川东北气体钻井雾化技术

对川东北气体钻井雾化技术的初步认识 内容 概述 雾化技术研究 雾化工艺技术 现场应用情况 现场异常情况判断 结论与认识 概述 气体钻井钻遇水层时出现的井下复杂 环空中的粉尘遇到地层水时会相互结块，并粘附在井壁和钻具上，堵塞环空通道 地层水会导致裸眼的泥、页岩水化膨胀，造成井眼缩径或井壁坍塌、掉块 河坝 101井 2007年以来，普光开发井一开气体钻井 15口 , 12口井出水 中原油田承钻南方公司探井 13口 , 一开使用气体钻井 12口， 9口井出水 川东北地层气体钻井出水情况及后续措施 川东北地层气体钻井出水情况及后续措施 井号 出水地层 出水井深 /m 处理情况 新清溪 1 上沙溪庙 570 576 干燥井眼，继续钻井 普光 12 遂宁组 6678 干燥井眼，继续钻井 遂宁组 107 转泥浆钻井 双庙 101 上沙溪庙 转泥浆钻井 遂宁组 转雾化钻井 双庙 102 上沙溪庙 120 转雾化钻井 大湾 102 上沙溪庙 89 转泡沫钻井 东岳 1 上沙溪庙 转泡沫钻井 遂宁组 39 上提钻柱遇卡，转泥浆 遂宁组 卡钻 ,转泥浆 川东北雾化钻井应用情况 普光开发井一开应用 9口井 国外公司服务 5井次 中原钻井院服务 4井次 南方公司探井应用 2口井 胜利服务 1井次 新黑池 1井 中原钻井院服务 1井次 双庙 102井 关于雾化技术研究 雾化技术的目的 解决空气钻井钻遇地层水时的井壁坍塌、泥包和携水问题 保证气体钻井的正常进行 技术关键 雾化基液的防塌、防泥包、防液相聚集性能 防塌、防泥包、防液相聚集技术的协同 技术思路 防塌技术：化学抑制、包被絮凝、固结井壁 防泥包技术：表活剂的渗透、分散作用，化学抑制作用 携水技术：表活剂降低界面张力分散液相，聚合物防止水滴聚集 处理剂选择 表面活性剂：提高雾化效率、分散地层出水、防泥包，要求发泡能力低、渗透能力强 阳离子化合物和无机盐 提高基液化学抑制性，防塌、防泥包 高分子聚合物 气雾稳定剂、包被絮凝防塌剂 硅酸盐和高价金属盐 固结井壁型防塌剂 雾化基液的基础配方： 雾化剂 抑制剂 气雾稳定剂 包被剂 0固结剂 0雾化基液的性能 岩心膨胀实验 时间 配方 550h 6h 12h 24h 清水 化剂 +制剂 +粘剂 化剂 +制剂 +粘剂 +被剂 . 09 心滚动回收率实验 实验液 % % R ， % 备注 化剂 +制剂 +粘剂 104 120 /16 40目分样筛 1#+100%水 水 心浸泡实验 清水中浸泡 15化剂 +制剂 浸泡 60化剂 +制剂 + 被剂 浸泡 72h 防泥包性能 配方 实验条件 600/300 200/100 6/3 清水 +10%岩粉 室温 6/3 2/1 0/0 80 /16h 20/12 8/5 基液 +10%岩粉 室温 5/2 1/0 0/0 80 /16h 4/2 1/0 0/0 基液 +15%岩粉 室温 5/2 1/0 0/0 80 /16h 4/2 1/0 0/0 基液 +25%岩粉 室温 6/3 2/1 0/0 80 /16h 5/2 2/1 0/0 泥岩粉加量为 25%时，经 80 老化 16h、高搅 20置，泥岩粉立即沉降， 2水界面清晰，上部溶液清澈透明。