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空气-泡沫钻井技术在大尺寸复杂井眼中的应用

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空气 泡沫 钻井 技术 尺寸 复杂 眼中 应用
资源描述:
文 章 编 号 :1004 — 5716 (2005) 09 — 0153 — 03 中 图 分 类 号 : 4   文 献 标 识 码 : 、 泡 沫 钻 井 技 术 在 大 尺 寸 复 杂 井 眼 中 的 应 用董 胜 祥 ,陶   冶 ,张 家 华(新 疆 石 油 管 理 局 钻 井 工 艺 研 究 院 ,新 疆 克 拉 玛 依 834000)摘   要 :针 对 长 井 段 复 杂 的 大 井 眼 低 压 碳 酸 盐 岩 裂 缝 性 地 层 严 重 漏 失 的 钻 井 难 题 ,通 过 论 证 确 定 了 以 空 气 、 泡 沫 为 循 环介 质 的 解 决 方 案 。 现 场 施 工 证 明 ,空 气 、 泡 沫 钻 井 技 术 不 仅 解 决 了 伊 朗 气 田 常 规 钻 井 液 无 法 解 决 的 低 压 裂 缝 性 地层 的 严 重 漏 失 难 题 ,还 大 幅 度 的 提 高 了 机 械 钻 速 ,缩 短 了 钻 井 周 期 ,大 大 降 低 了 钻 井 成 本 。关 键 词 :空 气 ;泡 沫 ;漏 失 ;钻 井 ;大 井 眼 ;伊 朗 气 田1   空 气 、 泡 沫 钻 井 技 术1. 1   空 气 钻 井 工 艺空 气 钻 井 是 利 用 空 气 作 为 循 环 介 质 ,通 过 特 殊 的 设 备 (如 压风 机 、 增 压 器 )将 空 气 注 入 钻 柱 来 进 行 钻 井 的 一 种 工 艺 。 合 适 的空 气 排 量 应 根 据 地 质 岩 性 、 井 深 结 构 、 钻 具 组 合 及 尺 寸 、 地 层 返 出流 体 类 型 及 流 量 、 地 温 梯 度 等 来 计 算 。 空 气 钻 井 所 需 的 空 气 排 量`88. 9 。 下 入 新 铣 锥 ,用 钻 压 20转 盘 转 速 55r/ 上 下 反 复 修 窗 ,停 泵 上 提 、 下 放 钻 具 无 阻 卡 ,然 后 以 30 压 铣进 (地 层 ) ,铣 进 速 度 1m/ h ,开 窗 完 毕 。形 成 稳 定 、 钻 具 能 够 顺 利 通 过 的 窗 口 ,是 后 期 施 工 顺 利 的 保证 ,是 确 保 完 成 设 计 任 务 的 基 础 。 本 井 开 窗 深 度 6335. 71m ,创 国内 目 前 开 窗 点 最 深 记 录 。 井 内 为 德 国 产 ` 177. 8壁 厚12. 65钢 级 管 ,在 此 条 件 下 开 窗 国 内 还 是 第 一 次 ,施 工 难 度 较 大 。 由 于 井 下 钻 具 太 长 ,磨 铣 过 程 中 铣 锥 刚 接 触 套 管扭 矩 就 迅 速 增 大 ,为 了 井 下 钻 具 安 全 ,磨 铣 过 程 中 钻 压 始 终 较 小 ,转 盘 转 速 不 能 提 高 (仅 40~ 50r/ ,因 而 开 窗 铣 套 速 度 较 慢 。用 两 趟 钻 累 计 铣 进 时 间 43. 5h ,铣 进 进 尺 6. 71m ,形 成 了 钻 头 能顺 利 通 过 的 稳 定 光 滑 窗 口 ,顺 利 完 成 了 开 窗 任 务 。