雾化钻井解决空气钻井地层出水问题

雾化钻井解决空气钻井地层出水问题.ppt目录一、引言二、地层出水对携岩的影响三、雾化钻井携岩、携水机理四、雾化钻井现场应用五、结论一、引言

经过多年的发展和应用，空气钻井技术已经成为提高机械钻速，解决井漏，保护和发现油气层最有效的方法之一，在油气田勘探开发中发挥了积极作用。但是，采用空气钻井技术也具有一定的局限性。地层一旦出水，环空中粉尘和岩屑遇到地层水时相互结块，并粘附在井壁和钻具上，堵塞环空通道。如不及时采取措施，最终将导致卡钻或其它井下复杂。雾化钻井是在大排量的空气中连续泵入一定量的雾化液作为钻井循环介质，利用加入雾化液中的表面活性剂特有的降低表面张力、乳化分散、起泡、润湿等效应，增强空气流举升、携带钻屑能力，达到井眼净化的目的。

二、地层出水对携岩的影响地层出水形成岩屑团形成泥饼圈空气钻井过程中地层出水，导致钻屑相互结块，形成大的岩屑团。当岩屑团无法被空气带出井筒时便在井筒某处粘附聚集，形成泥饼圈。二、地层出水对携岩的影响岩屑团的形成在气体钻井过程中，当环空中有水存在时，液滴碰撞岩屑会形成一层水膜包裹岩屑。大尺寸岩屑上升速度慢，小尺寸岩屑上升速度快，大尺寸岩屑追上小尺寸岩屑，形成岩屑团。泥饼圈的形成

仅在岩屑表面产生一层水膜（非造浆、非水化），多个岩屑的聚集体在碰撞过程中有可能又分散开来，地层出水时对井眼净化影响不大。

对于造浆水化的泥质岩屑，水膜很快使岩屑成为泥团。小泥团撞上大泥团后粘结牢固，不会再分开。泥团越滚越大，直至沉落在某处形成泥饼圈，这种泥饼圈最容易在关节点处形成。

二、地层出水对携岩的影响三、雾化钻井携岩、携水机理乳化地层水、保持环空呈雾化稳态流

通过含有表面活性剂的雾化液，充分乳化少量的地层产出液，有效降低地层水的表面张力，增强气体的卷席作用，气流将液膜卷席呈颗粒状液滴进入气流中，井筒周围的环形液膜逐渐减薄，促使环雾流向雾状流转变，使整个循环系统气液固分布均匀。井眼循环畅通无阻，有利于空气流/雾化液使钻屑从井底快速返出，实现正常的雾化钻井。三、雾化钻井携岩、携水机理分散“岩屑团”，增强空气举升力雾化液特有的起泡、吸附、润湿反转等作用，将遇水粘结成的钻屑团和粘附井壁的钻屑分离开来，防止液滴聚集、钻屑堆积现象再度发生。这样可以大大增强空气流举屑、携水能力。四、雾化钻井现场应用2012年新疆油田公司在火北区块火北021井、火北022井实施了两口空气/雾化钻井。该区石炭系推覆体火成岩地层预测厚度达2360m，火成岩地层坚硬，可钻性差，机械钻速低。鉴于气体钻井技术在提高机械钻速方面具有较大的优势，在该区石炭系较稳定地层实施空气钻井。

火北022火北021四、雾化钻井现场应用火北地区空气钻井地层出水情况

火北021井311.2mm井眼自井深34m开始使用空气钻井，当空气钻进至井深207m时排沙口岩屑返出减少，继续钻至213m时不返岩屑，同时发现排砂口返出少量水。短提发现钻具本体上粘附有泥饼，增加气量至200m3/min，循环观察，排砂口返出岩屑呈“糊状”。空气钻井无法继续进行，现场研究决定转化为雾化钻井。

四、雾化钻井现场应用雾化钻井实施情况火北021井为两开井身结构，一开311.2mm井眼雾化钻井实施井段为213-1000m，二开215.9mm井眼空气钻进至1428m地层再次出水，于是又转化为雾化钻井。雾化钻进至井深2195m，出现井壁失稳，地质预测下部钻遇石炭系底部风化壳破裂带，考虑到下部井段安全钻进以及提速目标已实现，按设计主动转换为常规钻井液钻井方式，结束气体钻井。

四、雾化钻井现场应用雾化钻井实施情况根据空气钻井地层出水时返出的“糊状”岩屑分析，地层水与钻屑“粉尘”发生造浆反应，形成的泥饼环无法通过单纯的提高空气排量带出井筒。现场配制了加入有发泡剂、井壁稳定剂的雾化液，用于分散岩屑和地层产出液，使环空内气、液、固态物质呈雾态流，增强气流的举屑能力。现场雾化液注入排量为40L/min，空气排量120～150m3/min。建立循环后，注入的雾化液全部雾化，排砂口返出岩屑正常，说明雾化液清洗井筒及携岩效果良好。

四、雾化钻井现场应用雾化钻井效果钻头尺寸mm井段m进尺m时间机械钻速m/hr注气量m3/min注液量L/min钻压KN备注311.234～21317942.84.18150080空气213～1000787150.35.241504080-120雾化215.91000～1428428107.93.97120040-100空气1428～2195767130.35.891504080-140雾化火北021井石炭系推覆体地层一开雾化钻井施工井段213～1000m，进尺787m，平均机械钻速5.24m/hr；二开雾化钻井施工井段1428～2195m，进尺767m，平均机械钻速5.89m/hr。全井雾化钻井平均机械钻速5.54m/hr，是邻近相同地层常规钻井液钻井机械钻速（1.3m/hr）的4.26倍。五、结论根据实际应用对比分析，雾化钻井可获得与空气钻井相当的机械钻速，充分发挥了气基流体钻井技术在缩短钻井周期上的优势。气基流体钻井作业中，应及时发现复杂