川东北元坝陆相空气钻井安全风险评价

气体钻井技术在川东北地区应用难点分析【摘要】川东北地区井身结构复杂，上部井眼尺寸大，岩石可钻性差，常规钻井液钻井机械钻速低，钻井周期长，为了解决这一问题，在川东北地区推广应用了气体钻井技术。

本文对在川东北地区应用气体钻井技术中遇到的难点进行了分析。

【关键词】气体钻井技术；川东北；机械钻速；应用；难点分析川东北地区天然气资源丰富，已获重大突破，勘探、开发规模随之迅速扩大。

其地质条件十分复杂：目的层埋藏深；岩石可钻性差；地层倾角大并存在各向异性的高地应力；孔隙、裂缝、溶洞发育；井下存在多个压力体系且差异悬殊。

钻井施工难度大、风险大、周期长、成本高，作业中经常出现井漏、井喷、井塌、卡阻和硫化氢、二氧化碳气侵污染等问题。

面对复杂的地质环境和工程技术难题，积极推广应用先进的工艺技术，尤其是为了提高川东北地区钻井速度，积极推广应用了气体钻井技术。

1 气体钻井技术根据川东北具体情况，在川东北应用了空气钻井、空气（雾化）泡沫钻井、氮气钻井技术。

1.1 空气钻井：利用空气压缩机从大气中吸入空气，经压缩后通过立管注入井内（根据注入压力的情况和空气压缩机的额定压力，必要时需要通过增压机注入），将钻头破碎地层产生的钻屑循环出来，经过排砂管线到岩屑排放池。

主要设备有井口导流的旋转控制头，空气压缩机，增压机，燃爆监测装置。

1.2 空气（雾化）泡沫钻井：将空气压缩机注入的空气和雾化泵注入的泡沫液（或水）在地面管汇混合后经立管注入井内，将钻头破碎地层产生的钻屑循环出来，经过排砂管线到岩屑排放池，泡沫液经过除尘、消泡后可循环使用。

主要设备有井口导流的旋转控制头，空气压缩机，增压机，雾化泵。

1.3 氮气钻井：空气压缩机从大气中吸入空气，经过膜分离制氮设备将空气中的氧气、水蒸汽等分离掉以后，进入增压机增压后注入井内，将钻头破碎地层产生的钻屑循环出来，经过排砂管线到岩屑排放池。

