双层钻具反循环技术在气体钻井中的应用分析

针对气体钻井地层出水及钻遇漏失层等问题,提出双层钻具反循环钻进技术应用于气体钻井的方法。双层钻具反循环气体钻井技术融合了气体钻井、潜孔锤钻井和反循环钻井三种钻进技术方法,具有所需气量小、所钻井眼的质量好、处理地层出水的能力强、有效避免和减少严重漏失等优点,适用于水敏性地层、坍塌和漏失
地层以及低压、低渗透气层。研究双层钻具反循环气体钻井技术,形成针对水层、漏层同存的钻井配套技术,能进一步拓宽气体钻井技术应用范围。     

SGQ320型气体钻井用贯通式潜孔锤的研制

常规空气锤钻井技术在石油钻探领域得到了较大的发展和应用,为气动潜孔凿岩工具的发展和使用提供了广阔空间。在系统分析总结反循环空气锤气体钻井技术优势的基础上,详细介绍了SGQ-320型贯通式潜孔锤的组成及工作原理、关键结构参数及零部件的设计、性能参数仿真计算等整个研制的思路和过程。根据拟施工的井眼尺寸,以满足钻头体积碎岩所需冲击能量为前提,计算确定活塞的质量及关键参数,进行具体结构设计,并利用计算机模拟仿真程序辅助进行性能参数设计。SGQ-320型贯通式潜孔锤已完成室内调试,各项性能指标均达到了预期设计要求。该工具的成功研制为石油钻探提供了新的技术支持,能够融合气体钻井、冲击旋转钻井、反循环钻井三者优势,提高复杂地层、深井硬岩地层钻井速度。      

反循环空气锤及其在气体钻井中的应用前景

在介绍常规空气锤钻井技术及其应用的基础上,研究了反循环空气锤在国内外的发展现状,分析总结了反循环空气锤用于气体钻井所能发挥的技术优势。反循环空气锤在油气勘探钻井领域具有广阔的应用前景,研制开发适合气体钻井用的反循环空气锤具有重要现实意义。     

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针对复杂地层的钻井工艺提出了一种有效的新方法，即反循环气体钻井技术，开发了反循环钻头新产品，该产品能有效地提高钻头破岩效率和流场排屑能力。用现代先进的CAD实体设计软件Pro/E把常规Φ311.1 mm钻头巧妙地改造为反循环钻头，在设计中最重要的参数是反循环钻头挡板(skirts)形状、结构尺寸以及反循环钻头中心孔眼流道形状和其结构尺寸参数，这些参数直接影响井底流场分布及其流体的排屑能力。在研究中把这些参数做为重点进行结构优化设计。用计算流体动力学软件PHOENICS将CAD模型转换为CFD模型，对所设计的反循环钻头进行井底流场的计算机仿真模拟研究，优化出反循环钻头结构参数和流体入口参数，最终优化结果用Pro/E参数化软件开发出了反循环钻头结构参数，并在成都总机厂试制了2只反循环钻头新产品。本研究成果对于复杂地层油气井开采具有重大的意义和应用价值，同时可在国内复杂地层钻井技术中推广应用。     

反循环钻井技术在浅层气开发中的应用

反循环钻井技术近些年在国外油气工业中已进入商业开发阶段,具有代表性的是加拿大PressSol Ltd.公司,其借鉴了岩土钻掘工程中反循环钻进思想,开发出适合浅层气资源的RCCD(Recycle Center Cycle Drilling Technology)反循环钻井技术。在详细阐述RCCD反循环钻井技术的原理、特点及应用实例后,提出RCCD反循环钻井技术是解决低压、低渗透、易漏气层钻探难题和实现浅层气低成本开发的有效手段。建议我国应加快引进和配套RCCD反循环钻井技术,安全经济地开发我国浅层气资源。     

气体反循环钻井工艺在涪陵地区应用效果分析

针对涪陵地区钻井过程中易发生漏失、卡钻等问题,在涪陵地区易漏失地层进行气体反循环钻井地面测试及现场试验。结果表明,反循环钻井技术能够很好地适用于涪陵地区易漏失地层,并且能获得较高的机械钻速,对井壁干扰性小,完钻井眼质量好。研究结果不仅进一步验证了气体反循环钻井工艺的现场效果,也可为类似地质特征的地区开展气体反循环钻井并扩大应用范围提供借鉴。     

