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        空氣鉆井技術(shù)在寧213井的應(yīng)用

        2020-12-28 15:09:13涂增文徐新樂吳樂平安偉李金濤
        中國化工貿(mào)易·中旬刊 2020年6期

        涂增文 徐新樂 吳樂平 安偉 李金濤

        摘 要:長寧頁巖氣區(qū)塊表層受長期風化剝蝕影響嚴重,孔隙、裂縫、溶洞發(fā)育,普遍存在井漏復(fù)雜甚至出口失返,處理復(fù)雜損失時間長,且易造成較嚴重的環(huán)境污染。為了提高鉆井速度、縮短鉆井周期、加快開發(fā)進程,在寧213井17-180m井段使用了空氣鉆井。本文分析了寧213井進行空氣鉆井的可行性。詳細介紹了寧213井空氣鉆井的施工情況。并對空氣鉆井的效果進行了評價。寧213井空氣鉆井結(jié)果表明,采用空氣鉆井未能在寧213平臺達到提高鉆井速度、縮短鉆井周期、加快開發(fā)進程的預(yù)期目的。

        關(guān)鍵詞:空氣鉆井;長寧區(qū)塊;頁巖氣;寧213井

        1 國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀

        我國空氣鉆井技術(shù)幾乎與國外同時起步,但發(fā)展較慢,經(jīng)歷了早期探索階段(20世紀50~70年代),起步階段(上世紀80年代末~2004年),發(fā)展階段(2005~今)。2005年以后四川盆地氣體鉆井的迅速發(fā)展,氣體鉆井顯現(xiàn)了革命性技術(shù)進步的特點。通過國家“863”項目的研究,我國氣體鉆井技術(shù)與裝備減縮小了與國外的差距,達到了世界較先進的水平。4項主體技術(shù)、9項配套系列技術(shù)在川渝、新疆、吉林等地區(qū)實現(xiàn)了規(guī)?;瘧?yīng)用。

        2 空氣鉆井施工

        2.1 空氣鉆井井段

        寧213井空氣鉆井使用井段17.0m-180.0m,鉆遇地層為雷口坡組、嘉陵江組(該井地層缺失自流井組、須家河組)。進尺166.7m,占全井設(shè)計井深的5.84%(全井設(shè)計井深2790m)。

        空氣鉆井參數(shù)為:鉆壓40~80kN,轉(zhuǎn)速60~80r/min,排量160~240m3/min,立壓1.9~2.3MPa。二開井段由于地層出水嚴重,無法實施空氣鉆井,轉(zhuǎn)換為清水鉆進。

        2.2 空氣鉆井施工工序

        ①氣體設(shè)備、管匯及相關(guān)配件到井后現(xiàn)場安裝,所有氣體鉆井設(shè)備及管匯試壓,試壓標準按照設(shè)計進行,高壓試壓至12MPa,低壓試壓至2.5MPa試壓合格;②組合鉆具??諝忏@井與常規(guī)鉆井液鉆井所要求的鉆具組合基本相似。在近鉆頭上安裝一個止回閥;③氣舉排液??諝忏@井前,采用充氣排液法把井筒內(nèi)的鉆井液舉升至地面;④吹干井筒。氣舉排液結(jié)束后,開動壓縮機吹干井筒;⑤試鉆。正式鉆進前,控制機械鉆速進行試鉆,探索優(yōu)化適合當前地層的鉆進參數(shù)。試鉆進2-3m,必須確定返砂正常、干燥,再進行正常鉆進。以立壓2.0MPa,扭矩30kN·m作為基準判斷井下鉆進情況;⑥空氣鉆進。鉆進時,要求送鉆均勻,并注意立壓及井下情況,發(fā)現(xiàn)立壓、扭矩變化,整跳鉆嚴重,上提遇卡等井下異?,F(xiàn)象時,應(yīng)立即停鉆,活動鉆具,循環(huán)觀察,及時處理;⑦接單根及起鉆。起鉆或接單根前必須進行充分循環(huán),循環(huán)時間長短取決于井下情況,具體應(yīng)觀察排砂管線出門;⑧每鉆進50-100m進行測斜,及時調(diào)整鉆井參數(shù),保證井身質(zhì)量符合設(shè)計要求。二開完鉆必須測多點。

        2.3 鉆頭使用情況

        寧213井空氣鉆井井段其地層巖性主要為灰?guī)r,巖石硬度大、研磨性強,地層可鉆性差,跳鉆嚴重。根據(jù)該井地層特點結(jié)合臨井情況,寧213井選用了江漢26SKG515CGK

        鉆頭。該井空氣鉆井共使用鉆頭1只,鉆頭的使用情況見下表1。

        2.4 井斜控制

        寧213井空氣鉆井的鉆具組合采用大鉆挺塔式防斜鉆具組合:φ660.4mm牙輪鉆頭+浮閥+φ244.5mm無磁鉆鋌x1+φ228.6mm鉆挺x1+φ203.2mm鉆挺x1+減震器+φ165mm螺紋鉆挺x4+φ127mm鉆桿??諝忏@井過程中,每鉆進約100m進行測斜,根據(jù)所測井斜情況調(diào)整鉆壓。施工井段最大井斜角出現(xiàn)在井深149m,井斜角為0.34°,其余測點井斜角都在0.4°以下,且變化均勻,井身質(zhì)量合格。