压滤分离后，泥饼无粘性，放入水中搅拌即分散 气体钻井雾化工艺技术 雾化技术：根据钻遇地层岩性、出水量、钻时情况调整基液配方和排量 相关工程措施 污水利用技术措施 雾化技术 在红色泥岩段钻进时，防止钻屑抱团后形成泥环和泥包钻具是该井段雾化技术的关键，防止该段井壁发生掉块、缩径及泥包钻具 雾化基液配方：雾化剂 抑制剂 气雾稳定剂 包被剂 基液排量控制在 6070L/砂泥岩互层频繁地层、粉砂岩地层、粉砂质泥岩和泥质粉砂岩钻进时以防塌为主 配方：雾化剂 抑制剂 气雾稳定剂 固结剂 基液排量控制在 4560L/出水量小于 砂口返出液呈稀泥浆状，泥包可能性增大、气流携砂相对困难 减少或停用大分子类处理剂，保证足够的空气排量 雾化基液配方：雾化剂 抑制剂 包被剂 提高基液排量至 60L/出水量大于 8m3/点考虑携水问题，应降低基液排量，同时提高雾化基液的浓度 雾化基液配方：雾化剂 抑制剂 包被剂 基液排量控制在 30L/免井眼环空中液相进一步增加 在钻时小于 4屑量较大，环空中砂 /液比较大，防止泥包 保持空气排量，保证有效携砂 提高小分子抑制性防塌剂和雾化剂用量 雾化基液配方：雾化剂 抑制剂 包被剂 基液排量控制在 60L/雾化钻井前，井眼内已形成泥环，在开始雾化时，增加抑制性防塌剂和雾化剂用量，提高基液排量，用以清除泥环 雾化基液配方：雾化剂 抑制剂 气雾稳定剂 基液排量控制在 7080L/行测斜、更换钻具作业，在起钻前循环除砂过程中，提高雾化基液中防塌剂用量，保证在停钻期间井眼积水中防塌剂的含量 雾化基液配方：雾化剂 抑制剂 包被剂 气雾稳定剂 同时将基液排量提至 80L/关工程措施 正式雾化钻进前，按设计钻井参数进行试钻，确认供气设备和其它工作一切正常后才能进行正式钻进 正式雾化钻进时，各项钻井参数应根据井深和井下情况合理匹配，以确保快速安全钻进 钻进时，送钻均匀，立压和扭矩突然变化、憋跳严重、排砂管线出口降尘水增大等井下异常现象时，应立即停钻，活动钻具，循环观察 单根打完后提离井底 保证循环时间，将井底的钻屑循环干净，防止沉砂卡钻，活动钻具无异常后接单根 在钻遇水层循环观察期间，应增开 1台空压机，提高空气排量，保持井眼清洁，避免因钻屑或掉块下沉并堆积在环空间隙小的地方导致卡钻 优化工程措施、缩短工艺操作措施时间，降低复杂事故概率 起钻前必须进行充分的循环，直到排砂口降尘泵水明显变清或排砂管无明显钻屑撞击声，将井下钻屑带到地面 废水循环使用措施 如污水中的固相含量低，经自然沉淀后上层液体澄清，抽取清液用于雾化液的配制 如自然沉淀后的上层液体混浊，抽取上层液体与清水混和后用于雾化液的配制 钻遇红色泥岩段后，返出废液呈稀泥浆状，自然沉淀困难，采用化学絮凝法对返出液进行处理，絮体沉淀后抽取上层液体回用 钻井方式转换原则 转化为泡沫钻井 如出水量大于 20m3/h，排砂口返液呈间断柱塞装喷出，可转化为泡沫，提高携水效率 在判断井眼正常的情况下，如出现返砂量减少、钻屑变小的现象，并在提高空气排量无明显改观时，可转化为泡沫，以提高携砂效率 转化为水基钻井液钻井 如果全烃含量快速上升，气测全烃含量大于1%，立即停止雾化钻进 如果监测设备发现 立即停止雾化钻进，转化为钻井液钻进 出现立压上升、钻盘扭矩增大等异常现象，如判断为地层坍塌 地层出水量大，污水池已满 现场应用情况 2007年 8月 2008年 4月，在川东北地区 光回注 1井、双庙 102井、 用井施工顺利 应用效果 保证了空气钻井在钻遇地层水时的井下安全，保持了空气钻井的技术优势。