【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 裹起來(lái)減少空氣與鉆具接觸的機(jī)會(huì)同時(shí)通過(guò)高pH值和緩蝕劑的協(xié)同作用減輕鉆具腐蝕32 空氣鉆井地層出水限定值采用空氣鉆井時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到地層出水的情況大多認(rèn)為在出水量達(dá)到5m3／h就應(yīng)該轉(zhuǎn)化成霧化鉆井或其它方式鉆井更有甚者認(rèn)為出水量大于2m3／h時(shí)就應(yīng)該轉(zhuǎn)化[5]事實(shí)上不同的地層巖石特性不同對(duì)于地層出水的限制也應(yīng)該不同所以應(yīng)根據(jù)裸眼井段的地層巖性井壁穩(wěn)定性裸眼井段是否有漏失層等條件而定空氣鉆井中遇到地層出水時(shí)就要轉(zhuǎn)化為霧化鉆井或泡沫鉆井國(guó)外推薦在地層出水大于2m3／h時(shí)就要轉(zhuǎn)化國(guó)內(nèi)采用空氣鉆井時(shí)通常的做法是地層出水大于5m3／h轉(zhuǎn)化為霧化鉆井現(xiàn)場(chǎng)施工措施中有時(shí)還要求更嚴(yán)當(dāng)?shù)貙映鏊笥?m3／h就要求轉(zhuǎn)化為其它的鉆井方式這一規(guī)定沒(méi)有考慮地層巖性和物性對(duì)某些地層來(lái)說(shuō)這一要求過(guò)嚴(yán)因而在一定程度上會(huì)影響到空氣鉆井的應(yīng)用范圍本文就對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行探討 地層出水對(duì)空氣鉆井的影響 1 引起卡鉆地層出水引起巖屑吸水巖屑就會(huì)水化膨脹當(dāng)?shù)貙映鏊^多時(shí)巖屑容易粘糊成團(tuán)在井眼的周?chē)纬赡喹h(huán)從而引起卡鉆 2 井下著火井下著火是空氣鉆井的一大缺點(diǎn)空氣鉆井作業(yè)時(shí)若有地層水進(jìn)入井眼使鉆屑變濕形成泥環(huán)井內(nèi)流動(dòng)受阻井下壓力迅速上升泥環(huán)以下的氣體溫度升高這時(shí)即使天然氣等烴類(lèi)物質(zhì)進(jìn)入井眼的流速很低也可能會(huì)迅速形成可燃的混合物一旦混合物達(dá)到燃燒范圍混合氣體壓縮本身就可能會(huì)引起燃燒另外鉆柱與井壁的摩擦鉆頭在鉆硬地層時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花也會(huì)把井下 昆合氣體點(diǎn)燃 3 空氣量增加作業(yè)費(fèi)用增加空氣鉆井時(shí)當(dāng)?shù)貙映鏊蟛坏褞r屑帶出井眼同時(shí)還要把地層水帶出井眼在相同條件下地層出水與地層不出水相比就需要更多的空氣量[5] 地層出水后空氣鉆井方法1裸眼井段無(wú)漏失層此種情況較簡(jiǎn)單只需要考慮地層的巖性井壁穩(wěn)定性為了了解不同巖石吸水膨脹性能對(duì)四川角611B井從蓬萊組～大三麻18井云巖做了室內(nèi)吸水膨脹實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)是按照中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)參考文獻(xiàn)進(jìn)行的[6]頁(yè)巖膨脹實(shí)驗(yàn)是讓頁(yè)巖巖屑直接與水接觸測(cè)定巖屑在不同時(shí)間的線膨脹百分?jǐn)?shù)頁(yè)巖吸水膨脹百分?jǐn)?shù)的測(cè)定是在限制條件下只允許巖屑在一個(gè)方向膨脹不同頁(yè)巖的膨脹性強(qiáng)弱用相同條件下測(cè)定的2h和16h的線膨脹百分?jǐn)?shù)來(lái)進(jìn)行比較表1選取具有代表性的幾種巖樣的吸水膨脹試驗(yàn)數(shù)據(jù)這里只對(duì)易水化膨脹的巖石做了吸水膨脹實(shí)驗(yàn)從表1數(shù)據(jù)看出不同地層有不同的吸水膨脹特性差異還較大2h的吸水特性與16h的吸水特性相差不大同時(shí)也可看出不同巖性的吸水膨脹有較大的差別從前面地層出水對(duì)空氣鉆井三個(gè)方面的影響中可以看出除需要額外增加空氣量之外其余兩個(gè)因素都與地層巖屑吸水后膨脹有關(guān)因此對(duì)于有些地層如吸水性小的碳酸鹽巖地層鉆屑本身基本上不具有吸水膨脹的特性或者吸水膨脹很小而且?guī)r屑吸水后本身不會(huì)粘結(jié)成團(tuán)那么此時(shí)的空氣鉆井中就不會(huì)發(fā)生由于地層出水使鉆屑粘結(jié)成團(tuán)而引起的卡鉆事故也不易引起井下著火即是說(shuō)此時(shí)的空氣鉆井是安全的表31 