5   侧 钻 钻 进侧 钻 井 段 共 用 十 趟 钻 完 成 ,其 中 动 力 钻 具 钻 进 一 趟 ,取 芯 钻进 两 趟 , 转 盘 钻 进 七 趟 钻 , 完 钻 井 深 6581. 50m , 完 钻 垂 深6579. 55m ,总 进 尺 246. 5m ,水 平 位 移 30. 11m ,平 均 机 械 钻 速 为0. 91m/ h。 6335~ 6412m 轨 迹 计 算 数 据 使 用 了 斜 数 据 ,以下 井 段 参 考 了 电 测 数 据 。在 侧 钻 过 程 中 ,遇 到 的 主 要 问 题 是 由 于 井 底 温 度 过 高 ,超 过目 前 国 内 外 现 有 仪 器 的 工 作 极 限 ,仪 器 无 法 正 常 工 作 ;同 时 由 于钻 进 过 程 中 摩 阻 、 扭 矩 较 大 。 针 对 这 种 情 况 ,根 据 井 眼 实 际 ,通 过优 化 钻 具 组 合 、 合 理 调 配 钻 井 参 数 、 采 用 欠 平 衡 钻 井 等 措 施 ,顺 利完 成 了 侧 钻 施 工 任 务 。6   开 窗 侧 钻 难 点 及 对 策(1)本 井 开 窗 侧 钻 点 深 达 6335m ,创 目 前 国 内 新 纪 录 ,由 于 钻具 长 度 大 ,易 出 现 薄 弱 点 ,对 扭 矩 传 递 造 成 困 难 ,也 对 井 下 情 况 判断 造 成 较 大 的 困 难 。(2)开 窗 套 管 为 德 国 产 壁 厚 12. 65钢 级 ″ 套 管 ,壁 厚 大 、 钢 级 高 给 开 窗 施 工 造 成 一 定 难 度 。(3)压 力 高 达 140. 96超 过 现 有 国 内 外 仪 器 的 工 作 压 力极 限 (137. 9。(4)地 层 温 度 高 ,在 6355m 处 实 测 井 底 温 度 达 162. 7 ℃ ,而 目前 国 内 外 现 有 仪 器 的 正 常 工 作 温 度 为 125 ℃ ,无 法 正 常 工 作 。(5)侧 钻 施 工 中 采 用 欠 平 衡 钻 井 技 术 ,有 可 能 出 现 井 壁 失 稳问 题 。针 对 上 述 具 体 困 难 ,侧 钻 施 工 前 及 施 工 中 做 了 大 量 的 分 析 研究 和 实 验 工 作 ,主 要 采 取 如 下 技 术 措 施 :(1)斜 向 器 坐 封 前 进 行 了 封 固 水 泥 段 、 套 管 刮 壁 等 一 系 列 井眼 准 备 工 作 ,为 斜 向 器 成 功 坐 封 打 下 了 基 础 。(2)测 量 仪 器 高 压 实 验 。 侧 钻 前 ,首 先 将 测 量 仪 器 杆 件 下 井 ,检 验 仪 器 外 筒 有 无 变 形 及 渗 漏 。 经 下 井 实 验 表 明 ,该 仪 器 外 筒 及其 密 封 件 在 静 液 柱 压 力 110. 86 立 管 压 力 19 情 况下 可 以 使 用 。(3)采 用 了 性 能 优 越 的 高 效 铣 锥 。 它 不 仅 可 以 开 窗 ,而 且 还可 以 修 窗 ,避 免 了 开 窗 完 成 后 起 钻 换 工 具 再 修 窗 的 弊 病 ,使 得 开窗 、 修 窗 作 业 连 续 进 行 ,提 高 了 钻 井 时 效 。(4)采 用 了 1. 5° 单 弯 动 力 钻 具 ,保 证 了 新 井 眼 远 离 原 井 眼 。7   结 论 与 认 识通 过 本 井 的 施 工 ,对 深 井 套 管 开 窗 侧 钻 有 了 深 刻 的 认 识 :(1)必 须 有 一 个 合 理 可 行 的 设 计 和 施 工 方 案 ,本 井 施 工 前 制定 了 详 细 的 分 阶 段 施 工 技 术 措 施 ,从 井 眼 准 备 、 斜 向 器 坐 封 到 开窗 侧 钻 及 侧 钻 钻 进 都 提 出 了 详 细 的 要 求 。