气体钻井技术2014.9

1、川庆钻探工程有限公司2014年9月近年来，在集团公司及股份公司各级领导的指导下，在各油气田公司及兄弟单位的支持帮助下，川庆钻探公司通过持续的技术创新，具有自主知识产权的新装备、新工具不断推出，气体钻井工艺不断完善，安全性不断提高，应用领域在出水地层、储层不断取得突破。前前 言言气体钻井集中监控系统连续循环短节气体钻井岩屑分离系统一一气体钻井技术改进升级及新进展气体钻井技术改进升级及新进展3二二气体钻井技术应用成效气体钻井技术应用成效三三下步发展方向下步发展方向一、气体钻井技术改进升级及新进展一、气体钻井技术改进升级及新进展 为提升气体钻井安全性，着力对气体钻井井口装置、排砂管汇等硬件系统，以及

2、工艺、规范等软件系统进行了改进、升级，形成了气体安全钻井系列配套技术，气体钻井安全性得到显著提升。分类分类主要改进、升级内容主要改进、升级内容井口装置井口装置排砂系统排砂系统配套通径大、压力级别高的配套通径大、压力级别高的AD220-17.5/35 双胶芯旋转总成和双胶芯旋转总成和AD220-10.5/21单胶芯旋转总成单胶芯旋转总成井场内排砂管线提升为井场内排砂管线提升为9 9 5/5/8 8套管、承压套管、承压7MPa7MPa、法兰连接、法兰连接；管线直通末端安管线直通末端安装应急泄压破裂盘装应急泄压破裂盘集中监控系统集中监控系统集出口返出流体监测和地面设备监控为一体集出口返出流体监测和地

3、面设备监控为一体井口安全控制技术井口安全控制技术液动式内控闸阀、一键式关断装置液动式内控闸阀、一键式关断装置标准、规范标准、规范修订修订气相钻井技术规范气相钻井技术规范和和气相钻井管理规范气相钻井管理规范起草起草联合作业安全管理规范联合作业安全管理规范、现场标准化管理规范现场标准化管理规范41.改进升级井口装置和排砂系统，提升了井口控制和应急处理能力。5p 17 1/2和12 1/4井眼井深大于500m，8 1/2及以下井眼选用7MPa以上旋转控制头；p 井场内排砂管线采用9 5/8套管、承压7MPa、直通、法兰连接；p 套管排砂管线直通末端安装破裂盘（2.0MPa），可实现紧急情况下泄压。A

4、D220-10.5/21单胶芯AD220-17.5/35双胶芯AD200-7.0/14一、气体钻井技术改进升级及新进展一、气体钻井技术改进升级及新进展（一）技术改进升级（一）技术改进升级 2. 研制配套了集返出流体监测和地面设备监控为一体的集中监控系统，为预防地面设备故障、井下复杂提供了有效依据。气体钻井集中监控系统6p 可对返出流体中可燃气体、硫化氢、湿度、钻井参数等进行实时监测和记录；p 对设备的运行状态进行实时监测，可实施远程紧急关断。工艺流程工艺流程视频监控视频监控设备监控设备监控燃爆监测燃爆监测钻井参数监测钻井参数监测一、气体钻井技术改进升级及新进展一、气体钻井技术改进升级及新进展具

5、体监测对象：装备参数监测空压机：空压机：转速、压力、温度等20个参数；增压机：增压机：转速、压力、温度等40个参数；膜制氮：膜制氮：压力、氮气流量及纯度等6个参数；雾化泵：雾化泵：转速、油压、油温、水温等20个参数；泄压装置：泄压装置：阀门开关状态1个参数。燃爆及钻井参数监测燃爆数据：燃爆数据：压力、气体温度和湿度、CH4含量、CO2含量、O2含量、全烃含量等10个参数；钻井参数：钻井参数：入口气体压力、温度、流量以及录井监测数据等。7一、气体钻井技术改进升级及新进展一、气体钻井技术改进升级及新进展3. 形成了紧急情况下井口安全控制技术，提高了发现油气显示后快速关井、放喷的能力。p 液动式内控