主要的设备有井口导流的旋转控制头，空气压缩机，膜分离制氮设备，增压机。

Ｂ 井壁稳定 问题 ． 块元坝 ２ ２井区长兴组礁后浅滩构造。 元坝 １ ０井导眼段地层为剑门关组 ， 岩性 以棕红色泥岩和青灰 ２ 元 坝区块大井眼泡沫钻井技术的应用 ． 色 砂岩 互 层 为主 ， 泥质 含 量 高 ， 在 一定 程 度 的水 化 不 稳定 因素 。 存 元坝 １ Ｏ井导眼钻头直径 为 ６ ０４ ｍ， ６． ａ ｒ 套管设计 下深 ７０ ０ ｍ。 根据邻井资料 ，井深 ２ ０ ２ ０ 处存在 不稳定地层 ，易坍塌掉 ４ｍ￣ ７ ｍ ２０ ０ ９年 １ 月 ２ １ ７日开始采用泥浆钻进 ，２月 ３日钻进至井深 ３ ｍ， １ ０ 安 装 井 口 ，准 备导 眼 钻 进 。２ ０ ０ ９年 １ ２月 ５ 日 ８ ｏ ： ０时 采 用 空气 块。因此 ，对泡沫配方进行 了及时调 整 ，加大井壁稳定剂和防塌 钻进行举液 、干燥井眼 ，至 ２ ： ０时排沙 口排 出气体潮 湿，钻头 剂的有效浓度 ，效果显著 ，虽然后期出现轻微的掉块现 象，但钻 ２３ 下放不到底 ，判断井底仍有部 分泥浆不能举出，决定转为空气泡 井过程 中井壁较为稳定 ，起下钻顺利 ，未 出现划眼等复杂情况。 Ｃ ．消泡 问题 沫钻井。１ ２月 ６日 １ ０开始泡沫钻进 ，气量 １ ５ｎ／ ｉ ，泡沫 ：０ ０ ｉ’ ｎ ａ ｒ 泡沫完成携 带任务返到泥 浆池后 ，由于稳定性较好 ，泡沫大 基液排量 １０ ／ ｎ ８ Ｌｍｉ ，排砂 口排 出大量泥糊 状泥 浆、泡沫混合物 ， 量堆积 在泥浆池 ，长时间不破裂 ，需要较大的泥浆池来盛放堆积 判断泡沫举液成 功，至 １ １ 排砂 口排出致密泡沫，返砂正常 ， ：５ 开 始正常钻进。至井深 １７ ２ ｍ，钻遇红泥岩地层 ，排砂 口泡沫量 急剧 的泡沫，否则既影响现场 的正常作业 ，又给环保带来 了压力。尤 ０井 ，导眼尺寸大 ，泡沫排量 高，如果不采用消泡措 减少 ， 长时间内只有气体喷 出， 取样 口泡沫质量较差 ， 砂量减少。 其是元坝 １ 施， 将会对泥浆池容量提出较高的要求 ，同时泡沫基液配置量 大， 将泡沫基液排量增加至 ２ ０ ／ ｎ ０ ｍＬｍｉ ，并适 当调整泡沫配方 ，提高 处理 剂消耗多。 采用 Ｈ ３ ０型消泡器后 ， Ｘ一５ 泡沫量大幅度 降低 ， 消 基液粘度 ，循环 ５ ｎ后 ，排砂 口返出致密泡沫 ，携岩正常。 ｍｉ 泡后的基液能够及时回收再利用 ，不但减轻 了泥浆池 的负担 ，而 钻至井深 ２ ２ 将 空气排量增加至 １５ ／ ｉ， ３ ｍ， ４ ｒ ｎ 基液排量增 ｍ ａ 且大幅度降低 了基液配置量和材料的消耗 。泡沫钻井进尺 ６ ３ ７ ｍ， 加到 ２ ０ｍＬｍｉ ，以提高携 岩效果 ；钻至井深 ５２ ２ ／ ｎ ２ｍ，井壁 出现 仅使用清水 配置基液 ４ ０ ，其余全部使用消泡后 的污水 ，达到 ０ ｍ 轻微掉块 ，取样 口取 出岩屑红泥岩 、砂岩混杂，并 出现蹩钻 、跳 了泡沫基液循环利用 目的，效果显著 。元坝 ｌ ０井使用的泡沫钻井 钻等现 象。将泡沫配 方进一步调整 ，并将空气排量增至 １５ｍ ７ ／ 液 ，泡沫均匀、致密、质量好 ，具 有较好的携岩携水能力 ，有效 ｍｉ，泡沫基液排量增至 ３ ０ ３ ０ｍＬｍｉ，携岩效果较好 ，钻时 ｎ ２～４ ／ ｎ 解决了空气钻井 出水后 的岩屑携带问题 ，大大缩短 了川东北上部 加快。１ ２月 ｌ ３日 １：０ １ ０顺利钻至井深 ７ ３ 后开始循环 ，持续 ０ｍ 地层 施 工 周 期。 ３ ｍｉ ，砂量减 少，１：３ ０ ｎ后 １ ０停止循环导眼完成 。 由中原 钻 井 工程 技 术研 究 院开 发 的新 型 泡 沫钻 井 液在 元 坝 １ ０ ＨＸ．５ ３ ０型消泡器接在排砂管出 口，供风量 ３ ｉ，消泡 ５ ／ ｎ ｎ ａ Ｉ ｒ 井应用成功 ，标志着空气泡沫钻 井技术研 究取得了重大突破 。 效果显著 ，致密 的泡沫经过消泡器后呈流态喷出，消泡后的泡沫 ４ ．结 论 及 建 议 基液达 到了回收再利用 目的。整个泡沫钻 井过程共配置泡沫基液 元坝 １ ０井泡沫钻进应用表明， 针对川东北地层特点研究的泡 ２ ３ ｍ 中仅在泡沫钻井起始阶段使用清水 ４ ０ ，其余全部 ６ ０ ，其 ０ ｍ 沫 配方具有较强的携带和防塌性能 ，可满足川东北上部地层空气 使用回收的泡沫基液 ，因此大大减少了发泡剂 、稳泡剂及井壁稳 定 剂等处理剂 的消耗 ，并减少 了后续的污水处理量 ，大幅度降低 钻 井钻遇水层以及大尺寸井眼携水 、携岩的泡沫钻井需求 ｉ根据 地层岩性 、钻时等情况 ，及时调整基液配方和钻井参数 ，在 元坝 了钻井成本 ，并减轻 了环保压力。 Ｏ井导眼钻进中，携岩较好 ，井壁稳定 ，起下钻顺利 ，取得了良 元坝 １ ０井泡沫钻井时间为 ２ ０ ０ ９年 １ ２月 ６日 １ ０ ～ ０ ９年 １ ： ０２０ 好的应用效 果。 元坝 ２ ３井是继元坝 １ ２ ０井成功应用泡沫钻井以来 １ ２月 １ ３日 ｌ： ０ 历日 ７ ． １ ３ ， 寸１８５小时， 施工井段 ２ ． ７２６ ｍ， ９２ ０ ．３ 进 ．