(2) 选 用 比 较 成 熟 可 靠 的 工 具 。 本 井 使 用 的 `146 窗斜 向 器 及 `149 窗 铣 锥 是 国 内 成 熟 的 开 窗 铣 工 具 ,保 证 了斜 向 器 坐 封 牢 固 ,铣 锥 铣 出 的 窗 口 光 滑 、 可 靠 。(3) 开 窗 侧 钻 前 必 须 做 好 井 眼 准 备 工 作 。 为 防 止 下 部 地 层压 力 上 窜 ,对 开 窗 点 以 下 套 管 进 行 打 水 泥 封 固 。 为 保 证 斜 向 器 顺利 、 牢 固 坐 封 ,要 进 行 套 管 刮 壁 。(4) 施 工 中 要 优 化 钻 具 结 构 ,合 理 调 整 钻 井 参 数 ,避 免 小 井眼 出 现 事 故 。总 第 113 期2005 年 第 9 期                    西 部 探 矿 工 程 N o. 1132005© 1994 ,空 气 在 环 空 中 的 流 动 一 般 均 是 紊 流 。 岩 屑 在 上 返 过 程 中 随着 紊 流 运 动 的 空 气 对 钻 柱 外 壁 、 井 壁 进 行 着 较 为 剧 烈 的 撞 击 ,因此 ,岩 屑 在 上 返 过 程 中 其 体 积 是 不 断 减 小 的 ,在 井 口 返 出 时 ,大 部分 岩 屑 已 成 粉 尘 状 。 空 气 钻 井 的 气 柱 压 力 和 沿 程 损 耗 均 很 小 ,在井 里 流 速 也 很 高 ,高 的 流 速 足 以 将 井 底 岩 屑 和 其 它 异 物 (如 一 定量 地 层 水 )带 出 。1. 2   泡 沫 钻 井 工 艺泡 沫 钻 井 是 利 用 相 关 的 设 备 将 一 定 流 量 和 压 力 的 泡 沫 基液 、 气 体 通 过 泡 沫 发 生 器 而 产 生 的 一 种 致 密 、 均 匀 的 泡 状 混 合 物 ,简 称 泡 沫 。 其 基 液 一 般 是 由 水 、 发 泡 剂 和 稳 泡 剂 (有 时 根 据 需 要还 要 添 加 一 定 量 坂 土 )按 一 定 比 例 配 制 而 成 ,气 体 一 般 选 择 空 气 。泡 沫 在 压 力 较 高 情 况 下 性 能 稳 定 ,不 易 破 坏 ,并 具 有 密 度 低 、 失 水量 小 、 粘 度 高 、 携 岩 效 果 好 等 特 点 。 气 体 进 入 混 有 发 泡 剂 的 水 溶液 中 ,通 过 发 泡 装 置 而 分 散 成 小 气 泡 ,气 泡 界 面 的 活 性 剂 亲 水 基朝 向 液 相 ,疏 水 基 伸 向 气 体 内 部 ,按 规 律 排 列 成 界 膜 ,当 泡 沫 由 于浮 力 上 升 ,溢 出 界 面 时 ,活 性 剂 分 子 再 次 定 向 ,于 是 形 成 了 双 层 活性 剂 水 膜 结 构 的 泡 沫 壁 ,使 泡 沫 具 有 一 定 的 稳 定 性 能 。泡 沫 流 体 的 表 观 粘 度 随 着 泡 沫 质 量 (气 体 体 积 与 泡 沫 总 体积 之 比 )的 增 大 而 增 大 ,当 泡 沫 质 量 达 到 0. 97 以 上 时 ,压 力 表 现出 波 动 现 象 ,说 明 此 时 气 液 混 合 不 匀 。 当 泡 沫 质 量 降 到 0. 60 以下 时 ,泡 沫 出 现 颗 粒 大 小 不 匀 的 现 象 ,因 此 ,一 般 认 为 对 于 钻 井 用泡 沫 ,泡 沫 质 量 应 控 制 在 0. 