空气钻井技术及应用51页PPT
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空气钻井的录井介绍一、空气钻井工艺简介1、纯气体钻井纯气体钻井一般使用两种气体做为载体:一是纯空气钻井,二是纯惰性气体钻井。
工艺要求:井底压力当量密度约为0-0.05g/cm3,环空返速要求最低为15m/s。
(1)纯空气钻井。
主要应用在提高非储层段的机械钻速和对付非储层段井漏上,钻遇油气层时井下着火和爆炸的可能性极大。
(2)纯惰性气体钻井。
有氮气钻井、天然气钻井、柴油机尾气钻井等方式。
惰性气体钻井一般应用在油气层段钻进中,目的是为了避免储层伤害,可及时、无遗漏的发现和评价油气层,提高单井油气产量和采收率。
2、充气钻井液钻井将空气或惰性气体和钻井液同时注入井内来降低流体液柱压力,形成以钻井液为连续相的钻井循环流体为载体。
工艺要求:密度可根据充气量来调节,其液柱井底压力当量密度为0.70-0.80g/cm3左右较为合适;环空返速在0.8-8.0m/s较为合适。
二、气体钻井设备1、气体注入设备气体注入设备主要有空压机、增压机、制氮车、液氮泵车、邻井天然气、柴油机尾气发生装置等。
2、液体注入设备目前,注入液体的设备一般采用雾化泵、水泥车和钻井泵。
3、压力控制系统由井口装置、节流管汇、放喷管线、排砂管线、岩屑取样器、点火装置、防回火装置等设备组成。
井口装置要求在标准井口的基础上,加安装旋转控制头或旋转防喷器,主要起三方面的作用,一是井眼环空与钻台之间的封隔;二是提供安全有效的压力控制;三将井眼返出流体导离井口。
气体钻井过程中一般不控制回压,井口始终敞开或控制的井口回压一般小于2MPa,旋转控制头需要承受的压力很小。
4、井下工具为了安全钻井,气体钻井需要在钻具上安装浮阀等特殊工具。
(1)浮阀,安装在钻头或井下动力钻具之上,一般安装2个,防止空气、钻屑倒流和钻头堵水眼。
(2)单流阀,配合旋塞阀使用,安装在钻杆顶部,主要是为了缩短接单根时的放气时间和注气时间,防止钻头埋砂等复杂情况的发生。
(3)蝶阀,功能与单流阀相同,其特点是可通过测井仪器,钻进过程中测井时不须起钻将其取出。
空气钻井的应用于发展气体钻井,作为一种新型钻井方法,是一种以空气、氮气为循环介质,用气体压缩机等设备作为增压装置,用旋转防喷器作为井口控制设备的一种欠平衡钻井工艺。
气体钻进主要有循环压耗低、带砂能力强且迅速、井眼净化好、防止井漏、减少环境污染、机械钻速高缩短建井周期、有利于发现和保护浅气层、减少了对地面环境的污染等优点。
其缺点是,使用区域受到限制,需要大量专用配套设备,钻井事故复杂处理难度加大,在钻井到后期因空气锤震动,钻具易断等工艺缺陷空气钻井工艺是一种钻进效率比较高的技术手段,可以极大提高一口井的钻进时效,降低总的钻井作业成本。
但由于这种技术受客观情况影响比较大,不是任何场合均可以使用的,因此使用前必须对所施工的地层进行详细论证,对于不符合使用条件者不能勉强使用,对于部分条件适合于空气钻进技术要求的情况,应根据实际条件制定相应的技术措施,以便在施工时出现突发事件时能够确保安全。
从空气钻进与常规钻进两种工艺的对比情况看,空气钻进技术具有很好的经济效益,具有较好的推广应用价值,应当引起技术界的关注。
