空气钻井技术研究与应用

科技信息　Ｏ科教前沿Ｏ　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２０１１年第１３期　空气钻井技术研究与应用　袁文芳　王俊芳２朱丽华１崔红丽　聂梅花　王荣军　（１．中原油田分公司采油一厂河南濮阳４５７１７２；２．中原石油勘探局地质录井处河南濮阳４５７００１）　【摘要】空气钻井技术在普光气田现场应用取得成功，解决了裂缝性地层漏失严重、地层可钻性差等钻井问题，机械钻速成倍提高，使得　该地区的钻井技术水平有了质的飞跃。本文介绍了空气钻井、空气锤钻井、空气雾化钻井等空气钻井技术在昔光的现场应用情况，对气液转换　和打开气层防爆问题．提出了明确的要求　对在其他地区进一步推广应用具有一定的指导意义　【关键词】空气钻井；漏失；应用；效果；裂缝性地层　０前言　１．２空气钻井工艺　空气钻井对钻具要求较高．开钠前必须使用～级钻具、钻铤，每趟　普光气　陆、海干Ｈ地层复杂，深处的碳酸盐岩裂缝性气藏普遍存　钻必须对钻铤、接头、内防喷工具进行仔细的探伤，剔除不合格部件。　在多产层、多压力系统、高　、高禽硫以及高陡构造，而且地层可钻性　空气钻井与常规钻井液钻井所要求的　具组合基本卡Ｈ似．在钻头　低、升眼稳定性差　喷、卜、漏、塌、斜、硬、毒（Ｈ：Ｓ）等复杂情况相对集　上安装一只止回　．在靠近井ｕ的钻具上安装一只止同阀．　钻朴安　巾，断钻具、套管磨损等钻＿井难题多，造成钻井施工投人高，机械钻速　装上下旋塞　空气钻井实钻钻具组介见表２　和生产时效很低，周期长、难度大、风险大　采用空气钻井技术、空气雾　表２实钻钻具组合　化　计技术和氮气钻井技术．极大的提高了钻井速度．解决了钻井周　钻其组合　钻头分类　期ｋ的难题，安全快速钻穿陆丰Ｈ地层，钻井工艺上取得了重大飞跃　，　１空气钻井技术　】．１空气每‘　升工艺流程　空气钻井工艺是以空气为工作列象．用空　机对空气先进行初级　加¨ｉ，然后经过增　机增　后＂入井中，最后完成携带岩屑的任务．具　体流程见　ｌ和图２　钻寨　３１　ｌ　２【『１『Ｉｌ牙轮钻头＋浮阀＿Ｉ２２８　６ｍ　ｒｎＤＣｘ３根＋２０３　２１１１１ｉｌＤＣｘ３根＋　Ｊ　１７７　８［ｎｍＤＣｘ２根｝Ｉ３９　７ＩｌｌｌｌｌＤＰ４　ｌ卜同阀＋１２７『Ｉ１『¨ＤＰ＋Ｆ旋褒＋方　钻杆（六棱）　３１２．６『Ｉ１『Ｉｌ钻头十空气锤＋浮　＋２２８　６ＨｌｌｌｌＤＣｘ６根￣，２０３　２ｍ『ｆｌＤＣ￣９　根＋旁通阀＋ｌ７７舟ｍｍ　ＤＣｘ２根　１３９　７ｍ）ＩＩＤＰ＋ｌ２７　ｒＴｍ）ＤＰ＋ｌ　同　阎＋ｉ２７『Ｉｌ『ｆＩＤＰ＋Ｆ旋察＋方钻枰（六棱１　３Ｉｌ　２　『Ｉ牙轮钻头＋浮阎＋２２８｜Ｉ】『Ｉｌ减震器＋２２８．６ｍｍＤＣｘ６根＋　２０３．２『ＩＩｍＤＣ　ｘ９根＋旁通阀＋Ｉ７７　８ｍ『ｆｌＤＣ　ｘ２根＋ｌ　３９　７ｌｌｌｌｎＤＰ＋　１２７ｆｉｌｍＤＰ＋回压阀＋ｌ２７ｆｌｌ『ｉ１ＤＰ＋Ｆ旋寨＋方钻杆（六棱）　空气锤　钻头　牙轮钻头钻井参数：钻　：６０～８０　ｋＮ．转甜转速：６０ｒ／ＩＩｆｌｉｎ．气艟：　Ｉ２０～Ｉ５０　ｍ３／ｍｉｎ．立压：１．８ＭＰａ　，空气锤钻井参数：　ｉ；Ｉｉ：１０　２０ｋＮ，转盘　转速：３０～３５　ｒ／ｒａｉｎ，气　：１２０～１６０　ｍＳ／ｍｉｎ，立　：１．９－２．