解决钻井过程中的恶性井漏、压差卡钻及钻井速度慢等技术难题;也可结合钻井液脉冲实现水平井定向钻井,在精确定向作业的同时保护油气藏,提高单井产量;还可将充气钻井工艺与控压钻井技术相结合,利用环空充氮气强化充气钻井技术钻含硫、裂缝性和衰竭性低压高温油气藏,既保护储层,又避免储层井漏,满足井控要求。现场应用表明,强化充气钻井技术不仅有利于保护储层,且能减少井下复杂与钻井成本,在低压、破碎、易失稳的储层钻井中具有广泛的应用前景,有助于解决低压衰竭储层高效开发面临的技术难题,为国内低压衰竭储层水平井控压钻井技术发展提供借鉴与支持。     

低压稠油藏充气钻井及充气砾石充填完井技术与应用

充气钻井及充气砾石充填完井技术,目前在辽河油田主要用于低压稠油藏先期防砂井的钻井、完井施工中。它通过控制连续充入到钻井液、携砂液中的空气流量,而得到一个与油层压力系数相当的当量钻井液密度,并以此为核心,进行全井的设计与施工,从而保护油气层。本文系统地介绍了该套工艺技术的理论依据、现场施工设计、施工要点,以及在辽河油田推广应用所取得的成果。     

一种适用于欠平衡钻井的充气泡沫钻井液

欠平衡钻井技术的关键是控制钻井液密度．使井内液柱压力小于储层孔隙压力。介绍了一种适用于欠平衡钻井的充气泡沫低密度钻井液。该充气泡沫钻井液在固体矿产勘探和热气田开采等方面取得了较好的应用效果。这种钻井液为气、液、固三相体系．泡沫剂选用DF-l,稳泡剂为一般的有机高分子聚合物。根据欠平衡钻井要求。通过对粘土、聚合物和泡沫剂的加量进行正交试验,优选出了若干组充气泡沫钻井液配方。应用表明,该充气泡沫钻井液泡沫稳定、密度低、液柱压力小、流变性好、携带岩屑能力强,有一定的抑制地层粘土矿物膨胀分散的能力和抗高温抗污染能力,可以作为欠平衡钻井介质进行试验应用。     

充气欠平衡钻井技术在南堡潜山油气藏的应用

南堡潜山油气藏具有埋藏深、井温高、气油比高、安全密度窗口窄、易漏易涌、安全钻进风险大等特点。为了提高南堡潜山油气藏勘探开发效果，开展了南堡潜山油气藏充气欠平衡钻井技术研究与应用，充气欠平衡钻井是通过合理调节液气比来进一步降低钻井液密度，从而达到降低有效液柱压力的目的。在南堡潜山油气藏开展了多口井的充气欠平衡钻井研究与应用。现场实践表明，运用充气欠平衡钻井技术不但能够及时发现和保护油气层，而且还能够提高机械钻速，有效地解决由于井漏引起的井下复杂问题，缩短钻井周期，降低钻井综合成。     

三交地区煤层气井钻井液技术

三交地区煤气层属低压储层,压力系数为0.5-1.0,钻井过程中极易受到损害,机构强度低,孔隙发育,层理发育,煤岩易压缩,煤层破碎,易城塌,煤液呈酸性,要求钻井液的pH值不大于7.5,否则酸碱中和产生金属盐,堵塞煤层气通道,影响煤层气的开发,针对煤层特点,采用相应的钻井液体系和钻井液技术,即：上部地层采用低固相聚合物钻井液,下部煤气层采用充气钻井液,现场应用表明,充气钻井液防漏效果显著,具有良好的携屑能力及防塌效果,井眼稳定;砂样有代表性,井径规则（井径扩大率为3.2%),取心,测井顺利;充气钻井液无固相,密度低,提高了钻井速度,保证了平衡钻进,减少了滤液和固相进入储层的机会,有效地保护了煤层气。     

