天然气井钻井工艺技术探讨

牛海龙

摘要：为了提升天然气钻井的安全性、可靠性，使井控技术效能从单纯的防止井喷发展到提升钻井效率、保护油气层、防止环境污染等，应从强化钻井异常监测手段、提升井控配套设备研发、完善压力控制钻井技术、提升突发事故处理水平等方面出发，使天然气钻井井控技术迈上新的台阶。

关键词：天然气井；钻井工艺；技术

为了达到某区域天然气井钻井的技术要求，有必要研究适合该区块的天然气井的钻井工艺技术措施，经过精细的设计，优选钻具、优化钻井液体系、应用合适的钻头进行钻探，钻探出优质的水平井，达到某区块水平井钻探的效率。

1天然气井钻井工艺技术措施

1.1欠平衡钻井工艺技术措施的应用

在该区块实施了欠平衡钻井技术措施，利用气体钻井液，减少油层的污染。由于没有液体进入气层，有效地保护了产气层。气体钻井技术措施，可以提高钻井速度，缩短天然气井的钻探周期，提高天然气井钻探的效率。应用的欠平衡钻井的钻井液优选氮气或者天然气，不断提高该区块的钻井效率，降低钻井施工成本，使天然气井的钻探达到最佳的状态。

1.2天然气井钻井井口装置的优化

在某区域实施天然气井钻井施工过程中，为了有效地防止井喷事故的发生，优化井口装置，保证井口的密封条件，保证了天然气井钻探的安全。在实施欠平衡钻井施工时，采用井控的井口装置，保证钻井施工的安全。将旋转防喷器与万能防喷器和双闸板防喷器进行组合应用，达到最佳的防喷效果。

1.3提高钻速的技术措施

应用气体钻井工艺技术措施，能够大幅度提高机械钻速。气体钻井施工过程中，由于地层孔隙的压力会产生对井内的推力，帮助井底岩石破碎，有助于钻头的顺利钻进。因为井筒内没有液柱的存在，对井底不会产生过高的压力，在井底未破碎的岩石区域产生一个低压区，有利于钻头的作用，提高机械钻速。在气体钻井施工时，有利于岩石的破碎，并能够及时携带出井，避免井下的岩屑床的存在而污染井筒，给固井施工带来危害。对于气体钻井工艺技术措施的应用，优选牙轮钻头，满足气体钻井的需要。提高钻头的钻进速度，降低对钻头的磨损，借助于气体钻井方式的优势，减少对气层的影响，提高天然气井的开采效率。

1.4天然气水平井井眼轨迹控制技术措施

为了降低某区域天然气水平井的钻探施工难度，优化设计井身剖面，确定入靶的精度，保证井眼轨迹符合设计要求。在直井段的钻探施工中，采用塔式的钻具组合，达到最佳的钻探效果。造斜井段采用单弯的螺杆钻具，达到井眼轨迹的斜度，满足钻井施工设计的要求。對于水平井段的钻探施工，采取多种钻井方式的实验，优选适合具体天然气井的钻井施工技术措施，使其达到最佳的钻探效率。如导向钻具的应用，有效地控制了水平井段的井眼轨迹。也可以使用直螺杆和PDC钻头的组合形式，完成水平井段的钻探施工。还能够运用钻盘钻进的方式，保证水平井段的井斜角达到设计要求。

2天然气井井控技术

2.1排除溢流压井。溢流是井喷的前兆，发现溢流要及时做好压井工作，重建井内平衡能够大大减少井喷失控的发生，在压井过程中，要根据记录的钻井液数据及溢流情况，合理配制钻井液密度，保持井底压力略大于地层压力，通过一个循环周来完成压井作业。此外，发现溢流后可以关井，先使用原钻井液排除溢流，在加重钻井液压井，这种方法需要2个循环周期。起钻时抽汲作用或是空井时间过长，导致地层气体进入钻井液，为了防止这种情况发生导致溢流，可以采取以下方法：①迅速关井，将井筒内气体排出；②控制住井口压力，保持井筒内压力平衡，释放出压井液，使井筒内气体上升至井口排出；③控制好套压，使用节流阀释放部分压井液，之后关井，待气体上升，然后重复释放压井液关井作业，直至井筒内气体排出。

2.2加强钻井工艺控制。对于有浅层气的钻井，使用防喷器关井易导致井口塌陷，可以安装分流设备，当钻开浅层气后，可以采用大排量钻井液配合小井眼钻井的方法继续钻进，要密切关注井口钻井液流量变化及池体积变化情况，当出现溢流情况时，不能简单关井，要采取分流放喷的方法，先小幅上提钻具，然后停泵检测溢流情况，再打开分流器向下风口分流，最后将泵排量开至最大，向井筒内泵入配制好的钻井液，通过循环钻井液来控制井筒内压力。

2.3井喷失控、着火的处理。天然气井发生井喷时，必须迅速采取最佳处理方法，将损失控制到最小。发生井喷的瞬间，井控最核心的工作就是保护井口、保证井场人员安全和防止着火等，采取应急措施包括：①首先要迅速采取措施保护井口，向井口内持续注水，同时对井口喷出的油气进行喷水，确保不会发生着火事故，保护井口；②保护井场人员安全。应测量井口有毒有害气体含量，在上风口划分安全区域，迅速组织井场人员撤离到安全区域，防止发生中毒事故；③防止着火，做好防爆工作。应迅速断电，关闭相应的井场设备，设置警戒线，警戒线内严禁一切动火措施，将易燃易爆物品搬离危险区域；④使用各种井控设备，迅速压井，使井内压力重新达到平衡。当井喷着火后喷式不减，越喷越大时，必须迅速灭火，然后换装新井口，进行压井作业（4）采取预防措施。天然气井一旦发生井喷失控，易造成爆炸着火，不仅危及现场作业人员人身安全，还会造成机毁人亡、油气井报废等危害，因此在开钻之前都要做好相应的应急预案，具体可以从以下几个方面入手：①做好钻井设计，编制钻井工程方案，对于区域内浅层气含量较高的地区，在满足生产需要的情况下尽量避开浅层气；②井口应安装分流装置、钻井参数监测仪器、钻井液液面检测仪、报警装置等；③下表层套管时，套管下入深度应该能够封住疏松地层，防止压井时出现地层压裂的情况；④钻前应准备充足的重晶石粉等加重材料，开泵时应逐渐增大泵排量，防止排量过大憋漏疏松地层，固井前应增大钻井液密度，防止固井期间出现井喷事故；⑤起钻前停泵时间不宜过长，起钻时要密切关注钻井液上返情况，向井筒内及时灌满钻井液，使钻井液满足起钻要求。

结论

应用气体钻井工艺技术措施，大大提高机械钻速，缩短钻井周期。促进天然气水平井的钻探施工，采用先进的钻井工艺技术措施，钻探出更多优质的天然气水平井，提高天然气田的产能，使某区域的天然气生产达到最佳的状态。

参考文献：

[1]马宗金。总结经验教训提高天然气井钻井井控能力[J].钻采工艺，2015，27（4）：1-5.

[2]柳贡慧。压力控制钻井井底压力控制方法[J].石油钻采工艺，2009，31（2）：15-18.