55~ 0. 96 之 间 。 在 此 范 围 内 ,表 观 粘度 是 随 着 剪 切 速 率 的 增 加 而 降 低 的 ,特 别 是 在 低 剪 切 速 率 范 围内 变 化 幅 度 较 大 。 这 是 因 为 泡 沫 呈 球 形 多 面 体 ,流 动 时 受 剪 切 应力 的 作 用 ,迫 使 球 状 改 变 为 有 利 于 流 动 的 扁 平 状 或 棒 状 ,以 减 少流 动 阻 力 。 当 剪 切 速 率 > 300s 时 ,泡 沫 的 结 构 和 形 状 变 化 趋 于动 平 衡 ,此 时 粘 度 变 化 也 趋 于 平 缓 。 当 剪 切 速 率 达 到 4000s 时 ,粘 度 仍 然 是 趋 于 下 降 ,但 变 化 不 大 。 这 说 明 泡 沫 层 流 区 或 过 渡 区所 承 受 的 剪 切 速 率 范 围 比 一 般 流 体 要 大 得 多 。 根 据 流 体 力 学 的理 论 ,较 高 粘 度 的 流 体 可 使 其 具 有 稳 定 层 流 的 流 动 趋 势 ,为 此 ,泡沫 在 实 际 应 用 中 一 般 都 能 保 持 层 流 状 态 ,这 对 于 携 带 井 底 岩 屑 ,防 止 冲 蚀 井 壁 是 极 为 有 利 的 。泡 沫 钻 井 与 常 规 钻 井 液 钻 井 相 比 ,由 于 较 低 的 泡 沫 密 度 ,可以 起 到 防 止 或 减 少 地 层 漏 失 、 避 免 钻 井 液 对 油 气 层 的 污 染 ,负 压的 钻 井 状 态 下 增 加 勘 探 开 发 的 准 确 性 和 可 靠 性 ,较 低 的 泡 沫 密度 使 之 对 井 底 岩 石 的 压 持 效 应 大 大 减 少 ,极 有 利 于 岩 石 的 有 效破 碎 ,从 而 使 机 械 钻 速 大 幅 度 提 高 。如 果 空 气 钻 井 因 设 备 (井 眼 过 大 — — — 444. 5 上 ,造 成 空气 钻 井 达 不 到 安 全 工 作 气 量 ) 或 其 它 原 因 (因 地 层 大 量 出 水 — — —444. 5 眼 30 h 以 上 ) 应 用 不 够 理 想 时 ,可 以 直 接 切 换 成稳 定 泡 沫 或 硬 胶 泡 沫 钻 井 。 泡 沫 因 其 携 岩 能 力 是 常 规 钻 井 液 携岩 能 力 的 10 倍 (稳 定 泡 沫 密 度 可 在 0. 06~ 0. 72g/ 围 内 调节 ;硬 胶 泡 沫 调 节 范 围 更 大 些 ) ;携 水 能 力 更 好 ,从 而 更 具 优 越 性 。硬 胶 泡 沫 可 以 通 过 调 整 发 泡 剂 和 稳 定 剂 的 比 例 将 其 失 水 降至 很 低 甚 至 为 零 从 而 对 水 敏 性 地 层 和 胶 结 差 的 地 层 (砾 石 或 砾岩 、 风 化 砂 岩 、 水 敏 性 泥 页 岩 等 地 层 ) 有 较 强 的 稳 定 能 力 ,因 此 可以 有 效 地 防 止 这 类 地 层 坍 塌 。2   空 气 、 泡 沫 钻 井 技 术 特 点 和 应 用2. 1   空 气 、 泡 沫 钻 井 技 术 特 点(1)提 高 机 械 钻 速 :众 所 周 知 压 差 对 钻 速 的 影 响 极 大 ,而 空气 / 泡 沫 的 密 度 低 ,井 内 液 柱 压 力 达 到 最 低 值 ,使 井 底 形 成 一 个 较大 的 负 压 ,钻 头 在 负 压 下 使 岩 石 旋 转 爆 裂 、 破 碎 从 而 最 大 限 度 地提 高 地 层 的 可 钻 性 。 