探討注氣欠平衡鉆水平井的新技術(shù)

【摘要】注氣欠平衡鉆水平井技術(shù)結(jié)合了水平井技術(shù)的特殊軌跡增產(chǎn)功能和欠平衡技術(shù)對儲集層傷害的消除功能，是一項綜合性和優(yōu)越性很強的技術(shù)，因此得到了非常廣泛的應(yīng)用與發(fā)展。我國在這方面的新技術(shù)已經(jīng)較為成熟，通過成套技術(shù)，注氣欠平衡鉆水平井中的相關(guān)技術(shù)難題基本都可以得到有效解決。本文將主要介紹新技術(shù)的關(guān)鍵之處與配套工藝，以期能有效促進(jìn)該技術(shù)的推廣應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】欠平衡鉆井；臨時套管注氣；水平井鉆井

欠平衡鉆水平井技術(shù)的關(guān)鍵在于對壓力的運用，借助自然方法或者人工方法使因鉆井液當(dāng)量而產(chǎn)生的循環(huán)壓力降至地層壓力以下，同時對地層流體流向地面這一過程加以控制，在這種情況下鉆出的水平井就是欠平衡鉆水平井。該種技術(shù)從90年代開始興起，由于其在產(chǎn)量、鉆速、安全等方面都具有很大的優(yōu)勢，發(fā)展非常迅速。但該技術(shù)的局限與問題依然存在，因此需要有解決這些問題的新技術(shù)與新工藝。

一、注氣欠平衡鉆水平井的技術(shù)問題

注氣欠平衡鉆水平井最主要的技術(shù)難題有井下動力鉆具與常規(guī)隨鉆測量兩方面問題，而新技術(shù)能夠同時解決這兩項問題，其具體原理在于對臨時套管的應(yīng)用。臨時套管被懸掛在鉆桿和技術(shù)套管之間，懸掛時間必須先于水平井延伸段的鉆井作業(yè)，懸掛后的鉆桿內(nèi)部需要進(jìn)行純液體的注入，而兩種套管間的環(huán)空處需要進(jìn)行氣體的注入。液體從鉆頭處返回后會和注入的氣體混合在一起，從臨時套管和鉆桿間的環(huán)空部位回到井口，由于這一過程會把巖屑帶出并對井底造成液柱壓力，所以能同時解決上述兩種技術(shù)難題。注氣液會使環(huán)空液柱的壓力大大降低，鉆井液脈沖、井下動力鉆井的工作介質(zhì)中也不會含有氣體[1]。

二、解決注氣欠平衡鉆水平井技術(shù)問題的關(guān)鍵技術(shù)

（一）注氣套管頭技術(shù)的更新

注氣欠平衡鉆水平井所使用的套管頭較為特殊，該種套管頭具有多種功能性要求，包括懸掛并固定臨時套管、回收臨時套管、與注氣通道的聯(lián)通。另一方面，鉆機底座部位的高度很有限，所以套管頭的高度無法增加，新型的套管頭也要想辦法解決這個問題。為了使以上的技術(shù)需求得到滿足，相關(guān)人員設(shè)計出了新型的注氣套管頭，這種套管頭具有雙層構(gòu)造。新型套管頭具有一些新型的技術(shù)特征，比如在懸掛臨時套管方面，新技術(shù)對內(nèi)臺階的加工可以在技術(shù)套管的懸掛器內(nèi)壁進(jìn)行，只要配合臨時套管的懸掛器，相關(guān)工作就會變得輕松便捷；防噴器的轉(zhuǎn)換四通上額外開了螺紋孔，借助這個螺紋孔就能以頂絲對臨時套管加以固定；技術(shù)套管的懸掛器與套管頭的外殼體都要有貫通孔，這樣一來向井內(nèi)注氣時就可以利用兩種套管間呈環(huán)形的空間進(jìn)行[2]。

（二）井身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

臨時套管注氣技術(shù)的關(guān)鍵就在于臨時套管的增加，增加位置為垂直井段，增加時機為水平井段的鉆井階段，因此，對井身結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化是必要的。通過分析國外一些成功的鉆井經(jīng)驗并與我國相關(guān)的鉆頭、套管等鉆井設(shè)備的參數(shù)相結(jié)合，就可以得出相關(guān)方案。

三、解決注氣欠平衡鉆水平井技術(shù)問題的配套工藝

（一）水平段鉆進(jìn)的配套工藝

以臨時套管注氣技術(shù)對水平井段進(jìn)行鉆進(jìn)包括以下七個步驟：

1.對鉆井設(shè)備進(jìn)行安裝。首先完成造斜段的工作，然后充分循環(huán)并將鉆柱起出。水平井段需要在鉆井時進(jìn)行注氣，因此欠平衡鉆井設(shè)備是安全保障所必須的，相關(guān)的配套設(shè)備都要在這時進(jìn)行安裝，包括分離器、排氣管線、注氣設(shè)備、旋轉(zhuǎn)控制頭等。