多工艺反循环钻井技术发展现状与展望

反循环钻井技术与正循环钻井技术相反,循环介质和地层岩屑从钻具水眼返出井口,其裸眼环空保持相对静止,此种钻井方式有利于实现超大尺寸井眼高效携砂、恶性井漏井段的防漏治漏以及敏感性储层的有效保护,同时也为水平井钻井过程中的窄钻井液密度窗口、井眼净化和水平段长度延伸等需求提供新的技术方案。文章通过梳理开展反循环钻井技术以来各家反循环钻井技术的研究进展与成果,总结了单壁钻杆反循环钻井技术、双壁钻杆反循环钻井技术、单壁钻杆+双壁钻杆反循环钻井技术、多通道钻具反循环钻井技术的工作原理及技术特色、适应的工作环境等,并在此基础上提出了反循环钻井技术在油气钻井领域的发展方向及建议。文章的研究成果可以为反循环研究工作提供信息,助力深井超深井超大尺寸井眼提速钻进、井漏等复杂井眼处理以及非常规油气资源安全效益开发提供技术支撑。     

反循环钻井避免损害低压气层

反循环中间返出钻井技术 (RC CD)使用双壁钻杆 ,钻屑和钻井液从双壁钻杆的内层内径返出 ,避免了地层损害 ,且砂样滞后时间短、钻屑无污染、及时发现地层气体。RCCD系统特别适合低压储层钻井。在北美的低压弓岛层采用常规钻井没有发现油气显示 ,而RCCD系统却获得了工业气流。     

塔北奥陶系可控状态下的边漏边钻技术

塔北塔河油田的奥陶系碳酸盐岩地层,井深通常在5500m以上,溶洞、裂缝比较发育,钻进过程中钻井液经常有进无出,有时"上吐下泻",很难找到钻进平衡点。通过采用地面设备(旋转防喷器等)控制井口回压,配合改进的反循环压井技术,在边漏边喷的特殊工况下继续钻进,有效地减轻了对地层的污染。主要介绍了边漏边钻工艺设计、工艺操作要求和现场实施情况。边漏边钻工艺技术的实施,顺利钻穿了溶洞、裂缝型地层,完成了钻井地质任务。可控状态下的边漏边钻工艺作为一种非常规的钻井技术,为复杂地层的顺利钻进、油气层的发现及打开更多产层提供了有效的措施。     

气举反循环防漏钻井施工参数适应性分析

随着西南页岩气开发力度逐渐加大,浅表裂缝性地层漏失问题日益突出,为此尝试引进气举反循环钻井技术。该技术具有井底压力小、上返流速高、携岩效果好等优点,在水井、地热井、煤层气井以及大口径工程桩施工等领域表现出良好的防漏效果。为从理论上探讨气举反循环防漏钻井施工参数的适应性,建立了反循环气液固三相流动模型,初步分析了ф444.5 mm和ф311.2 mm两种井眼条件下双壁钻杆的类型和下深比、空气压缩机风量等施工参数对机械钻速的影响,从施工参数角度验证了该技术在石油钻井领域的适应性。该研究为气举反循环技术在石油钻井领域的应用推广提供了理论依据。     

伊朗TABNAK气田低压裂缝性地层泡沫钻井液技术

伊朗TABNAK气田地层岩性以灰岩和白云岩为主，石膏夹层较多；碳酸盐岩地层裂缝发育，连通性好，漏失严重；海平面以上是干层，无孔隙压力，海平面以下至井深2450m是盐水层。长城钻井公司采用了空气—泡沫钻井流体，即：空气粉尘、雾化空气、稳定泡沫钻井液和硬胶泡沫钻井液。通过实验，优选出发泡体积大、稳定时间长、抗盐抗钙能力强和耐温性能好的发泡剂和稳定泡沫液及硬胶泡沫液配方。现场应用表明，空气—泡沫钻井流体密度低；钻速快，平均机械钻速是常规钻井液的3—5倍；携砂性好，井眼清洁；能顺利穿过严重漏失地层。其中，空气粉尘用于干层钻进，速度快，无钻井液材料消耗，但必须有足够的空气排量；雾化空气适用于出水量较小的水层，但需要的空气排量更大，而且对钻井腐蚀太严重；泡沫钻井液适用于低压干层和水层，需要的空气排量较小，钻速快，抗盐钙和携砂能力强。     

旋冲钻井技术在逆掩推覆体地层的应用

在玉门青西油田窟窿山背斜构造南翼和金海子构造,由逆掩推覆带推覆上来的志留系及石炭-二叠系等老地层具有地层高陡、岩石可钻性差等特点,致使钻井过程中钻进效率低、井斜控制难.旋冲钻井技术是钻进硬岩的有效方法,为解决逆掩推覆体地层钻进难题,在玉门油田窿¨4和金海1两口井应用了DGSC型液动冲击器及配套技术,取得了较好的效果,机械钻速提高30%以上.介绍了逆掩推覆体地层特点和钻进难点,液动冲击器的特点、破岩机理及现场应用情况.应用结果表明,该技术可有效地提高硬岩钻井速度、防止井斜、减缓钻头磨损、降低钻井成本,是一种在硬岩难钻地层有发展前景的钻井技术.     