6、闸阀实现远程、快速开关。p 司钻房一键式应急关断按钮实现快速关断。8司钻房一键式应急关断装置双四通3#闸门、单四通7#闸门为液动阀一、气体钻井技术改进升级及新进展一、气体钻井技术改进升级及新进展p 规范井口控制程序，实现第一时间控制住井口。9发发: : 发出信号；发出信号；停停: : 停转盘或顶驱停转盘或顶驱（空钻人员观察并记录注气压力变化，并根据注入压力调节泄压（空钻人员观察并记录注气压力变化，并根据注入压力调节泄压撬体针阀开度或停止注气）；撬体针阀开度或停止注气）；开开- -关关: : 开启液动平板阀，开启液动平板阀，关闭环形防喷器；关闭环形防喷器；完成以上动作后，迅速报告值班干部，确认安

7、全的条件下再执行下步动作。完成以上动作后，迅速报告值班干部，确认安全的条件下再执行下步动作。提提: : 上提方钻杆（顶驱上提钻具调整接头位置）；上提方钻杆（顶驱上提钻具调整接头位置）；关关: : 关闭半封闸板防喷器；关闭半封闸板防喷器；看看: : 观察、记录立管和套管压力，并向队长或钻井工程师（技术员）及钻井监督、观察、记录立管和套管压力，并向队长或钻井工程师（技术员）及钻井监督、安全监督报告。安全监督报告。 气体钻井井口控制程序：“发、停、开-关、提、关、看”一、气体钻井技术改进升级及新进展一、气体钻井技术改进升级及新进展4. 修订完善了气体钻井技术规范、管理规范及标准化作业程序，提升了作业

8、过程风险识别和应急控制能力。10施工作业流程图及关键点识别一、气体钻井技术改进升级及新进展一、气体钻井技术改进升级及新进展1.初步形成了气体钻井无基坑系统。 解决了气体钻井降尘时水雾污染，储层氮气钻井时安全点火与沉砂矛盾等问题，为气体钻井清洁化生产提供保障。11 在提升气体钻井安全性的同时，为进一步拓展气体钻井应用范围，重点对清洁、低成本、储层气体钻井技术进行攻关，发展并形成了相应的配套技术，气体钻井技术水平进一步提升。一、气体钻井技术改进升级及新进展一、气体钻井技术改进升级及新进展一级除尘装置最大气处理量270m3/min、除尘率90%、最小处理颗粒10m二级除尘装置最大气处理量270m3/

9、min、除尘率93%、最小处理颗粒5m( (二二) )取得的新进展取得的新进展 12一、气体钻井技术改进升级及新进展一、气体钻井技术改进升级及新进展 进行了多口井现场试验，在威202H1-6井全井气体钻井段成功应用，分离分离后气体中颗粒物浓度低于国家环保标准（颗粒物排放浓度后气体中颗粒物浓度低于国家环保标准（颗粒物排放浓度150mg/m3），），实现了气体与粉尘的有效分离和清洁排放。实现了气体与粉尘的有效分离和清洁排放。 无基坑清洁化生产现场纯净气体排放纯净气体排放 常规降尘效果不佳，污染较大13一、气体钻井技术改进升级及新进展一、气体钻井技术改进升级及新进展2. 探索形成了一套易斜地层气体钻

10、井防斜打快钻井技术 通过防斜理论研究，建立了一套基于钻具组合、钻井参数优化为主的气体钻井防斜打快技术，支撑了长宁页岩气再提速。 在长宁H3-5井韩家店石牛栏易斜层段井斜得到有效控制，实现了该层段防斜打快的目标；气体钻井钻井周期同比泥浆钻井缩短610天。第一轮气体钻井第一轮气体钻井第二轮气体钻井第二轮气体钻井第三轮气体钻井第三轮气体钻井气体钻井防斜效果对比井号井段m进尺m行程钻速m/d机械钻速m/h长宁H2-71468.002022.90554.90160.849.03长宁H3-61600.482150.00549.52146.548.00长宁H3-51602.012252.00649.9019