巖石吸水膨脹實(shí)驗(yàn)結(jié)果注表中H原表示原始巖屑高度H2表示2h后測(cè)得高度H16表示16h后測(cè)得高度當(dāng)然這種情況下的空氣鉆井在地層穩(wěn)定巖性吸水膨脹能力弱空氣量足夠即空氣量能及時(shí)將地層水帶出到地面且地面對(duì)地層出水有足夠處理能力的條件下完全可進(jìn)行空氣鉆井如大天9井嘉陵江地層空氣鉆井中初步測(cè)量在地層出水量達(dá)到30m3／h空氣鉆井仍能正常鉆進(jìn)地層出水量非常大注入的空氣量不足以將地層水完全帶到地面此時(shí)就需要轉(zhuǎn)化成充氣或常規(guī)鉆井液鉆進(jìn)以使液柱壓力平衡水層壓力盡量少讓地層水出來(lái)或者不讓地層水出來(lái)當(dāng)?shù)貙佑兴a(chǎn)出時(shí)地層巖性主要是砂泥巖或頁(yè)巖而這些巖屑吸水后會(huì)粘結(jié)成團(tuán)在井眼里可能會(huì)形成濾餅環(huán)從而引起卡鉆事故這樣的地層就不適宜進(jìn)行空氣鉆井事實(shí)上在這種情況下地層的準(zhǔn)確出水量是難以測(cè)量的一方面地層水要被鉆屑吸收一部分所吸收水量與鉆時(shí)有關(guān)當(dāng)鉆速快時(shí)鉆出的巖屑多被鉆屑吸收得就多另一方面在地層水被攜帶出井眼的過(guò)程中也會(huì)被井壁吸收一部分如果吸收地層水的井段越長(zhǎng)吸收地層水就越多因此遇到這種情況就要十分慎重并不一定就非要地層出水量達(dá)到3m3／h或者5m3／h才轉(zhuǎn)化成其它的鉆井方式如果發(fā)現(xiàn)上提鉆具重量增加或發(fā)現(xiàn)井下不正常就應(yīng)及時(shí)轉(zhuǎn)化以免造成不必要的事故2裸眼井段有漏失層當(dāng)裸眼井段有漏失層時(shí)除考慮鉆屑吸水膨脹特性井壁的穩(wěn)定性外還要考慮漏層位置漏失壓力等因素空氣鉆井作為治理復(fù)雜井漏的有效措施之一但當(dāng)?shù)貙映鏊筇貏e是當(dāng)裸眼井段既有水層又有漏層時(shí)的處理與單一漏層或單一水層或地層不出水相比有很大的不同1 上部裸眼井段只有漏失層上部裸眼井段有單一的漏失層且上部裸眼段無(wú)水層正鉆進(jìn)地層出水如果鉆屑不易吸水膨脹且上部地層吸水后穩(wěn)定在空氣鉆井中只需氣固兩相流動(dòng)時(shí)在漏失層處形成的壓力小于漏失壓力即可正常鉆進(jìn)如果氣一固兩相流動(dòng)時(shí)在漏失層處形成的壓力大于漏失壓力且鉆屑容易進(jìn)入漏失層也仍然可以正常鉆進(jìn)如果巖屑進(jìn)不漏失層那么就需要進(jìn)行堵漏等作業(yè)后才能繼續(xù)鉆進(jìn)如果上部地層吸水后變得不穩(wěn)定采取相應(yīng)的堵漏措施時(shí)就應(yīng)轉(zhuǎn)化成泡沫或常規(guī)鉆井液鉆進(jìn)2 正鉆進(jìn)段有漏失層對(duì)于漏失層水層共層的惡性漏失井段一般情況漏失壓力等水層壓力這種情況理論上講只要循環(huán)流體在井底產(chǎn)生的有效靜液柱壓力小于漏失層壓力即可鉆過(guò)漏層但這個(gè)壓力 密度 窗口太小很難控制而且這種地層水的絕對(duì)壓力都很低因此在空氣鉆進(jìn)中地層水一般將進(jìn)入井筒如果鉆屑能全部進(jìn)入漏失層那么可正常鉆進(jìn)否則可采取增大空氣注入量適當(dāng)控制鉆進(jìn)速度或采取相應(yīng)的堵漏等措施后達(dá)到正常鉆進(jìn)的目的3 