陕北地区天然气井常见问题及安全钻井工艺

1、陕北地区天然气井常见问题及安全钻井工艺【摘要】随着油田勘探领域的扩大，钻井完井作业中高温高压问题成为最突出的技术难题之一。实践证明；无论是在我国陆地还是海洋钻井完井作业中!都普遍存在着异常高温和高压的问题，且具有分布广、压力变化范围大的持点。石油公司为了寻找新的机遇!需要在更为恶劣的环境下钻井施工。本文主要介绍陕北地区高压气井的持点以及井控方法。1. 陕北地区高压气井的主要问题在高温高压井钻井作业中遇到的技术问题主要表现在以下几个方面。1.1 地层压力预测不准由于地层压力预测不准，井身结构不合理，出现难以处理的井下复杂情况，甚至井眼报废。在地区勘探程度低、规律性认识有限、新的预测方法尚未建立、

2、仅靠地震速度预测的情况下难以准确预测地层压力，地层压力的预测，走过了无高压、存在高压到目前需准确确定高压的大小和深度的过程。1.2 高温、高压气井井控天然气密度低、可压缩、燃点低、对压力特别敏感。套管抗内压强度不够，套管和井口容易被憋坏。高压气井的溢流、井喷比油井快，需要控制的压力大来势猛，工作时间紧迫，密封难度高，容易着火，危险性、危害性大，失控后损失更为严重。若部分钻具抗硫能力差，还容易氢脆断裂导致失控。1.3 井漏可能出现的漏失有渗漏，裂缝漏，溶洞漏，可能进多出少，只进不出，可能上喷下漏，上漏下喷，喷漏同存，处理不当会出现喷漏转换，成为井喷的前兆。1.4 钻进速度慢大尺寸井眼（直径大于或

3、等于311.1mm）井段长泥浆密度高，岩石破碎量大，地层可钻性差地层倾角大（30-60），致使井斜难以控制钻井液上返速度低携岩清洁效果差机械破岩能量不足，钻头选择范围小等因素造成了该井机械钻速偏低，大尺寸井眼使用转盘转钻进时单位面积上的最大PN值只有普通井眼（直径215.9mm）正常钻进时的5.94%44.94%使用复合转时也只提高到了67.42%。1.5 起下钻阻卡严重井眼长期不畅通，起下钻频繁遇大吨位阻卡机械钻速慢，作业时间长，浸泡时间长，井眼尺寸大，裸露面积大，井壁需要的支撑力大而且不断变化，所有这些致使该井井壁极不稳定，井眼环空间隙大，上返速度低，岩屑从井底到地面运移时间较长，部分岩屑

4、到不了地面，长期水化分解，重复切削和钻具的扰动，研磨使得岩屑越来越细，亚微米细颗粒不容易被清除，有害固相含量不断增加，钻井液轴度高，切力大，井眼越来越不畅通，地层砂泥岩交互频繁，大倾角的部分泥岩地层由于应力不稳垮塌，砂岩保持原有形状，频繁长期起下钻具形成大量键槽和台阶。1.6 强烈憋跳钻井内的大掉块，地层不均质引起井底不均匀切削导致憋跳，大尺寸井眼放大了这种扭矩变化，使得旋转过程中扭矩极不均匀。2. 天然气井的安全钻井工艺（1）天然气井钻井液安全附加压力值的确定众所周知，钻井液安全附加压力值主要考虑了起钻时的抽汲压力和起钻未灌钻井液间隙钻井液静压力的降低值。由于天然气在钻井液中滑脱快，上窜快，

5、膨胀厉害，引起的液柱压力降低值远大于油井，因此，钻井技术操作规程规定，钻井液安全附加压力当量密度值，油井按0.050.10g/cm3，气井则应按0.070.15g/cm3设计；或按井底安全附加压力，油井1.53.5MPa,气井3-5MPa计算钻井液密度。若为含硫天然气井，应取二者的高限。（2）气层中钻井操作。1）井内气体监测。钻天然气井要密切注意气侵、气泡增多、气测烃类含量增高、硫化氢味浓等天然气显示特征。“四、七”动作、坐岗制以及“一方报警，二方关井”等措施，可操作性强，是防止井喷的有效措施。2）重视取心工作。由于取心井段往往是气显示好的井段，并且在出现井涌井喷时处理的难度大，因此应当特别重

6、视气层井段取心的井控工作气层井段起钻要等到时间过后才能开始起钻，起钻时，尤其是在取心起钻时，在气层井段上提速要严格控制。虽然天然气不致使钻井液性质发生质的变化，但气侵使钻井液密度和轴度值发生相当大的变化，在积极采取措施除气的同时，及时弄清溢流量和出入口钻井液的真实密度是很重要的。3）控制硫化氢。在含硫地区钻井，对含硫地层必须实行平衡钻井，钻井液密度附加值取高限，不允许地层中含硫天然气进入井筒。3. 按气井井控作业的要求布置井场配备抗酸气腐蚀的高压井控装置，使用35105MPa勺高压，气密封，防硫套管头和井控装置，安装双四通和两套节流压井管汇。对井控装置进行气密封试压。加强监测，注意预防地层中的

7、气窜，时刻做好打遭遇战的准备。气体可能沿着裂缝，断层上窜几百米甚至上千米的距离H2S可燃气可能在设计上没有该两种气体的层段出现。每钻进一定长度的井段后进行一次地层承压试验，必要时采取封堵措施以保证井壁能承受该裸眼段可能的最高密度钻井液柱的压力。突出一次井控，保持足够的钻井液密度，不让地层流体喷出。储备足够的重钻井液，加重料H2s处理剂，CO2处理剂，发现溢流后迅速组织压井，尽量缩短井控的准备时间。特别是在溢流中有H2s时，严禁长时间关井，加入H2s处理剂，保持pH值在12以上。4. 防塌工艺技术井塌是影响井眼畅通的主要因素，作业时可能钻遇盐膏层盐水层煤层等复杂地层，发生井漏后液面会大幅度降低等

8、因素，下部的防塌工作任务仍十分艰巨。我国东部油田钻进时在高钻速期间忽视井壁稳定，遇见井塌就提轴切而不首先考虑力学稳定井壁稳定就可降密度的观念，应当特别注意：（1）以快保稳，尽力加快作业速度，缩短浸泡时间，保持井眼稳定。（2）出现井漏后应尽快处理，尽量减小液柱下降的程度和钻井液灌不满的时间。（3）确保力学平衡，在大尺寸井眼的钻进中，如果钻井液密度过低，地应力不能得到平衡时，经常出现垮塌。垮塌次生应力的破坏会使井壁更不稳定，恶性循环致使情况越来越糟井眼尺寸发生变化时，所需的平衡应力会发生相应的变化，坍塌相当于增加了井眼直径井眼变大，浸泡时间延长，存在坍塌次生应力时，钻井液密度相应增大，反之则应减小。（4）强封堵，用胶结强度高封堵效果好的材料对重点层位进行封堵，减小自由水对井壁的影响。（5）强抑制，增强钻井液的化学抑制性，减少井壁岩石的剥蚀掉块。5. 井漏处理工艺可以应用静止堵漏，桥浆堵漏，桥浆+水泥浆堵漏，桥浆+