11、6.949.56邻井泥浆钻井30502.73.5韩家店石牛栏气体钻井情况 3.出水、出油地层气体钻井技术取得新进展14p 在雾化、泡沫基液方面进行了探索，形成了抗油防塌基液配方；p 形成了针对不同出水量的间断、连续雾化（泡沫）钻井工艺及泡沫半衰期调控 方法；p 出水后气体钻井单井进尺757.13m，与前期相比提高了42.6%。一、气体钻井技术改进升级及新进展一、气体钻井技术改进升级及新进展15l 排砂四通改变了传统排砂方式，降低了安装难度，提高了稳定性；l 可辅助用于高产条件下的放喷，提升了放喷能力；l 安装在两套双闸板之间，满足中途测试、关井放喷的需要。4.初步形成了一套储层气体安全钻井技术

12、p 优化井口组合，提升了井控能力 在塔里木高压地层，采用旋转控制头+环形防喷器+双闸板防喷器+特殊排砂四通+双闸板防喷器+多功能四通的井口组合方式。一、气体钻井技术改进升级及新进展一、气体钻井技术改进升级及新进展16p 配备远程无线遥控关井装置、排砂管线阀门液动控制系统、预警及放喷点火联动系统等，提升了突发情况下的井口有效关断，以及快速放喷的能力。无线遥控关井装置阀门液动控制系统预警及防喷点火联动系统一、气体钻井技术改进升级及新进展一、气体钻井技术改进升级及新进展17p 在塔里木油田的支持下，形成了油钻杆完井技术。钻杆完井带压射孔 储层气体安全钻井工艺技术在塔里木迪北区块储层进行应用，在地层压

13、力近90MPa、气产量高达100万方/天的情况下安全实施！一、气体钻井技术改进升级及新进展一、气体钻井技术改进升级及新进展 18 针对大出水地层气体钻井生产时效低，中断循环后可能造成因井壁垮塌或沉砂引起的卡钻等井下复杂，充气钻井井底压力波动大、井控风险高等问题，发展了连续循环钻井技术。5. 初步形成一套连续循环钻井技术 连续循环钻井优势：l 提高窄密度窗口钻井成功率和安全性；l 有利于进一步提高欠平衡钻井的精细度、保障作业效果；l 改善大位移井、水平井井眼清洁条件、保护储层；l 降低携砂不畅、易垮塌井沉砂、掉块卡钻风险；l 提高充气钻井效率和安全性。一、气体钻井技术改进升级及新进展一、气体钻井

14、技术改进升级及新进展19 连续循环气体钻井装置：包括连续循环阀和地面控制系统。 连续循环阀通过地面控制系统实现正循环时侧循环自动关闭和密封，侧循环时正循环自动关闭和密封，随钻具一起入井。 地面控制系统包括执行装置、控制装置。其抗压和密封能力均高于泥浆钻井地面循环系统指标。 连续循环阀气、液密封压力：气、液密封压力：35/70MPa35/70MPa；抗拉、抗扭强度：抗拉、抗扭强度：4900kN4900kN、135.6kN.m135.6kN.m执行装置控制装置一、气体钻井技术改进升级及新进展一、气体钻井技术改进升级及新进展 自2012年12月以来，阀式连续循环钻井技术共进行现场应用14井次，在减小