ICS75.020 E13备案号：Q/SH川东北空气钻井技术规范Technical Specification of air drilling in the northeast of Sichuan中国石油化工集团公司 发布前言本标准的附录A、附录B为规范性附录。

本标准由中国石油化工股份有限公司科技开发部提出。

本标准由中国石油化工集团公司油田企业经营管理部归口。

本标准起草单位：胜利石油管理局钻井工艺研究院、中石化西部石油工程技术服务管理中心。

本标准主要起草人：陈永明、燕修良、杨玉坤、周鲲。

川东北空气钻井技术规范1 范围本标准规定了空气钻井、空气雾化钻井的设计、设备配置与实施要求。

本标准适用于川东北空气钻井和空气雾化钻井作业，南方其它地区可参照执行。

2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

SY／T 6426—2005钻井井控技术规程Q／SH 0034—2006空气钻井安全技术规范3术语与定义下列术语和定义适用于本标准。

3.1过胶芯起下钻stripping指管具的浮重大于井口压力作用于管具的上项力，使用旋转控制头或旋转防喷器的胶芯密封井口，起下管具的作业。

3.2排液unloading用空气替换井内液体的作业。

3.3泥环mud ring ．指空气、雾化钻井中，在有水润湿的条件下，在气体速度最小的环形空间所堆积的岩屑。

3.4主喷管primaryjet指安装在排屑管中并与空气压缩机相连的细管，当压缩空气通过时，由于射吸作用在排屑管中产生局部真空，从而便于井中的气体安全吸出。

4工程地质设计要求4.1 应对空气钻井井段的地层进行井壁力学稳定性和化学稳定性分析。

4.2提供分层地层压力系数、地表温度和地温梯度。

井漏风险灰色评价方法及其在元坝气田的应用井漏是石油开采过程中显著的风险之一，它可能会导致油气的泄露、井口爆炸、环境污染等严重后果。

灰色评价方法是一种定量评价方法，在井漏的风险评估中具有一定的应用前景。

本文将介绍井漏风险的灰色评价方法及其在元坝气田的应用情况。

一、井漏风险评价的灰色评价方法灰色评价是指在评价对象的数据相对缺乏的情况下，将某些模糊指标转换为数值，从而实现定量评价的一种方法。

井漏的灰色评价方法主要包括以下几个步骤：1. 第一步，建立指标体系。

井漏的风险评估指标主要包括井口压力、井深度、地质情况、设备状况等多个方面。

2. 第二步，量化指标。

灰色评价方法需要将指标量化为数值，以便于计算分析。

例如，井口压力可以根据设计参数和实测数据进行量化。

3. 第三步，计算权重。

井漏风险评估指标之间存在差异性和重要性，需要计算不同指标的权重，以建立权重系数矩阵。

4. 第四步，计算综合评价分值。

将每一项指标进行加权平均，得到综合评价分数，用于评价井漏的风险等级。

二、井漏灰评的应用实践本文提到的灰色评价方法在元坝气田的井漏风险评估中得到了应用实践。

元坝气田是中国西南部的一个大型气田，开发历史悠久，但井漏风险评估仍未能得到有效的解决。

利用灰色评价方法，按照井深度、井口压力、井身规格和地质情况等指标，对元坝气田的井漏风险进行评估。

结果显示出元坝气田的井漏风险相对较低，但仍有一定的安全隐患，需要加强监测和管理。

三、结论灰色评价方法在井漏风险评估中具有广泛的应用前景。

在实际应用中，应根据不同气田的地质情况和现有设备状况等因素，合理地选取指标，建立客观的评价标准，以提高井漏风险评估的准确性和科学性。

在井漏风险评估中，灰色评价方法的应用较为灵活，能够根据具体情况的不同进行灵活的调整和修正，还可以结合其他评估方法进行补充，进一步提高评估的可靠性。

但同时也需要注意，灰色评价方法的使用依赖于大量的样本数据，因此需要采集充分的数据，确保评价结果的可靠性和精确性。