耿曉光，宋瑞宏，于成龍，趙德云，馬曉偉

（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院，黑龍江大慶163413）

氮氣鉆井儲層鉆進，不但可以杜絕燃爆，而且可以大幅提高機械鉆速，有利于發(fā)現(xiàn)和保護儲層。但氮氣鉆井設(shè)備成本高，而且運行費用昂貴。以井深1500m的6″井眼氮氣鉆井為例，需要氮氣量為60m3/min，需配套4套氮氣設(shè)備，估算日費用在20萬元以上，若井眼更大更深，則鉆井費用更高。如何降低氮氣鉆井成本，是氮氣鉆井規(guī)?；茝V和應(yīng)用的關(guān)鍵。因此本文提出了一種低成本儲層氮氣鉆井技術(shù)方案，有望大幅度降低氮氣鉆井成本。

1 氮氣鉆井優(yōu)勢

氮氣鉆井是指以氮氣為循環(huán)介質(zhì)、以提高機械鉆速、降低對儲層傷害為目的的鉆井工藝技術(shù)。該技術(shù)一般在油氣儲層應(yīng)用。

氮氣鉆井的優(yōu)勢：

（1）對儲層污染小，保護儲層效果好。

（2）井下作業(yè)安全性最好，不會造成燃爆事故。

（3）具有很高的機械鉆速。

氮氣鉆井的劣勢：

（1）需要空氣壓縮機、制氮設(shè)備、二次增壓設(shè)備以及相關(guān)管匯管線，設(shè)備投入大，運行成本高。

（2）由于需要設(shè)備多，運行成本高，很難同時多井施工或大規(guī)模推廣應(yīng)用。

2 降低氮氣鉆井成本的技術(shù)原理

為了降低氮氣鉆井成本，提出以下兩套方案。

2.1 高壓容器儲存氮氣方案

氮氣鉆井前，通過所需注氣量計算，給出目標(biāo)井氮氣鉆井井段所需的總氮氣量，根據(jù)需要擺放多個儲存氮氣的高壓容器，氮氣鉆井施工前應(yīng)用氮氣設(shè)備對壓力容器進行注氣，并與井眼聯(lián)結(jié)，例如1個10m3的壓力容器，30MPa壓力可儲存標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下2500m3的氮氣，如果需要60m3/min氣量的氮氣鉆井可用40min，可以根據(jù)現(xiàn)場需要確定壓力容器的數(shù)量。高壓容器如圖1所示。

圖1 高壓容器圖片

2.2 套管儲存氮氣方案

高壓容器現(xiàn)場擺放需要一定空間，且成本相對較高。為了追求氮氣鉆井更低成本，提出了一種成本更低、更快快捷的氮氣鉆井技術(shù)。考慮到技術(shù)套管和表層套管抗內(nèi)壓強度大，可以重復(fù)利用，可以使用技術(shù)套管或表層套管作為氮氣存儲容器，只需加工密封接頭和連接管線系統(tǒng)，費用更低，而且不影響技術(shù)套管和表層套管的正常應(yīng)用。例如應(yīng)用13-3/8″技術(shù)套管，長度10m套管容積為0.7m3，30MPa壓力可儲存標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下200m3的氮氣，100根技術(shù)套管，可儲存標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下20000m3的氮氣，如果需要60m3/min氮氣鉆井可用5h，氮氣鉆井每小時可鉆30m，完全能滿足中淺層氮氣儲層專打井需求。

3 低成本氮氣鉆井工藝流程

低成本氮氣鉆井工藝流程見圖2。高壓氮氣儲存罐利用管線系統(tǒng)與立管連接，高壓氮氣儲存罐出口安裝一個高壓球閥，氮氣鉆井時打開高壓球閥，高壓氮氣進入立管，流經(jīng)鉆頭，進入環(huán)空，攜帶巖屑返出地面。進氣管線與立管連接處安裝氣體流量測量裝置、調(diào)壓閥和控制閥，準(zhǔn)確計算進入井筒的氮氣流量，調(diào)壓閥根據(jù)需要的流量控制進氣量，進氣閥控制是否注氣，調(diào)壓閥和立管之間安裝一個泄壓閥。

圖2 低成本氮氣鉆井工藝流程

氮氣鉆進時，井口鉆桿接一個單向閥，同時底部鉆具也需要接一個單向閥。

（1）正常鉆進時，打開高壓氮氣儲存罐的高壓球閥和進氣閥，根據(jù)需要的氣量，調(diào)整調(diào)壓閥和設(shè)備閘閥，滿足氮氣鉆井所需氣量，關(guān)閉泄壓閥，即可進行正常氮氣鉆井。

（2）接單根時，關(guān)閉進氣閥，打開泄壓閥，把立管內(nèi)壓力泄掉，就可正常接單根，接單根結(jié)束后，關(guān)閉泄壓閥，打開進氣閥，正常鉆井。

（3）其他的鉆井工藝流程和常規(guī)氣體鉆井相同。

4 結(jié)論

（1）低成本氮氣鉆井方案能夠減少現(xiàn)場制氮設(shè)備的應(yīng)用數(shù)量，提高設(shè)備的利用率，降低氮氣鉆井成本。

（2）該技術(shù)可實現(xiàn)一套氮氣設(shè)備同時施工多井，有利于氮氣鉆井規(guī)?；瘧?yīng)用。

（3）該技術(shù)原理同樣適合于其他氣體鉆井技術(shù)。