空 气 / 泡 沫 钻 井 的 机 械 钻 速 是 常 规 钻 井 液 的5~ 10 倍 。(2)减 少 油 层 损 害 :使 用 空 气 / 泡 沫 钻 井 可 以 对 油 气 层 直 接 连续 的 测 试 ,获 取 油 气 层 的 原 始 产 能 数 据 ,可 避 免 对 液 体 敏 感 性 产层 造 成 损 害 。(3)用 空 气 钻 开 地 层 ,井 壁 不 易 坍 塌 :国 内 外 研 究 表 明 ,地 层坍 塌 压 力 随 着 钻 井 液 的 性 能 不 同 ,数 据 变 化 较 大 ,而 用 空 气 和 泡沫 钻 井 由 于 不 存 在 失 水 或 失 水 极 少 ,减 少 了 井 壁 水 敏 坍 塌 的 可能 性 。(4)延 长 钻 头 使 用 寿 命 :空 气 钻 井 要 求 环 空 返 速 必 须 达 到15m/ s 以 上 ,使 钻 屑 完 全 快 速 地 脱 离 井 底 ,避 免 了 重 复 切 削 ,保 证井 筒 的 快 速 清 洗 干 净 ,高 速 循 环 空 气 能 有 效 地 冷 却 钻 头 ,延 长 钻头 寿 命 。(5)在 压 力 较 低 的 地 层 ,使 用 空 气 / 泡 沫 作 为 钻 井 液 循 环 介 质可 最 大 限 度 避 免 或 减 少 井 漏 的 危 害 ,避 免 了 堵 漏 的 钻 井 液 损 失和 宝 贵 钻 井 时 间 。(6)有 利 于 防 斜 打 快 :由 于 井 底 岩 石 在 负 压 作 用 下 不 会 产 生压 实 效 应 ,因 此 岩 石 破 碎 所 需 的 钻 压 相 对 常 规 钻 井 所 需 钻 压 要小 得 多 ,一 般 为 常 规 钻 井 钻 压 的 1/ 3 ,该 钻 压 既 满 足 了 空 气 钻 井的 快 速 钻 进 需 要 又 符 合 常 规 钻 井 轻 压 吊 打 纠 斜 的 要 求 ,容 易 钻成 垂 直 的 井 眼 。(7)成 本 低 :由 于 空 气 来 源 充 足 ,且 机 械 钻 速 高 ,大 大 地 降 低了 钻 井 周 期 ,已 被 钻 井 界 公 认 为 是 一 种 有 效 降 低 钻 井 成 本 的 好方 法 。2. 2   空 气 、 泡 沫 钻 井 技 术 应 用在 国 内 ,我 们 少 量 的 低 排 量 的 空 气 钻 井 设 备 主 要 用 于 修 井 ,空 气 、 泡 沫 钻 井 设 备 用 于 钻 井 的 主 要 是 新 疆 石 油 管 理 局 钻 井 工艺 研 究 院 (1989 年 进 口 一 套 2600 75 气 钻 井 设备 ) ,由 于 较 早 从 事 空 气 、 泡 沫 钻 井 技 术 的 科 研 攻 关 和 现 场 实 验 及应 用 (全 部 是 81 / 2″ 以 下 井 眼 ) ,虽 然 总 进 尺 < 10000m ,但 累 计 有20 余 井 次 ,积 累 了 较 丰 富 的 现 场 施 工 经 验 和 理 论 基 础 并 将 其 成功 地 应 用 于 伊 朗 气 田 19 口 井 的 大 尺 寸 复 杂 井 眼 的 钻 井 技术 服 务 工 作 。