空气／雾化钻井工艺技术.doc

空气/雾化钻井工艺技术
魏武徐英
(四川石油管理局川西南矿区)

摘要用常规钻井液钻井发生严重井漏的部分复杂井,利用空气钻井专用设备,采用空气/雾化钻井技术,
完全能够进行正常的钻井作业,并且能大大提高钻井机械钻速,同时还可以进行正常的岩屑录井,在可钻性差的
坚硬地层,能够大幅提高钻井机械钻速,缩短建井周期。通过多口井的实践应用证明该项工艺技术能有效降低部
分井漏复杂井的钻井综合成本。目前该项工艺技术已初步形成了一套独特的综合性钻井工艺技术。
       关键词井漏空气钻井机械钻速空气设备空气量
    近十年来,空气钻井这项技术的应用研究在我国有了一定的发展,新疆、四川等油田及西南石油学院先后开展了这方面的室内试验研究和现场实践工作,该技术正处于起步阶段。在国外该技术已广泛应用于勘探开发中。
目前低压钻井技术包括:空气钻井、雾化钻井、泡沫液钻井、尾气钻井、天然气钻井、氮气钻井。根据地层压力的具体情况,采用以上钻井技术钻井均能建立起井筒循环顺利地完成钻井作业任务,并能有效地控制液体漏失。,根据井下实际情况,一般选择用单位体积质量较小的以气体为连续相作为循环介质。
1 采用空气/雾化钻井工艺技术的目的
地层压力系数低于1的井,在钻井作业过程中常规的钻井液不能建立井筒循环,不仅钻井效率低,而且井下安全性差,作业成本高。对于钻井时发生大段恶性井漏的井,即使采用常规的堵漏技术堵漏,一般也难以达到预期的堵漏效果,特别是在缺乏水源的地区钻井,更是无法实现清水强钻等技术措施,严重的阻碍了钻井施工进度,造成钻井作业成本急剧上升。对于大段可钻性差的坚硬地层,采用空气钻井技术,能够大大提高机械钻速,缩短建井周期,利于降低钻井综合作业成本,提高勘探开发速度。
因此针对低压恶性井漏井井下复杂等特点,利用空气/雾化钻井工艺技术,达到优质高效、快速地进行钻井作业势在必行,该项技术能够确保部分地区发生恶性井漏的井段安全钻进;对于特定地区存在大段坚硬地层的井也能实现大幅提高钻井机械钻速的目的。
2 空气/雾化钻井工艺技术总体流程
以空气为工作对象用空压机对空气先进行初级加压,然后再增压人井,最后完成携带岩屑、取得砂样和消除粉尘的任务这一总体流程(图1)。雾化钻井时要增加一台水泥车,在立管处泵入基液与空气混合,其他设备与空气钻井相同(图2)。根据空气钻井总体流程方案,对设备进行总成系统方案设计及优选。
3  空气钻井设备总成系统设计与优选
    ,再降温、除水,并提供给高压压缩机再加压,高压空气进入立管、钻具最后完成携岩的任务。
    空压机出来的压缩空气温度较高达到90℃左右,因此要将空气冷却至40℃以下是系统总成的关键问题,空气冷却后才能满足增压机等设备的正常工作,才能保证设备的正常使用和运行安全。
    冷却设备的设计与优选。其优选原则:①水冷方式应尽量节约用水;②空冷方式体积不能大;③换热设备必须体积小,重量轻,投资小;④换热效率高;⑤换热设备运行可靠,工作安全,维护工作量小;⑥费用低。
    根据以上优选原则,选用水冷方式,它比采用空气冷却式设备体积小、重量轻、易运移、易安装、使用安全、可靠,且费用低,结构简单,运行可靠,可利用钻井作业现场的储备水,因此综合评价选用这种冷却方式可行,且成本低。通过现场实验可将空气温度冷却至40℃以下,证明该冷却方式冷却可靠,完全能满足增压机的正常工作。
    目前四川局空气/雾化钻井现场使用的主要空气设备见表1。
表1  目前四川局空气/雾化钻井现场使用的主要空气设备
项  目
参  数
备  注
增压机
数量(台)
2
 
排量/台
50m3/min
 
最高工作压力(MPa)
15
 
制造商
美国Aril压缩机
资机厂组装
压风机
数量(台)
根据钻井需要临时确定
 
排量/台
lOm3/min
 
最高工作压力(MPa)
25
 
制造商
蚌埠空压机厂
 
空压机
数量(台)
4
 
排量/台
25m3/min
 
最高工作压力(MPa)

 
制造商
阿特拉斯
 
冷却器
数量(台)
2台
 
排量/台
50m3/min
 
冷却方式
水冷
 
最高工作压力(MPa)
2
 
制造商
杭州冷却设备厂
 
空气流量计
    1套
    浙江天信仪表
旋转头
    临时选配
 

    以专用钻井空气设备为主与其它辅助空气设备进行组合,