15、接单根压力波动、避免井下复杂、延长气体钻井进尺、提高钻井时效和安全性等方面取得了显著效果。20一、气体钻井技术改进升级及新进展一、气体钻井技术改进升级及新进展连续循环钻井主要现场应用井情况 博孜101井四开13 1/8井眼，空气钻井中随着井深的增加沉砂逐渐增多，钻至3740m沉砂达30m，常规气体钻井无法继续实施钻进，且面临沉砂卡钻的风险。采用连续循环气体钻井技术，使得空气钻井作业得以恢复并持续钻进19天，延长气体钻井进尺1050m。空气钻井期间短起下探沉砂情况连续循环地面系统起钻井深m沉砂m374030377033.5379934.7391050.65410548.104319.6051.2

16、644255.074652105.9421一、气体钻井技术改进升级及新进展一、气体钻井技术改进升级及新进展一一气体钻井技术改进升级及新进展气体钻井技术改进升级及新进展22二二气体钻井技术应用成效气体钻井技术应用成效三三下步发展方向下步发展方向23二、气体钻井技术应用成效二、气体钻井技术应用成效 近年来，气体钻井技术应用井次和进尺有较大幅度的萎缩，年作业井数降低一半左右，进尺减少60%。 在有限的应用中，气体钻井任然在相国寺储气库、下川东明月峡、长宁威远等构造治漏提速，博孜构造提速，塔里木迪北、四川大塔场油气开发等方面取得了显著成效。p 治理井漏相国寺构造 相储寺构造在须家河嘉陵江井段泥浆钻井井

17、漏严重，泥浆钻井常出现井漏失返。2012年至今采用气体钻井治理井漏7口井，均顺利钻达设计层段，其中相储16、相储4、相储6、相储3井同比邻井泥浆钻井单井节约泥浆漏失量1万方以上。24泥浆钻井泥浆钻井气体钻井气体钻井二、气体钻井技术应用成效二、气体钻井技术应用成效 同时，同比邻井泥浆钻井，缩短周期23天以上。尤其在相储8井二开泥浆钻井在50337.03m出现恶性井漏，堵漏13天无效，漏失泥浆3979m3，采用空气/雾化钻井，用时7d顺利钻至固井井深520m，有效避免了泥浆钻井井漏无法实施的难题。25二、气体钻井技术应用成效二、气体钻井技术应用成效 针对邻井月5井嘉陵江层位发生恶性井漏的难题，该井

18、311.2mm井眼采用充气钻井技术，用时12天顺利从486.7m钻达固井井深1448m，同比邻井月5井节约周期41天，减少钻井液漏失1.1万方。26p 治漏提速月005-H1井二、气体钻井技术应用成效二、气体钻井技术应用成效27p 治漏提速长宁页岩气 长宁页岩气实施批量化钻井以来，完成气体钻井13井次，取得了明显的治漏提速效果。l表层（嘉陵江飞仙关）治漏6井次，进尺2107m，单井进尺351.17m，单井平均周期2.61天，平均机械钻速8.71m/h，行程钻速131.53m/d，有效治理井漏。井号井号井段井段m m进尺进尺m m机械钻速机械钻速m/hm/h行程钻速行程钻速m/dm/d周期周期d

19、 d长宁长宁H6-1H6-10 03403403403406.746.7498.2698.263.223.22长宁长宁H6-2H6-20 036336336336310.3210.32142.35142.352.392.39长宁长宁H6-3H6-30 033833833833811.5211.52142.02142.022.192.19长宁长宁H6-4H6-40 03743743743746.996.99107.78107.783.303.30长宁长宁H6-5H6-50 03533533533538.368.36134.22134.222.382.38长宁长宁H6-6H6-60 0339339

20、3393398.378.37164.56164.562.172.17合计合计210721078.718.71131.53131.532.612.61二、气体钻井技术应用成效二、气体钻井技术应用成效28l在韩家店石牛栏井段提速应用实施7井次，进尺4168.50m，平均机械钻速8.73m/h，行程钻速162.01m/d。单井气体钻井周期缩短到4天左右，相比同层位直井段泥浆钻井节约周期610天。井号井号井段井段m m层位层位进尺进尺m m机械钻速机械钻速m/hm/h行程钻速行程钻速m/dm/d长宁长宁H3-6H3-61600.481600.482150.002150.00韩家店石牛栏韩家店石牛栏54

