川東北地區(qū)氣體鉆井復(fù)雜情況分析與對(duì)策

楊李博，李瑞琨，田寶振，李清潔

（中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探第一固井公司，河北任丘 062552）

川東北地區(qū)氣體鉆井復(fù)雜情況分析與對(duì)策

楊李博，李瑞琨，田寶振，李清潔

（中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探第一固井公司，河北任丘 062552）

氣體鉆井技術(shù)在提高鉆井速度、縮短鉆井周期等方面起到了十分重要的作用，但氣體鉆井技術(shù)仍有許多問(wèn)題需要進(jìn)一步探索研究。

氣體鉆井；應(yīng)用；復(fù)雜情況；措施；鉆速

1 概述

氣體鉆井技術(shù)在提高鉆井速度、縮短鉆井周期等方面起到了十分重要的作用，但氣體鉆井技術(shù)仍有許多問(wèn)題需要進(jìn)一步探索研究，主要表現(xiàn)在地層出水產(chǎn)生泥餅環(huán)和井壁坍塌、地層出氣引起井下失火與爆炸、井斜及具事故頻繁等方面。

2 地層出水復(fù)雜情況分析與對(duì)策

2.1 地層出水引起的復(fù)雜情況

空氣鉆井的循環(huán)介質(zhì)是干空氣。在鉆井過(guò)程中如果井筒內(nèi)沒(méi)有地層水進(jìn)入，就不會(huì)出現(xiàn)環(huán)空中的鉆屑相互結(jié)塊的情況，并且排砂口始終呈粉塵狀。若空氣量足夠，可輕易攜帶環(huán)空鉆屑出井筒。正常情況下的地面表現(xiàn)主要為以下幾種：返出的粉塵干燥且不黏結(jié)、扭矩較小和立管壓力穩(wěn)定等。而當(dāng)鉆遇地層水時(shí)，會(huì)造成井眼垮塌、形成泥餅環(huán)和垮塌物瞬時(shí)堆積等復(fù)雜情況。

2.1.1 井眼垮塌

地層水在環(huán)空上返時(shí)，因?yàn)槟囗?yè)巖中的孔隙毛細(xì)管張力作用發(fā)生滲析，使之滲入地層，造成泥頁(yè)巖吸水膨脹進(jìn)而產(chǎn)生水化應(yīng)力，導(dǎo)致一部分粘土礦物呈分散狀，大部分未分散的則出現(xiàn)裂縫增多縫擴(kuò)展，巖石強(qiáng)度下降，井壁穩(wěn)定性遭到不同程度的破壞，甚至發(fā)生井垮。

2.1.2 垮塌物堆積

井眼長(zhǎng)期處于不穩(wěn)定狀態(tài)，關(guān)鍵在于氣流對(duì)井壁的嚴(yán)重沖蝕和地層水等對(duì)泥頁(yè)巖的持續(xù)破壞。在某一瞬間井壁垮塌掉塊產(chǎn)生的巖屑突增，堆積在某處環(huán)空。如若不能及時(shí)研碎或循環(huán)出地面，就會(huì)發(fā)生井眼堵塞、卡鉆等現(xiàn)象。

2.1.3 泥餅環(huán)形成

在鋌和鉆桿連接處頂部，環(huán)空面積突然增大，上返速度相對(duì)減小，粉塵遇到少量地層水時(shí)相互結(jié)塊，并黏附堆積在環(huán)空兩側(cè)，形成泥餅環(huán)，造成環(huán)空面積減小甚至徹底堵死，發(fā)生卡鉆?？稍诘孛嫔嫌^察到排砂口出現(xiàn)段塞、粉塵多呈潮濕、黏結(jié)狀，甚至無(wú)粉塵排出，較為明顯的表現(xiàn)為立管壓力的升高。

地層出水造成的問(wèn)題主要是兩方面，一是形成扼流，影響環(huán)空暢通造成攜巖困難，二是影響井壁的穩(wěn)定性。根據(jù)普光氣田已鉆井測(cè)井資料分析，在遂寧組、上沙溪廟組地層上部井段有地層水出現(xiàn)，而上沙溪廟組地層中下部至須家河組地層基本沒(méi)有水層（由于裂縫比較發(fā)育，距離河床近的井有水層）。

2.2 地層出水的技術(shù)對(duì)策

對(duì)付出水主要有兩種方法：一是排、二是堵。在排水方法中采用增大注氣量、霧化、加入干燥劑以及泡沫舉水，最常用的是霧化和泡沫舉水。在堵水方法中有泡沫封堵、化學(xué)膠凝物封堵、快速凝膠封堵、擠水泥、工具封堵、冷凍法封堵和套管封堵。具體做法如下：