2.對臨時套管進(jìn)行送入。送入臨時套管時最初送入的應(yīng)該是針對套管下部的固定裝置，之后是臨時套管。該工作對臨時套管的位置要求比較嚴(yán)格，技術(shù)套管內(nèi)的臨時套管位置必須居中才行，因此，還需要事先準(zhǔn)備一定數(shù)目的扶正器。當(dāng)送入的套管還剩最后一根時，需要將懸掛器安裝在其頂部并連接上鉆桿，然后才能送入。

3.對臨時套管進(jìn)行鎖緊。送入井底的臨時導(dǎo)管，其耐磨短節(jié)部分會接觸井底，之后還要將套管柱進(jìn)行適當(dāng)?shù)南路?，直到重力對鎖緊裝置上的卡瓦滑塊產(chǎn)生壓迫至其伸出為止。這時才可以對臨時套管的下部與技術(shù)套管進(jìn)行連接固定。

4.對臨時套管進(jìn)行懸掛。鎖緊工藝完成后，套管的懸掛器應(yīng)該已經(jīng)和套管頭上為臨時套管準(zhǔn)備的懸掛斜坡相當(dāng)接近了，此時只要把套管柱繼續(xù)放到懸掛器能夠完全座封的狀態(tài)就可以把鉆桿卸掉了。

5.進(jìn)行注氣與鉆進(jìn)。臨時套管的懸掛完成后，直到井底為止的下鉆工作都可以正常進(jìn)行。首先通過充分的循環(huán)保證井下情況，其次在臨時套管的環(huán)空處將數(shù)量合理的氣體注入其中，緩慢頂出鉆井液，確保注氣壓力可以維持穩(wěn)定，然后才能使注氣和鉆進(jìn)兩種作業(yè)同時進(jìn)行。

6.對單根進(jìn)行接續(xù)。首先停止泵的運作，之后再停止氣體的注入，只要按這個順序進(jìn)行，鉆井液就不會因為逆流進(jìn)入臨時套管的環(huán)空，注氣壓力就能維持在相對穩(wěn)定的狀態(tài)，然后才能進(jìn)行接單根的工作。接單根的工作完成之后，開放順序正好相反，要先進(jìn)行開氣，然后再打開泵。

7.對鉆頭進(jìn)行更換。在起鉆之前，同樣要先停泵，然后才能停氣。將注氣裝置上的卸壓閥打開，使技術(shù)套管、臨時套管之間環(huán)空處的氣體能夠及時排出，這樣一來鉆井液的液面就會下降，所以需要灌漿來抑制液柱壓力的下降過程。常規(guī)起鉆需要等完全排除井內(nèi)氣體后進(jìn)行。

（二）完鉆的配套工藝

完鉆工藝在水平鉆進(jìn)完成之后開始進(jìn)行，主要包括如下三個步驟[3-5]。

1.起鉆階段。該階段的主要目的是更換鉆頭，需要注意的是，其步驟與上文鉆頭更換工藝相同。

2.放松階段。該階段的目的是放松套管下部全部的鎖緊裝置。實行時間在起出鉆柱之后，首先連接鉆桿和懸掛器，接著只需將套管柱上提就能將其重力作用釋放出來，用于鎖緊的卡瓦滑塊就會自動收回，技術(shù)套管與臨時套管的下部也會脫離。接下來繼續(xù)向上提起，等懸掛器從井口露出之后將其和鉆桿一起卸掉即可。

3.回收階段。對臨時套管本身的回收遵循常規(guī)方法即可，需要注意的是，卸扣期間要適當(dāng)灌漿并對絲扣加以保護(hù)。

結(jié)語

綜上可知，我國在注氣欠平衡鉆水平井方面的新技術(shù)能夠有效解決其中的技術(shù)難題。首先是針對環(huán)空液柱的壓力，注氣液對其的降低作用能夠得到確保；其次是針對工作介質(zhì)，能夠確保其完全不含氣。新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用使注氣欠平衡鉆水平井得到了更好的優(yōu)化與推廣，大大提升了我國的鉆井開采水平，為油氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]程常修等.天然氣鉆井應(yīng)重點考慮的幾個技術(shù)問題[J].天然氣工業(yè)，2002（2）.

[2]周英超，翟洪軍.欠平衡鉆井技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：石油工業(yè)出版社，2003.

[3]趙大鵬等.天然氣欠平衡鉆井技術(shù)在淺2井的應(yīng)用[J].天然氣工業(yè)，2005（2）.

[4]平立秋，汪志明，王璽，鄒科.欠平衡鉆水平井全井段氣液兩相流模型研究[J].石油鉆采工藝，2008（03）.

[5]劉偉，李麗，胥宏圖.氮氣欠平衡鉆井技術(shù)在定向深探井中的應(yīng)用[J].石油鉆采工藝，2007（02）.

作者簡介

古飛（1982-），男，漢族，湖北鐘祥人，畢業(yè)于長江大學(xué)石油工程專業(yè)，工程師，現(xiàn)主要從事勘探鉆井管理工作。