在 国 外 ,空 气 和 泡 沫 钻 井 技 术 不 仅 仅 被 用 于 钻 低 压 低 渗 的产 层 ,而 且 大 量 作 为 解 决 大 尺 寸 复 杂 井 段 的 有 效 钻 井 手 段 :针 对造 山 运 动 的 作 用 ,造 成 可 钻 性 差 的 老 地 层 反 转 到 地 表 面 所 造 成的 机 械 钻 速 低 、 防 斜 难 度 大 ;大 段 胶 结 差 的 砾 岩 层 及 破 碎 带 所 带来 的 机 械 钻 速 低 和 井 漏 严 重 的 问 题 ,如 果 采 用 常 规 钻 井 手 段 则面 临 着 钻 机 配 套 (井 眼 尺 寸 过 大 则 意 味 着 井 壁 稳 定 性 差 和 大 扭矩 及 大 扭 矩 所 造 成 的 严 重 卡 钻 事 故 ,有 时 设 备 本 身 无 法 达 到 安全 钻 井 所 需 的 扭 矩 ) 、 钻 井 液 (常 规 钻 井 液 无 法 有 效 解 决 严 重 漏 失问 题 及 成 本 增 高 和 钻 井 周 期 过 长 等 问 题 ) 漏 失 、 堵 漏 所 需 的 巨 大成 本 、 钻 井 周 期 过 长 极 易 造 成 井 下 复 杂 情 况 ,从 而 导 致 钻 井 投 资的 加 剧 。3   伊 朗 田 地 质 情 况 及 钻 井 技 术 难 点3. 1   构 造 简 介451 西   部   探   矿   工   程                                  20059© 1994 (缩 写 : )构 造 位 于 伊 朗 南 部 ,其 大 地坐 标 大 约 是 :东 :2260000~ 2340000 ;北 :600000~ 640000。 气 田 位 于 沿 海 裸 露 的 背 斜 上 ,该 背 斜 与或 斜 一 样 古 老 。 在 地 表 该 背 斜大 约 80 , 15 。 与 邻 近 的 构 造 呈 不 均 匀 的 阶 梯 状 。背 斜 顶 部 与 围 内 其 它 背 斜 相 比 较 埋 藏 较深 。 该 构 造 在 东 北 方 向 呈 陡 峭 断 崖 露 出 地 面 。3. 2   地 质 分 层 及 岩 性 描 述 (以 - 例 ) (见 表 1)表 1   质 分 层 及 岩 性 描 述序 号 层 位 底 界 井深 (m) 厚 度(m)         岩 性 描 述1 4 34 灰 岩 为 主 夹 云 岩 、 石 膏 及 燧 石 条 带2 &J A 39 505 上 部 灰 岩 为 主 、 夹 薄 层 云 岩 、 下 部为 泥 质 灰 岩3 87 48上 部 为 泥 质 灰 岩 、 下 部 泥 灰 岩 。(泥 质 灰 岩 即 含 泥 质 20 %~ 35 %、泥 灰 岩 即 含 泥 质 35 %~ 65 %)4 62 75 泥 质 灰 岩 为 主 、 夹 薄 层 泥 灰 岩5 22 60 灰 岩6 L 59 37 主 要 为 页 岩 、 中 部 夹 灰 岩7 813 54 灰 岩8 53 40 页 岩 夹 薄 层 灰 岩9 74 121 灰 岩10 039 65 上 部 为 灰 岩 含 少 量 泥 质 、 中 部 为 灰岩 、 下 部 为 泥 质 灰 岩11 L 194 155 灰 岩 、 底 部 夹 燧 石12 1251 57 灰 岩 夹 云 岩 条 带 、 下 部 夹 薄 层 石 膏13 916 665 顶 部 为 石 膏 、 上 部 云 岩 石 膏 互 层 、中 部 灰 岩 、 下 部 为 云 岩 夹 薄 层 页 岩14 942 26 云 岩15 A K 2485 543上 部 云 岩 夹 薄 层 石 膏 、 下 部 为 厚 层石 膏 夹 泥 岩 段 并 随 大 量 的 地 层 盐水 层 。16 657 172 上 部 云 岩 石 膏 页 岩 互 层 ,中 部 为 灰岩17 U P - N 2938 281 灰 岩3. 3   地 层 特 点 及 钻 井 技 术 难 题3. 