充气泡沫气体钻井工艺技术

对于油气藏和地层压力系数小于1的井，无论是钻井还是修井一般均采用充气、泡沫、气体等工艺技术措施，降低井内压力，达到保护油气层和解决井漏的目的，并在油气层井段采用柴油机尾气工艺技术完成防止井下燃爆的任务。通过多口井的试验和现场应用表明．充气泡沫气体钻井施工技术，可以开采产层压力系数为1．0～0．3的低压油气井和枯竭性油气井，增大了石油天然气的可开采范围，有效地保护了油气层，具有实用性和可操作性；该工艺技术对一些适合空气、泡沫钻井的井漏井，达到了常规钻井液钻井和堵漏技术无法达到的效果，缩短了钻井周期，降低了井漏复杂井的钻井综合成本。     

空气反循环钻头设计与数值分析

空气反循环钻头是针对反循环空气钻井技术而开发的一种新型钻头。在常规三牙轮钻头的基础上,应用引射原理对反循环钻头进行结构设计。应用Fluent流体分析软件对2种反循环喷射钻头模型的周围及内部流场进行数值模拟。研究结果表明:在气体流量为50m3/min的条件下,2种不同腔体结构的反循环钻头可以清洗井底岩屑,并使岩屑顺利上返至地表;含有侧水眼的反循环钻头更有利于岩屑快速上返。为设计不同结构参数的反循环钻头提供理论依据。     

国产精细控压钻井装备在塔里木盆地的应用

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩地层属于典型的窄密度窗口地层,常规钻井存在诸多技术难题,井下复杂情况频发,水平井常常因井漏溢流而被迫提前完钻。针对该区块地层特点、钻井难点及控压钻井的应用情况,对比分析了国产精细控压钻井与国外相关公司的装备特征,重点介绍了国产精细控压钻井装备在塔里木盆地碳酸盐岩复杂地层实施中的适应性、对策及应用效果,其中在TZ26-H7井创造了进尺1 476 m的新纪录（水平段进尺1 345 m,全井水平位移1 647 m）。该区3口井水平段钻井应用的结果证明：国产精细控压钻井装备及技术能够适应塔里木油田碳酸盐岩裂缝性储层的钻井需求,有利于储层油气的发现和保护,可有效控制溢流、漏失等井下复杂对钻井作业的影响,减少非生产时间损失;国产装备的各项性能和指标均达到或超过国际先进水平,为常压压裂缝性窄密度窗口油气层安全钻井提供了一种技术手段,具备投入规模化工业应用的条件。     

流沙层硬胶泡沫钻井技术

也门1区块上部地层250~750 m井段存在大段的流沙层,钻进过程中存在井壁失稳、漏失严重、机械钻速低等问题,单纯依靠常规钻井加堵漏、清水盲钻、空气钻井或稳定泡沫钻井等方式得不到有效解决。因此,提出采用硬胶泡沫钻井方法解决该问题。通过硬胶泡沫钻井流体发泡剂室内优选试验,考虑泡沫质量、发泡剂抗污染性能、硬胶泡沫半衰期及经济效益,选择FMA-100为硬胶泡沫钻井流体的发泡剂,确定其最佳加量为0.3%~0.6%,并初步优选出钻井流体配方。根据硬胶泡沫钻井施工参数设计要求,以低返速降低井壁冲刷防塌、合适当量循环密度防塌防漏为目标,通过理论计算及分析,优选了施工参数、钻井配套设备,形成了适用于也门1区块流沙层的硬胶泡沫钻井方案。该方案在该区块Abyed-2井进行了应用,不但成功解决了大尺寸疏松流沙层井漏与井塌并存的钻井难题,还提高了流沙层的机械钻速,相比同条件邻井平均机械钻速提高3.2倍。该井的应用成功,也为流沙层安全快速钻进积累了经验。      

空气、氮气钻井技术在普光气田的应用

川东北普光气田上部陆相地层岩石硬度级别为硬到极硬，可钻性级值总平均约在6级；地层倾角大，介于30°～75°之间，井身质量控制困难；裂缝发育，易漏且漏失井段长。为此，在普光气田推广应用了空气、氮气钻井技术，目前已实施完成9口井，正在实施的有11口井。与使用常规钻井液的钻井工艺相比，第一次开钻平均机械钻速达到7.7 m/h，是使用常规钻井液钻井的2.6倍，钻井周期缩短10～20 d；第二次开钻平均机械钻速达到12.7 m/h，是使用常规钻井液钻井的8倍，钻井周期缩短60～90 d；同时，空气、氮气钻井技术在该气田解决防斜打直、减少地层漏失等问题方面也取得了重大突破。