气体钻井技术在曹622H井的应用

[摘 要]辽河油田大民屯凹陷边台——法哈牛构造带北部曹台潜山，该区块地层压力较低，产量液很低，钻进中存在机械钻速慢等问题，制约了该区块油气开发的进程。针对以上问题，在辽河油田沈阳采油厂曹622H井开展了空气和充气钻井技术试验，取得了较好的效果。气体钻井技术钻井过程中，有效提高了机械钻速，曹622H井空气钻井机械钻速是常规钻井的4.09倍，充气钻井是常规钻井的1.53倍，有效发现和保护低压油气藏。该技术的试验成功，为辽河油田气体钻井技术的发展积累了宝贵的经验。

[关键词]气体钻井 工艺流程 机械钻速 曹622H井

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）21-0351-01

气体钻井是在钻井过程中，将传统钻井工艺中运用的液体循环介质，用气体所取代，如天然气、空气、氮气，及其他一些惰性气体等。同时，利用高压气体钻进，将其作为击碎岩层的能量，是一种典型的欠平衡钻井技术。与传统的钻井技术相比，气体钻井具有很多技术优势。首先，该技术能够大幅度的提升钻井速度，缩短工程周期，还有利于降低钻头的耗损，节省钻井液成本，降低工程投入。其次，空气的低密度特性降低了井眼所承受的压力，彻底消除了钻井过程中液体循环介质的漏失问题，降低井漏复杂损失，提高油气勘探效益。

1、 曹622H井概况

该区块钻井揭露地层自下而上依次为：太古界，下第三系沙河街组沙四段、沙三段，上第三系馆陶组、明化镇组及第四系平原组。曹622H井是一口分支水平评价井，位于大民屯凹陷边台-法哈牛构造带北部曹台潜山，设计井深2831m，钻探目的层位为太古界，钻探目的为落实曹台潜山深层储层发育情况及其含油性，为上报新增探明石油地质储量及下一步勘探开发部署提供依据。

曹622H井在二开直井段应用气体钻井达到提速目的，其层位从太古界，井深从1004m开始。在钻进过程中，若钻遇全烃气测异常井段，直接改为充气钻井；若地层出油，则直接转化为充气钻井；若地层出水，则根据出水量的大小则改为雾化钻井或充气钻井。

（1）若空气钻井过程中，全烃值连续超过3%立即转化为充气钻井。

（2）如果气体钻进中地层出油，直接转化为充气钻井，若调整充气量钻井仍然有地层原油侵入，则改为常规钻井液钻井。

（3）如果气体钻进中地层出水，若出水量小于5m3/h，采用雾化钻井。若出水量大于5m3/h以上，不能满足正常雾化钻进时，转化为充气钻井。

2、 气体钻井工艺流程

2.1 气体钻井工艺流程

综合分析试油和邻井测井数据，目的层位为太古界，钻井过程中井壁稳定，地层压力系数为1.01，破裂压力系数为1.74，由于该区块地层压力较低，产量液很低，尤其邻井曹605该层位为干层和低产油层所占比例达到77%，并且区块统计原油平均产量为1 吨/日，伴有出水，因此采用空气、充气钻井方式。

（1） 空气钻井工艺流程

本井采用空气作为工作介质，用空气压缩机先将空气压缩，然后再用增压机将空气增压至钻井所需的工作压力，并将增压后的空气经地面管汇从立管三通压入钻具，利用压缩空气完成携带钻屑、冷却钻头和钻具等任务，再通过环空到达井口，从旋转控制头侧出口进入到排砂管线（排砂管线上安装一个岩屑取样器便于取砂样），然后经过喷淋除尘系统到达岩屑排放池。

（2）充气钻井工艺流程

充气钻井是在空气钻井的基础上使用泥浆泵，从旋转控制头侧口出来的流体经节流管汇进入液气分离器到达振动筛，其它设备与纯空气钻井时相同。

3、 复杂情况的判断和处理

3.1 井下异常情况的征兆及判断

（1）地层出水的征兆及判断：

①注气压力增大；②取样器中返出岩屑湿润；③停止喷淋后排屑管出口有雾状物出现。

（2）地层出气的征兆及判断：

①气测全烃值含量有明显的升高；②排屑管出口返出气体有异味。

（3）地层坍塌的征兆及判断

①注气压力增大；②转盘扭矩增大；③排屑管出口喷出的岩屑增多，有掉块；④上提、下放钻具阻力增大。

（4）地层出高凝油征兆及判断：

①注气压力增大；②出口重烃组分增加；③排屑管出口喷出的岩屑减少甚至无岩屑返出，并间歇带返出团状黑油滴；④上提、下放钻具阻力增大；⑤转盘扭矩增大。

3.2 井下异常情况的处理措施

（1）地层出水

如果气体钻井作业中发现地层出水，在设备能力允许的情况下增大注气量，如果出水量过大，通过增大注气量不能将水带出，转化为充气钻井液钻井或常规钻井；

（2）地层坍塌

在气体钻井过程中如果出现轻微坍塌掉块，可以采用减慢钻井速度或划眼，坚持“进一退二”的原则，防止卡钻，同时也应加大气体注入量，提高携带效率，满足井眼清洁的需要；如果采取上述措施不能满足井眼安全钻井的要求，则立即停止气体钻井作业，转换为常规钻井液钻井。

（3）地层出H2S气体

如果监测设备发现H2S气体应立即停止气体钻井作业，转换为钻井液钻井。

（4）地層出高凝油

①停止钻进，提离井底1个单根；②转换为充气钻井循环1h，观察出口高凝油、岩屑和立压变化；③若岩屑返出正常，立压未现异常，未见高凝油返出，则继续钻井，否则转换充气钻井或常规钻井

4、 应用效果分析

（1）曹622H井空气钻井机械钻速是常规钻井的4.09倍，充气钻井是常规钻井的1.53倍。

（2）曹622H井空气钻井机械钻速是邻井曹602井241mm 井眼常规钻井的2.22倍，是邻井曹602井241mm 井眼常规钻井的2.89倍。

（3）曹622H井充气钻井条件下钻井液密度为0.90g/cm3左右，比常规钻井低0.15 g/cm3左右，在充气钻井过程中，振动筛有原油和砂子不断返出，保护了油气层。

（4）在空气钻井钻进过程中，若钻遇全烃气测异常井段，直接改为充气钻井；若地层出油，则直接转化为充气钻井；若地层出水，则根据出水量的大小则改为雾化钻井或充气钻井。

参考文献

[1] 孙继明，侯树刚，李铁成.空气钻井技术在普光D-1井的应用[J].石油钻探技术.2006（04）.

[2] 赵保忠，高立新，秦丽娟.空气钻井技术在滴北1井的试验与应用[J].石油钻采工艺.2008（04）.

作者简介：王楠（1983-），男，辽宁营口人，毕业于辽宁对外经贸学校财务专业，助理工程师，主要从事经营与结算工作。