气体钻井遇地层出水时的充气钻井技术

气体钻井在我国油气田勘探开发中具有广阔的应用前景,但是川东地区多个构造实施气体钻井过程中,存在地层出水现象,严重影响了气体钻井的顺利进行,不得不改用充气钻井。充气钻井技术难点主要表现在：①井壁稳定性差,易引起垮塌卡钻; ②地层出水可能与井漏同存,气液比值难以确定;③环空液柱压力降低,带砂效果差,易导致沉砂卡钻;④浅层天然气易引起井下燃爆。通过分析上述难点,结合充气钻井现场实践经验,有针对性地提出了充气钻井过程的主要技术措施：① 钻井液维护处理技术;②井漏处理技术;③参数设计技术等。在川东地区3口井的现场应用效果表明：推行所提出的充气钻井技术措施,能有效避免井漏、提高机械钻速、缩短钻井周期,为川东地区遇地层出水情况下的气体钻井积累了经验。     

连续测定充气钻井流体密度的一种方法

在低压油气田的勘探开发过程中,需要采用负压钻井工艺进行钻井作业,以此保护油气藏,提高勘探成果和原油产量。负压钻井主要采用充有气体的钻井液(如充气钻井液、泡沫流体等)。为了保证负压钻井工艺的安全实施。必须对井眼环空压力进行准确计算和有效控制。为此,必须测定充气钻井液的密度。本文介绍用γ射线测定密度的原理,γ射线仪表的选型、调试及使用。使用证明,γ射线密度计是测定充气钻井液密度的良好工具。     

螺杆钻具在充气欠平衡钻井中的输出特性研究

欠平衡钻井在低压油藏中已得到较好的应用。在充气欠平衡钻井过程中，气体的注入量对马达的输出特性影响较大。因此，了解气体注入量对马达输出特性的影响显得异常重要。充气欠平衡钻井时，钻井液在充入气体前密度、粘度等变化导致了充气欠平衡钻井中在不同气液比情况下马达输出特性发生改变。通过建立马达等效模型求出环空当量直径，从而求出不同气液比时马达的压力降，并得到不同气液比情况下马达压降、扭矩、转速、功率等输出特性。并且对这些输出特性进行比较，得出了马达的各种输出特性随气液比增加的变化规律:马达压降减少，扭矩减小，转速增加。该研究成果为提高欠平衡钻井马达的工作效率提供了理论依据。     

钻井液充氮技术在水平井中的应用

草桥油田的古潜山裂缝比较发育，钻井过程中漏失严重，钻井施工时钻井液只进不出，大量的钻井液或清水进入油气层，严重破坏了油气层。引进了第一台大型制氮设备，采用现场制氮、充氮降低钻井液的当量密度，减轻漏失和油气藏伤害。现场应用结果表明，采用欠平衡充气钻井技术，利用开发高压低渗油气藏；使用充气设备有效地降低了钻井液的当量密度，提高了机械钻速；减少了钻井液的漏失，保护了油气层；提高了环空返速，有利于携带岩屑，即使在钻井液切力较低和泵排量较低的情况下，仍具有良好的携带能力；特别是地层压力系数下、易漏失的地层必须采用充气的方法才能实现真正的欠平衡钻井，达到减少或防止漏失从而保护油气层的目的。     

王古1井防漏防溢充气钻井液技术

王古1井地层压力系数低,上部地层活跃.使用充气钻井液,充气量过大,井底当量密度会较低,油气容易溢出(或涌出)井口;充气量过小,井底当量密度会较大,又会发生漏失,因此合理地控制气液比是本井防漏防溢的关键;井漏的发生必然会使钻井液进入储层,污染油层,因此保护油气层,钻井液体系的选择是关键;另外,井下高温不仅影响钻井液性能,特别是无固相盐水钻井液的性能,也给钻具防腐带来难度.针对这种情况,采用无固相盐水充(氮)气钻井液新技术较好地解决了该井在钻井过程中的既溢又漏的复杂问题,为解决低压钻井井漏及油层保护问题提供了经验与方法.介绍了该井充(氮)气钻井液的施工工艺技术.     