（1）在排砂管線上設(shè)置專用觀察口，專人值班觀察。

（2）發(fā)現(xiàn)地層出水，停鉆上提鉆具，循環(huán)觀察摩阻、巖屑返出情況、注氣壓力等是否正常。

（3）若正常，出水量較小，則用低鉆壓、低鉆速試鉆，控制鉆速在5m/h以內(nèi)，同時(shí)增加注氣量滿足井眼凈化的需要。

（4）試鉆過(guò)程中密切注意井內(nèi)情況，試鉆5～10m后若井下正常，則逐漸加大鉆壓、轉(zhuǎn)速，并控制鉆速為8～10m/h。

（5）根據(jù)出水量大小及井內(nèi)情況重新確定合理的鉆井參數(shù)，恢復(fù)正常鉆進(jìn)。

（6）若出水量較大（取樣口呈水滴或未返出巖屑），通過(guò)調(diào)節(jié)鉆速和加大注氣量等措施不能滿足井內(nèi)安全，轉(zhuǎn)換為泡沫或泥漿鉆進(jìn)。

3 井斜的原因分析及技術(shù)對(duì)策

3.1 原因分析

（1）引起空氣鉆井井眼易斜的主要原因之一：鉆具組合在泥漿的阻力只能以較低的渦動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)，在此作用下，空氣鉆井時(shí)鉆頭上的降斜力較常規(guī)鉆井明顯下降，容易造成井斜較大。

（2）引起空氣鉆井井眼易斜的另一個(gè)原因：類似于單彎螺桿全力造斜狀況鉆柱在相同等效堆積高度下，鉆壓增加，使鉆具組合無(wú)法渦動(dòng)，貼死在殘留堆積物上只作自轉(zhuǎn)。因此引起空氣鉆井井斜的一個(gè)重要因素是地層出水。

（3）高流速氣體沖刷井壁，井徑擴(kuò)大嚴(yán)重，穩(wěn)定器不起作用。

3.2 井斜的技術(shù)對(duì)策

（1）增加鉆具上提下放次數(shù)，勤劃眼，消除巖屑的等效堆積墊層。

（2）在易斜井段采用適當(dāng)降低鉆壓的方法降低鉆頭的側(cè)向力。

（3）避免在同一位置循環(huán)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成井徑擴(kuò)大，形成大肚子井眼。

（4）推廣使用低鉆壓要求的空氣錘，配合氣體鉆井扶正器的使用，實(shí)現(xiàn)防斜打直。

4 川東北地區(qū)氣體鉆井應(yīng)用成果

氣體鉆井單只鉆頭最高進(jìn)尺1 644.79m，單一開(kāi)次應(yīng)用空氣鉆井最長(zhǎng)井段3 337m。在陸相地層氣體鉆井平均6～7m/h的鉆速遠(yuǎn)高于普通泥漿鉆井機(jī)械鉆速1.0m/h，使得鉆井機(jī)械鉆速大幅度提高。

5 認(rèn)識(shí)和建議

1）地層出水是決定空氣鉆井能否成功的關(guān)鍵，建議應(yīng)用測(cè)井資料進(jìn)行地層出水預(yù)測(cè)分析，為設(shè)計(jì)合理的井身結(jié)構(gòu)，提高空氣鉆井效率提供理論依據(jù)。對(duì)于地層出水量較大的井，空氣泡沫鉆井工藝能夠很好地?cái)y帶地層水和巖屑，機(jī)械鉆速與空氣鉆井相差不大。

2）加強(qiáng)氣體鉆井監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)地層出氣滿足氣體鉆井轉(zhuǎn)換原則，應(yīng)立即進(jìn)行常規(guī)泥漿轉(zhuǎn)換，確保井控安全。

[1] 侯樹(shù)剛，劉新義，楊玉坤.氣體鉆井技術(shù)在川東北地區(qū)的應(yīng)用[J].石油鉆探技術(shù)，2008，36（3）：24-28.

Analysis and Countermeasure of Gas Drilling Complex in Northeast

Yang Li-bo，Li Rui-kun，Tian Bao-zhen，Li Qing-jie

Gas drilling technology plays an important role in improving the drilling speed and shortening the drilling cycle.However，there are still many problems in gas drilling technology that need further study.

gas drilling；application；complex situation；measures；drilling speed

TE242.6

A

1003-6490（2017）12-0223-02

2017-10-20

楊李博（1994—），陜西西安人，助理工程師，主要從事固井現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)工作。