０　ＭＰａ．　．空气雾化钻井钻其组合及参数为：　牙轮钻头钻具组合：￣ｐ４４４．５ｍｍ钻头＋浮阀（７３０ｘ７３０）＊￣ｐ２２８ｒｎｍ减　震器＋ｑｂ２２８ｍｍ钻铤ｘ３根＋ｑ）２０３ｍｍ　铤×６根＋　ｌ５９ｍｎ１随钠震击ａａ＋　中１７８ｒａｍ钻铤×６根＋　１２７ｒａｍ加蓖钳朴ｘ６根＋【ｌ】Ｉ３９．７ｍｍＤＰ　钻井参数：钳　８０一ｉ２０ＫＮ，转速６０—７０ｒ／ｍｉｎ，气ｆ　Ｊ２０～１８（Ｊｆｌ１　ｍｉｍ．泵压２ＭＰａ　空气锤钻具组合：￣ｐ４４４．５ｍｒｎ空气锤　’ｉ头＋浮　（７３０ｘ７３０）＋　中２２８ｍｍ钻铤×３根＋　２０３ｒａｍ钻铤×６根｝（Ｄｌ５９ｆ１１ｌｎ随钻震　器＋　１７８ｒａｍ钻铤×６根＋中ｌ２７ｒａｍ加重钻朴ｘ６根＋（Ｄｌ３９．７ｍｍＤＰ　钻井参数：￣ｌ！ｉＪ　２０—３０ｋＮ．转速２Ｏｊ　ｍｉ　ＪＩ，气撤１３３１１１３１『【】ｉ【ｌ】，泵　２ＭＰａ　表１　空气钻井主要设备一览表　名氍　增压机　空ｌｌ｛｝Ｊ【　１．３空气钻井转换为钻井液钻井的原则　数量　参数　当井下出现情况之一（或一种以上情况）时．必须立即将空气钻井　改为常规钻井（纯钻井液）：地层出水大ｆ　５ｍ　ｈ（地面表现为见液滴）；）１　ｉ　斜大于井身质鲢要求Ｈ纠斜效　差：返出流体巾龠Ｈ！Ｓ：扭矩、　阻突　　然增大或起下钻闲难影响钻井安全：钻达设汁层段或设计井深　ｉ７４ｍ　Ｉｎｌｌｉ　１５ＭＰａｌＩ　２７　５『『ＩＶ『Ｉｌｉｎ　２　５ＭＰａ　６０　０ｍ　【【Ｉｉ『１　２．２ＭＰａ　３台ｌ０台１台　ｌ台　２空气钻井技术措施　１　膜制氮　３００『ＩｌＶ『ｌｌｉ『ｌ　２　２ＭＰａ　６０．０ｔ　４　５　６　雾泵　方钻杆　滚于方补芯　２　２ＭＰａ　台１台　空气钻井与钻井液钻扦有所区别．它是直接用大气巾的空气作为　循环介质来冷却钻头和携带岩屑．满足钻井工程需要的一种特殊钻井　方法。在做好各种应急预案、操作程序的基础上，重点采取以下技术措　施：　２．１空气钻井前应先用钻井液钻完水泥塞．阿用空气举出井筒内的　５　５　”　，　Ｉ根　１个　２套　钻井液，　吹干井筒．继续用牙轮　头小钻ＪＩＬ空气钻进，约５　１０ｎ　、　处理清洁井眼起钋换空气锤钻进．　．２．２钻头不装喷嘴　空气　进，若钻遇水层及时更换为牙轮　ｉ头　’ｉ　进　７　８　９　地　套管汇　旋转控制头　排砂管线　／　，　，　　ｒ，／２套　２套　（】　Ｉ　２　可燃气体监测仪　气呼吸器　Ｈ２Ｓ监测仪　２．３空气正式钻进　．控制机械　ｉ速进行试　ｉ摸索符种参数的合理　配　、以立管　力２ＭＰａ．扭矩３０ｋＮ．［１１为基准判断井下磊　ｉ进情况。当　４个　钻速较快或存在放空现象时．控制￥－￣ｉｕ，Ｊ－在５分钟以上　、　４个　Ｊ２．４起钻或接单根前必须进行允分循环，将井下铺屑或　它沉积物　４个　４３７　２０Ｉ　１年筇１３期　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　ｏ科教前沿Ｏ　科技信息　带到地面　，循环至钻屑含量明显降低了，才能开始起钻或接单根作业。　２．５每２趟钻进钻具及辅助工具进行探伤检查．尽可能减少钻具事　故　根据发生的钻具问题及时调整钻具结构　根据不同情况分别采取　循环、增大注气量等措施．　．须家河组地层的机械钻速是普光１０２—２井的６－３俯：普光１０２—３升二　开全部应用空气钻井技术．