21、9.52549.528.008.00146.54146.54长宁长宁H2-7H2-71468.001468.002022.902022.90韩家店龙马溪韩家店龙马溪554.90554.909.039.03160.84160.84长宁长宁H3-5H3-51602.011602.012252.002252.00韩家店韩家店龙马溪龙马溪649.90649.909.569.56196.94196.94长宁长宁H6-1H6-11497.001497.002085.002085.00韩家店韩家店龙马溪龙马溪588.00588.006.966.96144.83144.83长宁长宁H6-6H6-61501.0

22、01501.002081.002081.00韩家店韩家店龙马溪龙马溪580.00580.006.866.86114.62114.62长宁长宁H2-6H2-61477.001477.002071.002071.00韩家店龙马溪韩家店龙马溪594.00594.0010.0410.04189.78189.78长宁长宁H3-4H3-41605.821605.822258.002258.00韩家店韩家店龙马溪龙马溪652.18652.1810.6510.65210.38210.38合计合计4168.504168.508.738.73162.01162.01二、气体钻井技术应用成效二、气体钻井技术应用成效

23、29 塔里木博孜构造砾石层厚、钻速慢、周期长，在431.8mm、333.4mm井眼开展空气钻井作业2口井4井次，进尺3639.59m。p 提高钻速博孜构造井号井眼尺寸mm层位介质井段m进尺m机械钻速m/h博孜101井431.8库车组空气2502360211004.46333.4库车组康村组空气3602465210504.22博孜102井431.8库车组空气250335029994.41333.4库车组康村组空气35023992.59490.594.01博孜构造气体钻井统计l 显著提高机械钻速。同泥浆钻井，钻速分别提高3.8倍、4.3倍；二、气体钻井技术应用成效二、气体钻井技术应用成效30 塔里

24、木博孜构造砾石层厚、钻速慢、周期长，在431.8mm、333.4mm井眼开展空气钻井作业2口井4井次，进尺3639.59m。p 提高钻速博孜构造431.8mm井眼机械钻速对比333.4mm井眼机械钻速对比l 显著提高机械钻速。同泥浆钻井，钻速分别提高3.8倍、4.3倍；二、气体钻井技术应用成效二、气体钻井技术应用成效31l 显著提高机械钻速。同泥浆钻井，钻速分别提高3.8倍、4.3倍；l 大幅缩短钻井周期。博孜101井采用空气钻井两开总进尺2150m，用时49天；同比博孜1井泥浆钻井节省119天。 塔里木博孜构造砾石层厚、钻速慢、周期长，在431.8mm、333.4mm井眼开展空气钻井作业2口

25、井4井次，进尺3639.59m。空气钻井井段空气钻井井段25024652m25024652m钻井周期：钻井周期：4949天天泥浆钻井井段泥浆钻井井段247624764644m4644m钻井周期：钻井周期：168168天天二、气体钻井技术应用成效二、气体钻井技术应用成效32 塔里木迪北区块塔里木迪北区块阿合组属于高压低孔低渗储层(0.0141.210-3m2)，井深4800m左右，地层压力高达90MPa。 该地区已钻5口井，最高获气14.14104m3/d（依南2井）。p 储层开发塔里木迪北构造井 号层 位合计油产量(t/d)合计气产量(104m3/d)合计水产量(m3/d)测试层数(层)依南2