欠平衡钻井NW无固相充气钻井液的研究

为了有效配合欠平衡钻井开发低压低渗透气藏，最大限度地保护气层．研制了NW无固相充气钻井液。该钻井液的特点是可避免钻井液中的固相颗粒堵塞储层孔隙，抑制性强，减少滤液进入储层，即削弱水锁损害，保护储层岩石孔隙的连通性；小阳离子具有优先吸附形成一层阳离子保护膜的特点，其分子结构中的憎水基团．起到阻止水分子侵入的作用，进而削弱由低压低渗储层天然渗吸效应产生的水锁损害；司时钻井液滤失量小，仅约为10mL，而且钻井液具有强抑制性，可以减小钻井液对油层岩石渗透率的影响，达到保护储层、增加采收率的目的。该钻井液可满足充气工艺要求。此外，该钻井液密度连续可调，能有效降低液柱压力．形成泡沫群体结构，具有群体封堵、疏水屏蔽及特有的流变特性等良好特性，防止低压地层漏失，保护气层；配方简单，维护使用方便，能够很好地满足欠平衡钻井工程的需要。     

升深2-17井络合铝聚合物充气钻井液现场试验

为加快徐加固子深层天然气的勘探开发步伐，缩短深层气井的建井周期，在升深2-17井进行了充气钻井试验。介绍了络合铝聚合物充气钻井液技术的现场应用概况及效果以及井漏的发生与处理过程、钻井液起泡的解决措施。在现场试验过程中，络合铝聚合物钻井液性能稳定，具有较强的抑制性和较好的流变性能，流性指数控制在0．7左右，具有良好的携屑和稳定井壁能力，而且粘度较低，基本上控制在33～52s之间，满足了现场充气和脱气的需要；该钻井液抗温可达180℃，润滑性能较好，在钻井过程中无粘卡显示，在深井欠平衡井眼稳定方面取得了较好的效果；在不同的气液比条件下，可以在0．83～1．08g／cm。之间实现对当量密度的调节;与常规钻井工艺相比，充气钻井可以使机械钻速提高30％～50％；在钻进过程中实现了充气和点火同时进行，达到了欠平衡钻井工艺技术的要求，为进一步开展气体钻井打下了良好的基础。     

低渗透气藏地层损害的特殊性

低渗透气藏的地层损害具有压力敏感性高、液体滞留效应严重和反向吸入现象明显的特点。采用减小生产压差、应用气体或含气钻井液、合理选择最小过平衡压力或减小气水界面张力的方法,可以预防和减轻地层损害。     

钻井双壁钻具研制与应用

为解决在充气钻井液欠平衡压力钻井时，使用常规井下动力钻具和随钻测量仪器进行井眼轨迹控制中遇到的技术难题，研制了双壁钻具。详细介绍了合理解决双壁钻具高压钻井液流道直径、气道直径和钻具强度等问题的方法，根据具体情况制定了特定的扣型，确定了双壁钻具的具体参数。现场试验表明，使用充气钻井液进行欠平衡钻井时，应用双壁钻具可使井下动力钻具和随钻仪器的性能不受影响，能进行正常的井眼轨迹控制。     

钻井液充氮技术在深探井中的应用

胜利油田丰深1井完钻井深为4495.4m，预测地层压力系数小于1。介绍了利用引进的制氮设备，在丰深1井成功实施充氮钻井的施工工艺。钻井液充氮技术具有许多优势：能有效降低钻井液循环当量密谋，提高机械钻速；由于充氮提高了环空返速，钻井液携带岩屑能力强，即使在泵排量和钻井液切力较低的情况下仍具有良好的携带能力；由于循环当量密度低，有利于保护和发现油气层，对探井特别适用。通过在低密度基液中利用充氮技术，丰深1井成功地进行了勘探施工，取得了良好的勘探效果。     

欠平衡钻井完井液技术（Ⅱ）—气体型完井液技术

在低压储进行欠平衡钻井时常选用气体型低密度流体,综述了气体流体的发展简史和特点,并分别详细介绍了空气（或天然气）,雾,充气钻井液,稳定泡沫钻井液,硬胶泡沫钻井液的优缺点,关键技术,相应的性能测试以及测试与评价方法。