其钻速是普光１０２—２井的５倍．．应用空气　钻速大幅度提高．间时还避免了裂缝性地层的井漏造成钻井液大量漏　失等事故．钻井成效非常显著．　．３应用及效果　３　ｌ空气销井技术应用　４空气与钻井液转换技术　空气钻井是解决机械铺速慢．避免钻井液大矾漏火等复杂情况，　缩短钻井周期的有效途径．但气液转换时升壁稳定削题是空气钻升需　要解决的关键技术之一．　．４．１钻井液体系及其性能要求　气液转换应使用强抑制防塌钻井液体系，做到强抑制、强封堵，控　制失水．提高钻井液的润滑性、悬浮性能。替换钻井液口ｌｆ减／Ｊ，ｇ，ｌ’井肇的　冲刷　对转换后的钻井液性能提出以下要求：　（１）提高顶替钻井液的坊塌抑制性，防止泥页岩地层吸水膨胀垮　塌：　（２）补充适当防漏堵漏材料。加强对地层的封堵能力。使用钻升液　密度设计上限　增强顶替浆及滤饼的润滑性．快速形成优质泥饼，达到　井壁稳定的力学平衡要求：　（３）改善顶替浆的流变性能，提高钻井液的携岩能力；选巾合适顶　替排量．减少泥浆对井壁的冲刷　４．２钻井液转换过程　普光ｌ０２—３升钻进至４０４０．０２　ｎ１．停止空气钻井．起钻转换钻井　液．共泵入３６０ｍ３钻升液．升下未发生漏火和井鼙坍塌等复杂情况．　．（１）光钻杆钻其下至距井底２００ｍ　空气循环将井内天然气排出，　通过点火口点燃。直至天然气完全排出　．　（２）单泵（排量２８１／ｓ）向井内泵替２Ｏｍ，钻井液停泵．．　（３）替人８０ｍ，含有大　堵漏剂的钻井液做为领浆．继续泵人堵漏　普光１０２—３升进入须家河组后．采用牙轮钻头空气钻井．．从井深　３３０９ｍ开始．钻至井深４０４０．０２ｍ结束，安全快速钻穿须家河组高压气　层．共钻穿须家　南ｒ　气层ＩＩ层５５ｎ　．气测全烃最高达２０．３８％。在钻　穿须家　组地层过程巾．每次起下钻后．排沙ｕ均有起火现象．火焰最　Ｋ持续１５ｍｉｎ　３．２空气雾化钻井技术应用　普光ｌＯ２—３弗一开使用牙轮钻头空气钻进．至４０．６２ｍ时．地层出　水＿；Ｉｊ＝增大，转为空气雾化钻升，钻至井深７０３ｍ一开完钻　空气雾化钻　井外段４Ｏ．６２～７０３兀１＇进尺６６２．３８ｍ　共使用‘ｐ４４４．５ｍｍ钻头４只（牙轮　钻头２只、空气锤钻头２只）　循环干净ｌ井简起钻转换钻井液　下光钻　补距井底６０ｍ开始注入５崭度１．１５ｇ／ｅｒａ，钻扦液ｌ　ｌ３ｍ３返出地面　３．３效果分析　普光ｌ０２—３井一开采蒯空气雾化钻井．转换钻井液过程巾未发生　计漏、井塌等复杂情况，丽邻升普光１０２—２扦的一开应用钻井液钻井　巾，曾漏失钻井液Ｊ４００ｍ　，共花赞了４ｌ天的时问，丽且井斜较大　，　普光１０２—３井二开应爿ｊ空气钻井技术钻至升深４０４０．０２ｍ．空气　钻进及钻井液钻进施工巾未发生升漏等复杂情况　转换钻井液．继续　钻进至４０７３ｍ巾完　二开空气钻进累　‘进尺３３３７．０２ｍ．纯钻进时间　３３９．０８ｈ，平均机械钻速９．８４ｍ／ｈ．．使用钻头空气锤钻头４只（含１只旧　空气锤），牙轮钻头４只。其巾空气锤钻头钻进井段为７０４ｍ～２７４８ｍ、　３ｌＩ８ｍ～３３０９ｎ　．进尺２２２２ｍ。平均机械钻速ｌ５．５９ｍ／ｈ　第一只空气锤进　剂含　低的钻井液４０ＩＴＩ　后．起出５００ｍ铺具．分段替换钻升液　尺ｌ４０９ｍ，机械钻速１７．