26、井阿合组0.00114.140.704依南2C井阿合组2.436.6501依南5井阿合组0.005003依南4井阿合组0少量0.894迪西1井邻井泥浆钻井测试产量情况二、气体钻井技术应用成效二、气体钻井技术应用成效33 为避免储层液相伤害，获取地层原始产能，2011年以来实施了4井次的氮气钻井作业，取得重大勘探突破。井井 号号井别井别井眼尺井眼尺寸寸mmmm地地 层层井井 段段进进 尺尺m m测试测试产量产量（万方（万方/ /天）天）始深始深m m终深终深m m迪西迪西1 1井井预探井预探井215.9215.9阿合组阿合组4708.54708.54811.38 4811.38 102.88 1

27、02.88 气气81.381.3万方万方/ /天天油油100.8100.8方方/ /天天149.2149.2阿合组阿合组4880.10 4880.10 5000.00 5000.00 119.90 119.90 迪北迪北104104井井评价井评价井168.3168.3阿合组阿合组4768.00 4768.00 4794.81 4794.81 26.81 26.81 气气4848万方万方/ /天天油油4848方方/ /天天二、气体钻井技术应用成效二、气体钻井技术应用成效34 迪西1井在四开215.9mm井眼47084811m井段(气量57.19万方/天、产油58.3方/天)、五开149.2mm井

28、眼48785000m井段(气量24.11万方/天、产油42.5方/天)开展了氮气钻井作业，两层共获测试气量81.3万方/天、产油100.8方/天。由于环空带压被迫转换成泥浆完井，在泥浆压井酸化改造后，日产气12万方/天、油7.5方/天，分别同比下降85%、93%。 日产油对比日产油对比日产气对比日产气对比二、气体钻井技术应用成效二、气体钻井技术应用成效35 迪北104井在阿合组168.3mm井眼4768.004784.81m储层段采用氮气钻井获得日产天然气48万方/天，产油48方/天，并首次采用油钻杆完井，实现了高压高产井全过程欠平衡氮气钻完井。钻遇高产时放喷点火钻遇高产时放喷点火二、气体钻井

29、技术应用成效二、气体钻井技术应用成效36 华油大塔构造沙一储层埋深14001500m，属低压低渗储层（地层压力系数0.90、孔隙度513%、渗透率0.11.5mD），常规钻井获产低（0.30.5104m3/d）,经济效益差。井井 号号套套 压（压（Mpa）油油 压（压（Mpa）产气量产气量 （万（万M3）塔塔1 1井井2.92.92.22.20.380.38塔塔1H1H井组井组4.74.74.54.50.820.82塔塔5 5井井2.82.82.12.10.410.41塔浅塔浅1212井井1.41.42 20.060.06塔塔1313井井3.43.42.12.10.280.28塔新塔新7 7井

30、井4.04.02.72.70.160.16塔塔2929井组井组3.33.32 21.301.30p 储层开发四川大塔场构造二、气体钻井技术应用成效二、气体钻井技术应用成效37 为保护和提高储层产量，该构造大斜度井应用氮气钻井与完井技术，取得了显著成效，目前该技术已成为大塔场构造开发的核心技术。l 215.9mm井眼泥浆完成定向造斜（井斜7080）至储层顶部，下套管。l 储层大斜度井段采用氮气钻进，应用双扶正器+PDC钻头的稳斜钻具组合，有效延长储层砂体暴露井段。l 氮气钻完储层段并预留20m口袋后，采用不压井裸眼下筛管完井投产。井身结构井身结构稳斜钻具组合稳斜钻具组合筛管完井工具筛管完井工具二、气体钻井技术应用成效二、气体钻井技术应用成效38 2009年至今，该构造已完成30余口氮气钻大斜度井，平均单井获气3.25104m3/d，是常规钻井产气量6倍以上。氮气钻完井与常规钻完井获气量对比氮气钻完井与常规钻完井获气量对比近年氮气钻完井获产情况近年氮气钻完井获产情况井号井号起止井段起止井段进尺进尺m m试气情况试气情况 万方万方/ /天天 塔19H-11857-1968.67111.67无阻流量无阻流量4.044.04塔23H-21895-2213.78318.781.041.04塔26-11