雾化钻井技术在门003-X4井的应用

138钻采工艺DRILLINGPRODUCTIONTECHNOLOGY2008年L1月NOV2OO8雾化钻井技术在门003一X4井的应用冯大钧，艾惊涛，王卫东，王林中国石油川庆钻探工程公司钻采工艺技术研究院冯大钧等雾化钻井技术在门003一X4井的应用钻采工艺，2008，316138139摘要气体钻井技术及泡沫钻井技术在我国已广泛应用，其优点是提高机械钻速，防止漏失并有利于发现低压油气层。气体钻井技术实施前提是地层不出水或微量出水但不影响气体携带岩屑；泡沫钻井技术正常实施的前提是沉砂池容积足够大，以保证返出地面的泡沫不溢出沉砂池造成环境污染。门003一X4井因地层出水，现场空气最大排量不能保证安全钻进，而井场沉砂池容积不足500M，不具备泡沫钻井条件。针对上述局限，现场实施了雾化钻井技术并取得成功。关键词雾化钻井；门003一X4井；泡沫质量中图分类号TE2429文献标识码B文章编号1006768X200806013802川东地区表层水丰富，空气钻井技术在该地区实施存在很大难度。在地层出水后，天东007一X1井最多进尺为53292II1，而云安0022井出水后空气钻进4645M就被迫中止，难以充分体现空气钻井的优势。门003一X4井在地层出水后采用雾化钻井技术，最大限度地缩短工期、减低成本并保护环境。一、FI003一X4井概况门003一X4井是位于四川盆地南门场构造带的一口开发井。井型斜井；设计垂深3675M，斜深3972M。表层出露凉高山，在井口附近地层产状为倾向3LO。，倾角42。，地面海拔47044M。井身结构如表1。表1井身结构及钻进中各段钻速对比开钻顺序二开三开设计井钻头MM深度M444580031122037身结构套管MIL1深度ITI层位3397798须家河24452035嘉二3实钻井钻头MM深度M4445798003L12150194身结构套管MM深度M层位339779622东岳庙4445MP3凉高山3112ST537GC自流井空气X50005806空气7980080593尺寸MM钻头型号层位4445KQC275凉高山313KQC275自流井须家河钻井介质井段M自流井雾化580667727雾化805931406974445MP3自流井3112SJT537GG须家河钻井液6772779800雾化140697150194进尺纯钻时间平均钻速进尺纯钻时间平均钻速MHMHITIHMH钻进中各段钻速对比8067501077932003976192166679296010463259512073810014994972542374二、气体钻井复杂情况嚣筹4445RAM井眼段2007年11月25日空气钻进至井深水增多，现场测得出水量为32NLH。收稿日期20080511作者简介冯大钧1984一，助理工程师，2006年毕业于中国地质大学武汉勘查技术与工程专业，现主要从事气体钻井工程现场技术服务。地址618300四川广汉，电话08385100060。第3L卷VO131第6期NO6钻采工艺DRILLINGPR0DUCTIONTECHN0LOGY13931I2MM井眼段2007年12月16日空气钻进至井深92000M，地层出水，立压22T24MPA、扭矩3T5KNM，返出岩屑湿润，继续钻进至井深95500M，岩屑返出明显减少且呈滤糊状，排砂管线出口地层水增多，现场测得出水量为22MH。在这种情况下，若继续使用空气钻井，则容易因滤饼环的形成而导致卡钻事故。滤饼环理论可以解释这种现象细钻屑和地层流体容易在井眼中形成滤浆，并且因在钻铤上部流体流速降低，容易在该处形成环状阻塞。滤饼环阻止了流体流动，并导致井底压力和流体密度增加，进一步降低了钻井流体流速和携岩能力，致使钻屑在井底积累，导致卡钻J。在气体钻井中，泡沫和雾化钻井均能有效阻止滤饼环的形成，而现场沉砂池容积不足500M，不满足泡沫钻井要求，因此采用雾化钻井技术不失为一种合理的钻进方式。三、雾化钻井技术原理及效果工程上引入泡沫质量，这一概念来充分描述和检查雾化钻井作业中的物理特性及作业参数J。泡沫的质量特征值由式1给出，式中一压缩气体的体积，M；一液体体积，含地层侵入的液体，M。当泡沫质量超过975时，圈闭气相的连续泡沫机构变得不稳定，这时泡沫流体就转变为雾化流体J。经计算，在4445MM井段，供气排量220MMIN，注泡沫基液量08MMIN，泡沫基液浓度253；在3112MM井段，供气排量190MMIN，注泡沫基液量1MMIN，泡沫基液浓度25一3。泡沫质量分别为996和995，符合雾化钻井条件。雾化钻进阶段在二开及三开雾化钻井过程中，分别于井深26100M及103684M进行起下钻，起下钻畅通，钻具外壁干净。二开钻至井深67727M起钻出现拔活塞现象，三开钻至井深150184M处起钻畅通。四、结论从两次雾化钻井使用效果来看二开钻至井深67727M起钻出现拔活塞现象而三开钻至井深150194M起钻畅通。主要因为二开供气量不足导致上返速度低，仅为三开供气量在环空中形成的上返速度的051倍；另外，二开地层出水量大于三开，大量地层水的侵入使得井底流动压力急速升高并降低气体流动速度，从而降低雾化介质的携岩能力。从表1可以看出，在孔径4445MM出水井段，雾化空气锤钻井能获得常规空气或钻井液钻进近9倍的钻进速度，说明在地层出水情况下，雾化钻井技术比纯空气钻井技术更有优势，能够明显克服某些表层出水问题。从3112MM井段的钻速对比发现，雾化钻进可获得空气钻井相当的机械钻速，充分发挥了雾化钻井技术在提高钻进速度上的优势。雾化空气锤钻进在获得高钻速的同时，能起到很好的纠斜、防斜效果，提高了井身质量。该井由于使用雾化钻井工艺，使用起泡剂较少，钻进中沉砂池液面未形成泡沫，避免因沉砂池容积过小导致泡沫溢出污染环境。该井共使用起泡剂135T，若采用稳定泡沫钻井需起泡剂4T以上，另外还需4T以上的消泡剂，显著降低了钻井成本参考文献1美WILLIAMCLYONSBOYUNGUOFRANKASEIDE1曾义金樊洪海，译空气和气体钻井手册M北京中国石化出版社2美BOYUNGUOALIGHAMBOR胥思平，译欠平衡钻井气体体积流量的计算M北京中国石化出版社编辑黄晓川中外能源杂志订阅启事月刊中外能源杂志创刊于1996年，月刊，国内外公开发行，国内刊号CN115438TK，国际刊号ISSN1673579X，大L6开，每期定价18元，全年定价216元，已被美国化学文摘CA、中国期刊网、中国期刊全文数据库、中文科技期刊数据库全文版、中国核心期刊遴选数据库等权威数据库收录。中外能源杂志主要栏目包括能源战略与政策研究、替代能源与新能源、油气勘探与开发、炼制与化工技术、环境保护与安全、节能降耗技术与措施、能源资讯等