3. 1   地 层 裂 缝 发 育 、 地 层 压 力 系 数 低 、 泥 页 岩 严 重 缩 径 垮 塌 严重该 构 造 裂 缝 、 溶 洞 发 育 ,连 通 性 较 好 且 非 目 的 层 段 地 层 压 力 系 数极 低 。 据 伊 朗 钻 井 专 家 介 绍 ,该 地 区 上 部 地 层 没 有 地 层 压 力 ,甚 至 连空 气 都 不 能 返 出 ,根 据 以 后 的 实 际 钻 井 情 况 验 证 的 确 如 此 。该 构 造 在 层 和 层 属 泥 页 岩 ,极 易 缩 径且 垮 塌 严 重 ,造 成 恶 性 卡 钻 , 部 地 层 存 在 部 分 泥 页 岩 夹层 也 经 常 发 生 掉 块 卡 钻 。 在 此 之 前 1998 年 伊 朗 国 家 钻 井 公 司(N 该 气 田 所 钻 第 一 口 井 - 1 井 井 深 3345m ,费 时402 天 (运 用 泡 沫 泥 浆 、 泡 沫 钻 井 技 术 交 替 运 用 ) 且 在 二 开 时 两 次泥 岩 缩 径 卡 钻 而 爆 炸 松 扣 填 井 侧 钻 才 得 以 完 成 (该 井 后 来 未 完井 交 中 方 大 修 后 才 完 井 投 产 ) 及 后 来 中 方 实 施 的 系 列 泡 沫 泥 浆 、泡 沫 、 空 气 钻 井 都 有 漏 失 就 很 好 说 明 了 常 规 泥 浆 钻 井 技 术 无 法有 效 解 决 该 难 题 。3. 3. 2   下 部 地 层 存 在 盐 水 层 和 硬 质 石 膏 层该 构 造 在 L 下 地 层 中 存 在 大 量 的 盐 水 层 和 硬质 石 膏 层 ,含 盐 量 较 高 ,盐 水 层 压 力 系 数 为 0. 85 ,当 钻 井 液 和 地层 孔 隙 之 间 为 正 压 差 时 ,压 力 系 数 为 0. 75~ 0. 91 的 产 层 就 完 全漏 失 且 先 漏 后 喷 极 易 造 成 卡 钻 ,钻 井 风 险 较 大 。4   伊 朗 田 大 尺 寸 井 眼 空 气 、 泡 沫 钻 井 技 术 介 绍4. 1   井 泡 沫 钻 井 简 介 - 2 井 是 伊 朗 承 钻 的 第 一 口 井 ,采 用 微 泡 沫钻 井 液 成 功 钻 完 914. 46″ )表 层 井 眼 ,7620″ )套 管 下 深167m ,二 开 采 用 660. 426″ ) 钻 头 微 泡 沫 钻 井 液 钻 进 ,井 深 从164m 钻 至 447m ,由 于 微 泡 沫 钻 井 液 在 钻 井 过 程 中 漏 失 严 重 (有时 微 泡 沫 钻 井 液 比 重 降 至 0. 5g/ 能 维 持 循 环 ) 携 岩 效 果差 ,导 致 钻 速 较 慢 ,扭 矩 较 大 ,漏 失 量 较 大 且 堵 漏 费 时 、 效 果 差 ,严重 影 响 施 工 进 度 。 后 决 定 改 为 稳 定 泡 沫 钻 进 ,稳 定 泡 沫 密 度 低 ,携 岩 效 果 好 、 钻 速 快 、 未 漏 失 ,快 速 钻 至 825m ,平 均 机 械 钻 速 达 到5. 5m/ h。四 开 采 用 直 径 为 311. 152 1 / 4″ ) 的 钻 头 钻 进 ,该 井 段 设计 井 深 2455m ,实 际 钻 至 2300m ,进 尺 1300m。 