欠平衡鉆井技術(shù)在四川的應(yīng)用

欠平衡鉆井技術(shù)在四川的應(yīng)用

一、氣體鉆井技術(shù)的發(fā)展階段四川氣體開采技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了以下三個(gè)階段。(1)早期探索階段(20世紀(jì)50～70年代),為了提高鉆井速度、及時(shí)發(fā)現(xiàn)和保護(hù)油氣層,60年代四川盆地曾經(jīng)在8口井中使用天然氣鉆開產(chǎn)層,對(duì)氣體鉆井進(jìn)行了早期的探索,但由于當(dāng)時(shí)裝備不配套、技術(shù)不完善,停止了氣體鉆井技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展和應(yīng)用。(2)起步階段(1999～2004年)。隨著常規(guī)欠平衡技術(shù)及裝備的發(fā)展,為氣體鉆井技術(shù)的發(fā)展及推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。1999年在興24井進(jìn)行了柴油機(jī)尾氣鉆井試驗(yàn),2002年初到2004年底,氣體鉆井技術(shù)分別在四川的泉西1井、三皇2井等多口井、伊朗項(xiàng)目的8口井及玉門、長(zhǎng)慶油田進(jìn)行了試驗(yàn)和應(yīng)用,取得了較好的效果,極大地豐富了四川純氣體鉆井技術(shù)及泡沫鉆井技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)。(3)發(fā)展階段(2005～2006年)。四川油氣田在多口井空氣及泡沫鉆井試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,繼續(xù)對(duì)氣體鉆井技術(shù)進(jìn)行攻關(guān),對(duì)氣體鉆井區(qū)塊選擇、層位選擇,地層出水的預(yù)測(cè),井壁穩(wěn)定性的分析、淺層氣存在的可能性分析等有關(guān)氣體鉆井的諸多問題進(jìn)行了論證和研究。自2005年以來(lái),四川油氣田共進(jìn)行了40多井次的空氣、氮?dú)狻⒖諝馀菽俺錃忏@井現(xiàn)場(chǎng)作業(yè),無(wú)論是提高鉆井速度、對(duì)于井漏、還是用于儲(chǔ)層勘探開發(fā)等方面發(fā)揮了具大作用。二、四川氣體鉆孔技術(shù)的應(yīng)用1.空氣鉆井速度(1)2005年四川純空氣鉆井技術(shù)應(yīng)用情況見表1。(2)2006年四川純空氣鉆井技術(shù)應(yīng)用情況見表2。純空氣鉆井技術(shù)的應(yīng)用大幅度地提高了鉆井速度,大大地縮短了鉆井周期,加快了資源勘探開發(fā)的步伐。如七北101井純空氣鉆井機(jī)械鉆速達(dá)到了13.94m/h,而同構(gòu)造的七里北1井同井段的機(jī)械鉆速僅為1.69m/h,2004年整個(gè)川渝地區(qū)鉆井平均機(jī)械鉆速為2.12m/h;龍崗1井從2006年4月20日第一次開鉆,充分利用純空氣和氮?dú)忏@井技術(shù),至2006年8月17日(不到4個(gè)月)就鉆達(dá)井深5861m,這種鉆井速度在川渝地區(qū)以前是不可能達(dá)到的。空氣錘的使用使純空氣鉆井速度明顯提高,且具有防斜作用見表3。目前純空氣鉆井在川渝地區(qū)所鉆達(dá)的最大井深為3440m(龍崗1井),最高機(jī)械鉆速達(dá)36.60m/h(龍17井),?311mm井眼純空氣鉆井所鉆井段最長(zhǎng)為2687m(七北103井)。對(duì)于不產(chǎn)流體(油、氣、水)、不發(fā)生應(yīng)力坍塌的地層均有條件進(jìn)行純空氣鉆井作業(yè)。2.泡沫鉆井的設(shè)備氣體鉆井過程中,泡沫鉆井主要用于氣體鉆井中地層出水的處理及大尺寸井眼井漏的處理,泡沫鉆井對(duì)氣量要求較少(一般為45～80m3/min),較少的供氣設(shè)備便能滿足泡沫鉆井的要求,既降低了作業(yè)成本,又解決了出水及井漏的問題。2005年至2006年5月四川油氣田泡沫鉆井應(yīng)用情況見表4。四川泡沫鉆井技術(shù)在伊朗的TBK地區(qū)應(yīng)用情況見表5。四川石油管理局空氣鉆井公司參與的長(zhǎng)城公司伊朗項(xiàng)目成功地利用純空氣鉆井和泡沫鉆井技術(shù)使該地區(qū)完井周期縮短到70d以內(nèi),伊朗國(guó)家鉆井公司曾在TBK地區(qū)所鉆的TBK1井由于漏失、垮塌嚴(yán)重建井周期達(dá)到402d。3.