５ｍ／ｈ　５井下天然气燃爆的预防　须家河组钻进共使用牙轮钻头３只．进尺７３１．０２ｍ．平均机械钻　速５．０３ｎＪｌ　，其中第一只刖Ｔ５３７ＧＫ钻头钻进井段３３０９ｔｎ～３７８１．９７ａ１．　空气中含有２０％的氧气．空气　井　阔气层口ｌｆ．如粜甲烷气体在　进尺４７２．９７ｍ．机械钻速６．０３ｍｌｈ．创普光地区牙轮钻头钠须家河组最　空气巾的含城达到５％～１５％．遇明火或被　缩使温度达到爆炸的临界　商纪录　点时，就会发生燃爆　当地层出水时，会　为泥环的形成导致循环不　普光１０２—２井钻至井深３５１４～３５１５ｍ．钻遇须家河绀高压气层．进　畅，造成压力升高，当温度达到气体的燃烧点时就会产生井下燃爆．．气　行循环压井，将钻井液密度｝｝｛１．４４　ｍ，逐步提至１．７４　ｇ，ｃｍ，．．井深　体浓度始终保持低于３％．井下就不会发生起火燃爆事故　、　３５５９ｍ发生井漏，钻井液只进不出，注入堵漏剂４０ｍ　６结论与建议　普光１０２—３升与普光１０２—２升实钻情况对比见表３和表４　表３普光１０２—３井与普光１０２—２井钻须家河情况对比　６．１　空气钻井技术解决了钻井液钻井时升漏问题．解决硬地层大尺　寸井眼段的钻井速度慢的问题　能极大的提高钻井速度。缩短钻井周　期　６．２使用空气锤钻进．　ｉｌＫ小．可行效控制井斜．保证井身质量　，　普比１０２—３　３３０９　４０４０　７３　Ｉ　１４５．２５　５．０３　８Ｏ～［２０　牙轮空气　６．３空气钻井工艺技术能够解决常规钻井巾废钻　：液排放处理难　普光１０２—２　３３０９～４０４０　７３Ｉ　９１８　２３　０．８０　２６０　２８０牙轮钻井液，　题，消除了污水处理后排放对环境污染．　．６．４空气￣！Ｏｔ－过程中．要及时进行钔其探伤和倒换钻其，减少钻具事　表４酱光１０２—３井与普光１０２—２井二开施Ｔ情况对比　故的发生　６．５应用空气钻天然气层井段过程巾，特别要注意预防天然气遇明　Ｊｌ￣ｑ￣　ＪＩ：段（ｍ）　．纯帮问　霆　钻升方式　蚪号　蔫　篇荩　钻井方式　火易发生燃爆问题．．ｅ　２０－！　０一　ｌ＿　一一　胙　普光ｌ０２—３　７。３　ｏ４ｏｌ０２　３３３７．０２　３３９．０８　１　９８４　．作者简介：袁文芳，女，毕业于西安石油大学，工程师，长期从事油田开发工　０８－ｏ：　、　’　普光ｌ０２—２　６４９．６—４ｏ４４　３３９４　４．１７４０．７　９５　［责任编辑：张慧］　从上表综合刘比数据ｎＪ肴出：普光１０２—３升应用空气钻升技术钻　（上接第４３３页Ｊ【１　ｊ曾守甲．　际经济贸易人才独特素质及培养对策【Ｊ】．经济　师．２００３．　［２ｊ高等学校外语擘业指　委员会英语纽高等学校英语专业英语教学大纲　卜诲：　海外语教育出版社．２０００　【３　Ｊ孙莹探柝应用型商务英订｝人才培养模式『Ｊ１ｌ法制　社会，２００９（５）．　１４ｊ越应吉应用型本科商务英语人彳‘培养的几点思考ｌＪ】．商场现代化，２００７，３　［５　Ｊ杨扁宁．商务英语专业的现状　发展　．　”闭远程教育．２００３（１５）．　［６』艾ｒ　摹丁市场需求的高职院校商务英语人才培养探讨『Ｊ１商业视角，２００８　※本文系２０１０年度郑州大学西亚斯国际学院规划课题“论商务　贸易英语人才培养之策略”的阶段性研究成果。ｌ课题编号　２０１０ＫＹＱＮ３０）。　［责任编辑：曹明明］　＋————～—　…——．４３８