空气钻井关键技术在普光气田的应用.doc

空气钻井技术在普光气田应用 赵 朋 肖国益 胡宏涛 （中原石油勘探局钻井工程技术研究院，河南濮阳，457001） 摘要：普光气田钻井尤其是探井，因为地层复杂，钻井机械钻速极低，不仅钻井周期长而且极易发生多种井下复杂情况，严重制约了普光气田天然气勘探开发进程，怎样提升钻井速度一直是普光气田钻井工作一个难题。经过对普光气田地层分析和评价，选择合适井段进行空气钻井提升钻井速度试验，经过PD-1、P2-2、PA-2井现场应用表明：机械钻速提升了3～15倍，而且有效预防了井斜，同时也避免了井漏、卡钻等井下复杂，大大缩短了建井周期，节省了钻井成本。 专题词：空气 钻井 钻头 机械钻速 钻井周期 普光气田是四川盆地现在已发觉最大天然气田，初中石化把普光气田交给中原油田开发和管理，至末普光气田累计探明可采储量为2510.75亿立方米。根据计划，普光气田分三期根据19亿、30亿、60亿年产能进行开发建设，其中第一期19亿年产能建设，布署开发井12口，要求投产。 普光气田地质结构为陆相、海陆相交互和海相沉积。其中上部陆相地层为高陡结构，砂、泥、页岩互层频繁，硬度大，研磨性强，须家河组石英砂岩硬度达8级，可钻性差，漏层多，中下部地层破碎，井眼稳定性差，钻井中时常发生井漏，井漏后往往诱发井塌，而且漏失井段长，极易造成井下复杂，处理难度大。下部深层碳酸盐岩气藏普遍存在多产层、多套压力系统、高压、高含硫、裂缝和溶洞发育，漏失严重，钻井风险大。不仅机械钻速低、钻井周期长，而且极易发生断钻具等井下复杂事故，严重制约了普光气田天然气勘探开发进程。 一、普光气田钻井概况 普光气田自投入勘探钻井以来，前后完成了普光1、2、3、4、5、6、7井施工。普光完钻井关键指标见下表。 表1 普光完钻井关键指标统计 井 号 完钻井深/m 钻井周期/d 机械钻速/（m/h） 钻头用量/只 普光1井 5700 540.23 0.99 120 普光2井 5353 225.73 2.31 78 普光3井 6110 421.67 1.20 78 普光4井 6122 361.07 1.56 86 普光5井 6090 296.50 1.68 50 普光6井 5510 209.18 1.90 51 普光7井 5936 316.80 1.67 59 平 均 5832 338.71 1.61 75 经过钻井实践，在钻井施工中存在以下技术难点和问题： 岩石硬度高、研磨性强、可钻性差，钻井速度低 高陡结构，地层倾角大，井身质量控制困难 地层严重漏失 地层坍塌、掉块严重，井壁极不稳定 为了处理该区块钻速慢钻井难题，在开发井钻井过程中，前后在PD-1井、P2-2井、PA-2井、P4-2井、P6-3井开展了空气钻井、空气锤钻井、雾化钻井应用，机械钻速提升，缩短了钻井周期，见到了显著效果。 二、空气钻井适用井段分析 采取空气钻井技术要受到井壁稳定、地层出水或天然气等很多条件限制。针对这些问题在普光气田应用空气钻井技术前进行了理论上分析，经过现场试验应用形成了一套比较成熟空气钻井技术，能够在普光地域部分井段采取空气钻井技术大幅提升钻井速度，同时在钻井过程中降低井下可能出现复杂情况，并确保钻井安全顺利地进行，对井下可能出现问题从以下多个方面进行了研究： 1、井眼稳定性分析 首先是井眼稳定性物理力学分析，经过借助计算软件，对普光1井、2井和4井测井数据对此进行分析，计算无侧限抗压强度，并进行了岩性解释。通常认为，空气锤钻井最小需要68.95MPa无侧限抗压强度。计算结果表明，普光气田地层强度能满足空气锤钻井所需最小强度。 图1 普光2井地层强度分析 2、地层出水量分析 空气钻井含有水敏感性，同时普光地域地层岩石对水敏感，所以在空气钻井时需对出水情况进行具体估计。地层测试表明地层出水会经过水化作用降低岩石强度。在空气钻井前，经过分析计算邻井测井资料来估计地层出水和天然气情况。采取深探侧向电阻率和浅探侧向电阻率测井来识别含气层。深、浅探侧向电阻率之间比值KRDS能够按下列公式计算： Rd：深探侧向电阻率 Rs：浅探侧向电阻率 KRDS参数反应裂缝类型和储层流体性质。在一些储层，假如有气或有水存在，地层深、浅探侧向电阻率会有显著不一样。所以能够用KRDS作为识别含气层和含水层参数。同时，使用径向流公式来估计出水量。 下图为普光2井估计含水层情况。 图2 普光2井地层出水估计 3、井下燃爆 空气钻井时，地层产出可燃气体和空气混合，有可能发生井下燃爆，可燃气体可能发生燃爆浓度百分比和气体本身组分、物性、井下温度、压力、流道形状和环空边界物热力学性质等相关，且燃爆只在井下含有点火条件时才会发生。 针对普光气田上部井段，即使临井显示有多处气测异常，但估计原始产能很小，井筒在无伤害条件下无阻产气量不会很高。