        3 空氣鉆井技術(shù)的優(yōu)點

        空氣鉆井技術(shù)作為一項新技術(shù),具有以下優(yōu)點:①空氣鉆井可以大幅度提高鉆井速度,縮短建井周期,降低鉆井成本。空氣鉆井的沖擊式破碎,更有利于提高硬地層鉆速,因為強研磨性硬地層,沖擊式破碎的效率比剪切式高,破巖工具磨損小。在美國、加拿大,更多地采用空氣鉆井的空氣錘和錘擊鉆頭,可以空氣鉆井井底清巖效率高,巖屑不會水化黏結(jié)而泥包鉆頭或在井底形成滲濾性泥餅而被黏附,因此不會因為巖屑重復(fù)破碎而嚴重影響鉆速;②空氣鉆井利于高陡易斜構(gòu)造防斜打快。更大幅度提高鉆速;③空氣鉆井在克服嚴重井漏、惡性井漏方面有著不可替代的優(yōu)勢,這一點已為國外多年的空氣鉆井實踐所證明;④在油氣勘探開發(fā)中,用空氣鉆井技術(shù)打開產(chǎn)層,可以有效地保護產(chǎn)層,提高勘探中發(fā)現(xiàn)的成功率和評價的準確性,提高開發(fā)中的單井產(chǎn)能和最終采收率,這是近10年國外空氣鉆井發(fā)展的熱點之一。

        4 寧213井概況

        寧213井位于長寧背斜構(gòu)造,四川盆地的川南褶皺帶與婁山斷褶帶的交界部位,因此形成了具多組構(gòu)造形跡的復(fù)雜組合。工區(qū)北鄰蓮花寺老翁場構(gòu)造,南接柏楊林--大寨背斜構(gòu)造,西為賈村溪構(gòu)造,東隔鳳凰山向斜與高木頂構(gòu)造相望。長寧背斜核部出露寒武系、志留系地層,兩翼為二疊系--三疊系地層。目的層為龍馬溪組,巖性為灰色、黑色頁巖。

        5 空氣鉆井技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用情況

        施工過程:

        烘干導管、空氣掃塞,氣量120m3/min,氣壓1.9MPa。鉆至井深20m時(鉆頭出導管,進入新地層3m處),氣體漏失,無砂樣返出,少部分氣體返出,氣壓沒有變化。扭矩無大的波動。撈砂口處有少量干灰返出,無明顯大顆粒巖屑。平均鉆時60min/m。

        井深52.25m,扭矩波動增大,出灰量變小,壓力無變化。提起鉆具循環(huán),氣量增至160m3/min,觀察無變化;鉆進逐漸正常,出灰量變小。井深52-53m鉆時較快,6-7min/m,扭矩波動較大,憋停頂驅(qū),但氣壓力無變化,維持在1.9MPa。判斷鉆遇裂縫或溶洞,井壁不規(guī)則,地層漏失。

        井深72m,準備接單根時上提鉆具58m時遇阻,開氣200m3/min無氣體返出,氣壓平穩(wěn)1.95MPa。長時間循環(huán)解卡,至4:00接單根正常鉆進。

        空氣鉆進井深至84m時,撈砂口返出氣體潮濕,且有不明顯液滴,但氣壓平穩(wěn),扭矩波動不大,井下多處溶洞或裂縫漏失,伴有地表水深入。鉆至井深99-102出現(xiàn)快鉆時,10-15min/m,撈砂口無水滴出現(xiàn),上提鉆具遇阻。反復(fù)活動鉆具14日15時起鉆,檢查鉆具和鉆頭出現(xiàn)泥包,地層出水。

        井深104m,經(jīng)鉆井公司研究決定,注入水泥,封堵出水層。空氣掃塞井段61-91m,92-104m井段水泥封堵失敗,且空氣掃塞過程中一直伴有水滴返出。

        井深128m時,再次注入水泥封堵漏層與水層。水泥塞段77-128m,掃塞過程無巖屑返出,且返出氣體潮濕。井深至136m時,鉆具上提遇阻,倒劃上提鉆具,扭矩波動較大。經(jīng)鉆井公司研究決定,起鉆下自制打撈沉砂工具打撈沉砂。

        136m-180m井段空氣鉆進,氣量120m3/min,氣壓1.9MPa,少量氣體返出,但無巖屑返出,且潮濕有水滴。每鉆進10-15m下打撈工具,撈沉砂。

        6 結(jié)論

        ①實鉆證明寧213井表層鉆進不適合使用空氣鉆進。本井空氣鉆進過程中鉆遇溶洞、裂縫繁育地層,大部分氣量漏失,上返氣量較小,且無砂樣返出,對井下可能出現(xiàn)的復(fù)雜情況無法識別和判斷;②寧213井井下多處漏失,伴有地層出水。鉆進過程中多次發(fā)生鉆頭嚴重泥包,扭矩大上提下放鉆具困難的情況,鉆進難度大。井底巖屑無法返出,只能使用鉆井隊自制打撈沉砂工具打撈井底沉砂。這體現(xiàn)出空氣鉆井自身的固有缺點,處理地層出水的能力差,是造成此次空氣鉆井施工未能達到鉆井提速目的的主要原因;③寧213井的空氣鉆井施工,為該地區(qū)高環(huán)保要求、井身質(zhì)量和機械鉆速之間的矛盾,提供了一種解決方案。一方面保證有效的進尺,控制了井斜,另一方面防止污染地下水源。因此,建議在具備條件的情況下,推廣應(yīng)用這一技術(shù)。

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