上部地層是出水層正鉆進(jìn)地層是漏失層若在漏層上部井段有水層若水層壓力小于漏失層壓力水層可能先漏失如長(zhǎng)慶油田隴東慶陽(yáng)一馬嶺一帶的洛河水層但通常情況若漏層為一常規(guī)堵漏方法都無(wú)法堵漏的地層那么水層壓力比漏層壓力大在這種情況下是否可采用空氣鉆井鉆過(guò)漏層主要取決于漏失壓力的大小和上部地層的出水量如果地層出水量大增加空氣排量后而能將地層水和鉆屑帶入漏失層此時(shí)不管地層出水量是多大都還可以進(jìn)行空氣鉆井否則就不行無(wú)論是漏層與水層同層還是漏層與水層不同層采用空氣鉆過(guò)漏層中遇地層出水只要井壁穩(wěn)定巖屑吸水膨脹小有足夠的空氣量就仍可采用空氣鉆井否則就應(yīng)該轉(zhuǎn)化成其它方式的鉆井因此采用空氣鉆井時(shí)在地層出水后應(yīng)該根據(jù)所鉆地層巖石特性和井眼具體情況確定是否仍采用空氣鉆井離開(kāi)這些具體條件只考慮地層出水量的大小這一因素是不全面的33 空氣鉆固井技術(shù)實(shí)例 平落0065井空井固井初探平落0065井是平落壩低壓易漏地質(zhì)構(gòu)造上的一口排水井設(shè)計(jì)3112mm井眼采用空氣鉆井技術(shù)鉆至井深1650m下入2445mm技術(shù)套管為了解決空氣鉆井達(dá)到設(shè)計(jì)井深后替入水基鉆井液再下套管注水泥固井面臨井壁水化失穩(wěn)和井漏等問(wèn)題第一次實(shí)施了空氣正注水鉆井液固井作業(yè)分析了空氣固井的7項(xiàng)技術(shù)難點(diǎn)空氣通井采用了模擬鉆具配合劃眼加大排氣量清掃技術(shù)下套管采用了加長(zhǎng)鋁質(zhì)引鞋配合平穩(wěn)控制下放速度技術(shù)注水泥采用內(nèi)插管配合施工參數(shù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)介紹了現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中井眼準(zhǔn)備及管柱下入注水泥等工序值得借鑒和推廣施工順利固井質(zhì)量合格創(chuàng)造了該地區(qū)2445 mm套管空井固井最深紀(jì)錄豐富了空氣鉆井技術(shù)近年來(lái)四川盆地應(yīng)用氣體鉆井技術(shù)在提高鉆井速度防漏堵漏發(fā)現(xiàn)和保護(hù)油氣層等方面取得了明顯效果[9]但現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐表明空氣鉆井完成鉆井目的后為了進(jìn)行表層套管或技術(shù)套管固井需要再替入水基鉆井液這就和水基鉆井液完成鉆井目的一樣面臨井壁水化失穩(wěn)和井漏兩大技術(shù)難題[10]因處理井壁失穩(wěn)和井漏等井下復(fù)雜情況要花費(fèi)大量時(shí)間和鉆井材料無(wú)法獲得氣體鉆井既得經(jīng)濟(jì)效益因此空氣鉆井完成后在不替人任何液體鉆井液的情況下如果能直接進(jìn)行表層套管或技術(shù)套管固井即空井固井就可以減少替人鉆井液避免處理井下復(fù)雜等中間環(huán)節(jié)從而減少鉆井液處理劑縮短鉆井周期降低鉆井綜合成本平落0065井空井固井就是在這個(gè)目的的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行的川渝地區(qū)第一口空井固井嘗試[7] 主要技術(shù)難點(diǎn)平落壩構(gòu)造中上部地層具有低壓易漏油氣顯示弱地層相對(duì)穩(wěn)定等特點(diǎn)比較適宜采用氣體鉆井[2]為加快鉆井進(jìn)度從根本上規(guī)避工程復(fù)雜情況平落0065井在空氣鉆成井眼后不再替人鉆井液而是直接進(jìn)行下套管和注水泥固井施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)研究表明空井固井與常規(guī)固井作業(yè)相比主要存在以下技術(shù)難點(diǎn) 1 井眼穩(wěn)定與巖屑清除比較困難采用空氣作為循環(huán)工作流體鉆成的井眼井壁干燥孔隙裂縫基本保持原始狀態(tài)但各個(gè)地層地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力不盡相同因而在沒(méi)有液柱壓力的情況下坍塌壓力很容易使井眼掉塊坍塌進(jìn)而失穩(wěn)如果依靠空氣徹底清除鉆屑和掉塊現(xiàn)場(chǎng)施工比較困難特別是體積較大的掉塊 2 固井過(guò)程中極易井漏一方面是由于水泥填充原始孔隙裂縫需要一定量水泥漿屬滲漏另一方面是由于地層本身承壓能力不高注入水泥漿時(shí)液柱壓力一般遠(yuǎn)大于地層漏失壓力造成地層漏失損失水