当 该 井 段 稳 定 泡沫 钻 至 1176m 时 ,钻 遇 石 膏 层 和 盐 水 层 (低 浓 度 盐 水 ) ,稳 定 泡 沫质 量 下 降 ,携 岩 效 果 极 差 ,之 后 采 用 低 密 度 硬 胶 泡 沫 后 ,返 出 正常 ;钻 至 1967m 时 ,地 层 出 水 严 重 ,该 地 层 改 用 高 浓 度 硬 胶 泡 沫钻 至 2130m ,后 因 出 水 严 重 (70 h 左 右 高 浓 度 盐 水 ) ,改 用 泥 浆盲 钻 到 2300m 中 完 。4. 2   井 空 气 钻 井 简 介 - 3 井 三 开 采 用 444. 517 1 / 2″ )镶 齿 牙 轮 钻 头 钻 进 ,该 井 由 于 在 页 岩 地 层 遇 水 垮 塌 曾 经 造成 多 次 严 重 卡 钻 事 故 ,在 钻 井 施 工 中 用 210 右 的 空 气量 进 行 钻 进 ,用 时 13h 就 钻 完 了 近 140m 的 进 尺 ,平 均 机 械 钻 速达 10. 8m/ h ,于 当 天 三 开 当 天 中 完 。 - 3 井 四 开 采 用 311. 1512 1 / 4″ ) 的 钻 头 钻 进 ,设 计井 深 2524m ,用 气 量 为 160 空 气 钻 至 1432m 时 ,地 层 开始 出 盐 水 ,随 井 深 增 加 出 水 量 逐 渐 也 由 初 始 的 20 h 增 加 到30 h ,钻 井 用 空 气 量 也 增 加 到 200 地 层 返 出 正 常 且 无复 杂 情 况 发 生 ,平 均 机 械 钻 速 近 15m/ h。 由 于 钻 具 腐 蚀 严 重 ,后改 高 p H 值 稳 定 硬 胶 泡 沫 钻 进 到 2464m。 之 后 由 于 水 量 太 大(70 h) ,改 为 坂 土 浆 盲 钻 至 2467m 中 完 ,该 井 段 如 采 用 常 规 泥浆 钻 进 则 无 法 实 施 ,有 时 连 空 气 钻 井 都 存 在 漏 失 问 题 (返 出 气 量小 于 进 口 气 量 ;有 时 长 达 近 20 无 气 体 返 出 ) ,可 见 有 些 地层 根 本 没 有 地 层 压 力 ,用 空 气 、 泡 沫 钻 井 效 益 显 而 易 见 。4. 3   空 气 泡 沫 钻 井 效 果随 着 - 2、 - 3 井 空 气 、 泡 沫 钻 井 技 术 的 实 验 成 功 , - 14 井 井 深 3163. 44m ,钻 井 周 期 仅 用 了 57 天 ,66 天 交 井 。其 二 开 660. 4 26″ ) 井 眼 平 均 机 械 钻 速 达 10. 1m/ h ; 三 开444. 571 / 2″ )井 眼 平 均 机 械 钻 速 达 19m/ h ;四 开 311. 1521 / 4″ )井 眼 平 均 机 械 钻 速 达 14. 3m/ h。 这 些 数 据 表 明 ,空 气 、泡 沫 钻 井 技 术 大 大 提 高 了 机 械 钻 速 ,缩 短 了 钻 井 周 期 ,节 约 了 钻井 成 本 ,解 决 了 常 规 钻 井 液 难 以 克 服 的 严 重 漏 失 难 题 。参 考 文 献 :[ 1 ]   张 文 玉 . 泡 沫 流 体 应 用 技 术 [ R] . 辽 河 石 油 勘 探 科 技 处 ,1988.[ 2 ]   陈 家 琅 . 石 油 气 液 两 相 管 流 [ M ] . 石 油 工 业 出 版 社 ,1989 ,005 年第 9 期   董 胜 祥 ,陶   冶 ,张 家 华 :空 气 、 泡 沫 钻 井 技 术 在 大 尺 寸 复 杂 井 眼 中 的 应 用© 1994
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