須家河組儲(chǔ)層勘探該項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用在四川盆地的低壓、低滲產(chǎn)層的勘探開發(fā)中,2005年以來(lái)在廣安、荷包場(chǎng)及安岳等地區(qū)的須家河組儲(chǔ)層勘探過程中共進(jìn)行了20多井次的天然氣、氮?dú)忏@井。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用獲得了以下成果。(1)天然氣鉆井產(chǎn)量未使用氣體鉆井技術(shù)前,該區(qū)塊沒有獲得工業(yè)性氣流,包淺4-X2通過天然氣鉆井后,獲測(cè)試產(chǎn)量為4.6×104m3/d,包淺201井通過氮?dú)忏@井測(cè)試天然氣產(chǎn)量為3.77×104m3/d,并且首次在區(qū)塊發(fā)現(xiàn)原油,產(chǎn)量為18m3/d。(2)須家河組層天然氣鉆井技術(shù)平落19井是平落壩潛伏構(gòu)造上一口開采后期的開發(fā)井,目的層須家河組層壓力梯度僅為0.7MPa/100m,在須二段運(yùn)用天然氣鉆井獲產(chǎn)量為47×104m3/d,與鄰井(使用鉆井液鉆井)相比產(chǎn)能提高3倍。(3)通過四川東北部徐家河群地層的勘探，速度顯著加快須家河組層采用常規(guī)鉆井液鉆井機(jī)械鉆速不到1m/h,而采用氮?dú)忏@井其機(jī)械鉆速成達(dá)到4～12m/h以上見表6。4.尾氣除塵技術(shù)四川油氣田曾在興24井、泉西1、白淺111井等井進(jìn)行過尾氣鉆井試驗(yàn),由于目前柴油機(jī)尾氣的除濕、除塵問題尚未得到有效解決,柴油機(jī)尾氣中的酸性物質(zhì)對(duì)設(shè)備、鉆具的腐蝕很大,所以此后暫時(shí)沒有推廣應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)。5.多口煤氣井四川石油管理局空氣鉆井公司在威寒101井、山西的多口煤層氣井中使用了充氣鉆井技術(shù),成功地解決了長(zhǎng)段井漏、孔隙壓力低于1的地層中鉆進(jìn)時(shí)井漏及產(chǎn)層污染難題。6.地層水分散井四川石油管理局對(duì)該項(xiàng)技術(shù)在理論上做過一些探索,對(duì)地層出水量較小的井可采用該項(xiàng)技術(shù),使地層所產(chǎn)的水分散呈霧狀帶出井筒,所需氣量較純氣體鉆井大。由于受到地層水量和供氣設(shè)備的限制,目前該項(xiàng)技術(shù)在四川還未得到推廣應(yīng)用。三、四川氣田氣體開采1.氣體鉆井井斜氣體鉆井由于其鉆壓較常規(guī)鉆井液鉆井小,造成井斜的可能性稍小些。但是氣體鉆井鉆速高,一旦發(fā)生井斜則發(fā)展很快,如黃金1井?311mm井眼的空氣鉆井井斜數(shù)據(jù)見表7。據(jù)分析在氣體鉆井中造成井斜的主要原因(與常規(guī)泥漿鉆井相比)有:①氣體鉆井造斜規(guī)律不清楚,空氣錘、空氣螺桿等工具的造斜規(guī)律只有定性的認(rèn)識(shí),尚未有較系統(tǒng)的研究;②在井斜存在的情況下,鉆具靠在下井壁上,造成下井壁的空氣流動(dòng)速度減慢,下井壁的鉆屑無(wú)法及時(shí)被帶走,將鉆頭“墊”向上井壁,造成井斜越來(lái)越大;③高流速氣體沖刷井壁,井徑擴(kuò)大較大,造成井斜。2.井壁坍定井壁氣體鉆井時(shí)一旦地層出水,會(huì)導(dǎo)致裸眼井段的泥頁(yè)巖水化膨脹,造成井壁坍塌;巖屑水化成團(tuán),在環(huán)空形成濾餅環(huán),難以返出地面,從而堵塞環(huán)空通道;粉狀的巖屑和水混合,黏附在井壁、套管壁及鉆具上,造成井眼縮徑,起下鉆困難。3.次鉆具事故和斷鉆具斷鉆具安全從2005年以后實(shí)鉆的42口井的資料統(tǒng)計(jì),有30口井未發(fā)生一次鉆具事故(七北101、七里北2井、東升1井等),發(fā)生一次斷鉆具的有5口井,發(fā)生兩次斷鉆具的有3口井,發(fā)生兩次以上斷鉆具的有4口井(七北102、普光101等)。4.空氣鉆井井地層垮塌分為地層構(gòu)造應(yīng)力造成的垮塌和水敏性垮塌。對(duì)水敏性垮塌地層,因空氣鉆井沒有水進(jìn)入到井筒內(nèi),不存在引起垮塌的因素,因而適合進(jìn)行空氣鉆井,如川東北地區(qū)上部地層就屬此類。對(duì)構(gòu)造應(yīng)力引起的垮塌,如果垮塌程度嚴(yán)重,不適合進(jìn)行空氣鉆井(如四川的九龍山構(gòu)造);如果垮塌程度不嚴(yán)重(只是零星的、暫時(shí)的、小范圍的),通過增大注氣量、反復(fù)劃眼等措施也同樣可以進(jìn)行氣體鉆井(如四川的元壩巖性圈閉構(gòu)造)。四、川渝地區(qū)常規(guī)鉆井技術(shù)與常規(guī)鉆井液鉆井相