应用井雾化钻井期间钻井参数正常，立压、扭矩稳定，使用牙轮和空气锤钻进顺利，未出现复杂情况 应用井 应用井段 立压 气体排量 基液排量 平均机械钻速 01 05140 3565 注 1 14 05140 2070 庙 102 126894 40150 5085 10168701 140 4570 10710701 40180 4570 化效果良好，携水效率高。在地层出水量高达 20m3/砂口返出液连续喷出，未见间断柱塞状涌水现象，保证了空气钻井的正常施工，突破了雾化钻井只能在地层出水量小于 8 m3/提高了高压空气的携砂效率 回注 1井钻至 层少量出水，钻屑停止上返，泵入雾化基液后，钻屑大量返出，在随后的雾化钻井中，返砂正常；该井一度出现较大的掉块，均能带出 应用井下钻均一次到底，未见井底沉砂现象 井壁稳定，防塌效果良好，应用井起下钻作业顺利，无阻卡现象。 75钻近 7h，循环过程中排砂管无明显钻屑撞击声，出口液体无色透明，表明井眼在起下钻作业过程中及地层水浸泡下稳定性良好 回注 1井泥岩和砂岩段薄且互层频繁，地层稳定性较差，钻至 430过增加防塌技术措施，解决了掉块问题 可有效防止钻具泥包、去除井眼内泥环 钻遇长段紫红色泥岩地层，由于机械钻速快，钻屑量大，井眼环空中水 /砂比小，返出液呈粘稠泥浆状，钻具泥包的趋势增加。由于雾化基液有效抑制泥质钻屑的水化、聚集、抱团，起出的钻具干净 双庙 102井在井深 126钻，钻头泥包；组合空气锤下钻，至 59导管内遇阻说明井眼内已形成泥环；更换牙轮钻头，试钻时扭矩大、蹩钻，泵入雾化基液开始雾化空气钻进，蹩钻现象消失，立压由试钻时的 明井眼内的泥环逐渐消失 现场异常情况判断 上提遇卡 起钻中途遇卡：井壁掉块 接单根遇卡：钻屑下落 开钻憋泵 井壁坍塌、埋钻 单向阀损坏 ，钻屑进入钻杆，堵死水眼 钻屑倒吸，堵住水眼 返砂不畅 正常钻进时，不返砂 正常钻进时，钻屑间歇排出 循环洗井时，钻屑连续不止 憋钻、跳钻，立压、扭矩不稳 跳钻：地层软硬交错频繁 憋钻：泥包，环空钻屑局部富集 涌水 钻进时，地层水呈柱塞状间歇喷出 举水时，地层积水大量喷出 结论与认识 研究的雾化基液具有较强的防塌、防泥包和防水聚集的性能，可满足川东北上部地层空气钻井钻遇水层时实施雾化钻井的需要 在普光地区上部陆相地层实施空气钻井，钻遇出水地层的可能性较大，如地层出水量在20 m3/用中原油田研究的雾化技术可基本保证雾化钻井的安全施工 雾化防塌技术都不可能完全保证在地层水存在时井壁的长期稳定，通过优化工程措施、减少措施时间、提高机械钻速缩短地层水对井壁的侵蚀时间至关重要 雾化钻井时井壁稳定技术应针对不同的地质特性进行综合考虑，不同防塌机理的防塌剂协同作用的效果优于单一的防塌剂 地层出水量过小和过大都会增加雾化钻井的难度，引起井下复杂。要密切观察排砂口返液、排砂情况，并随时调整雾化配方 携水、携砂的动力来自大排量高压空气，在携水、携砂方面，雾化技术的主要作用是抑制钻屑（粉）聚结和防止地层水聚集来提高高压空气的携带效率。如雾化钻进时出现钻屑和地层水携带不出来的情况，首先的技术措施是提高空气排量和压力，现场实践也证明了这一点 雾化钻井过程中雾化液的循环利用是必然的趋势，也可降低雾化基液的配制成本。使用未经处理的污水配制雾化液，会加速雾化泵和空气锤内部零件的磨损，导致机械故障。因此应从雾