从空气钻井技术参数、应用条件、设备等方面对该技术进行简要介绍。
空气钻井的应用条件1、所钻地层平缓,地层倾角<30°,无力学不稳定性应力垮塌,地层坍塌压力低。
2、所钻地层不出水,无浅层天然气,无膏盐层。
如今国内可以进行空气钻的比较多,其中较出名的是四川广汉的川庆钻探公司下属的钻采研究院。
而且他们配套的设备和一起相当完善,并有几十口井的空钻经验。
气体钻井也存在不少的限制因素,如:产水地层、含有塑性石膏等均会对气体钻进产生不利的影响,甚至不能采用气体钻进。
在气体钻进后或气体钻进过程中,为了进行一些特殊的施工作业,往往都需替入水基钻井液进行压井,以完成相应的施工作业或继续钻进。
此时,如何让一个干燥的、处于欠平衡状态的空井,在替入钻井液后,不发生垮塌、缩径、井漏、虚厚泥饼卡钻等复杂问题,尽快恢复正常钻进或其它施工作业,这就成了气体钻井后留给钻井液工作的最大难题。
空气钻井之空气锤钻井技术空气锤钻进技术属气体钻井技术的一个分支,它是将压缩空气既作为洗井介质,又作为破碎岩石的能量。
在油田气体钻井中应用空气锤钻进技术能显著提高机械钻速,并且随着钻井深度的增加对钻速影响很小;空气锤钻进要求的扭矩和钻压较低,可以减少井内钻杆的磨损和折损事故的发生;另外,井底清洗及冷却条件好,延长了钻头的使用寿命,因此,在许多方面优于目前油田使用的常规气体钻进技术。
国外空气钻井中也遇到井斜问题,如壳牌公司在加拿大洛基山进行钻井作业,遇到的主要问题也是地层太硬且存在严重的井斜问题。
可近几年来,随着空气锤钻井技术逐渐得以完善,解决了空气钻井中井斜问题。
通过采用空气钻井和空气锤钻井技术,显著提高了机械钻速。
因空气锤完全依靠空气锤活塞作用在钻头上的震击作用而不是钻压吃入地层,其作用就是用低转速(通常为20~30r/min)和极小的钻压震击岩石,钻具处于悬吊状态,从而使得钻头振动减少到最低限度,保持高钻速又不会造成井斜。
应用于油田气体钻井的空气锤的结构与工作原理1、空气锤的结构由中国石油勘探开发研究院研制并应用于油田气体钻井中的空气锤采用了无阀式中心排气结构。
中心排气结构可以保证有足够的气量直达井底,起到冷却钻头、清洗井底的作用;无阀式结构的配气气路简单,减少了气体压力的损失,有效地提高了冲击效果。
2、空气锤的工作原理图1为无阀式中心排气空气锤的结构示意图。
其工作原理为压缩空气经后接头1、逆止阀2进入配气座3的腔体中,然后压缩气体分两路前进,一路通过逆止阀上的径向和轴向孔,进入配气座、活塞和钻头的中心通孔,在井底冷却钻头和喷吹岩屑。
另一路经配气座上端的径向孔,进入外套管5与气缸4之间的环形空间,此时,压缩空气进入上腔A的通道受阻,只能经气缸下端的排气槽口、活塞与外套管之间的环形空间,进入空气锤下腔B,压缩空气推动活塞6上行。
当活塞下端中心通孔与钻头9上端的尾管7脱开时,空气锤下腔内的压缩空气经尾管、钻头的中心通孔排向井底,此时,压缩空气进入下腔的通道受阻,只能经气缸与活塞之间的环形缝隙,进入空气锤上腔,由于处于上腔内的配气座的尾杆已插入活塞上端中心通孔,将上腔封闭,腔内压力迅速上升。
气体钻井技术及现场应用吐哈钻采工艺研究院2005年8月26日气体钻井技术及现场应用吕金钢张克明李建忠秦静吐哈钻采工艺研究院新疆鄯善火车站 838202摘要气体钻井技术由于其多方面的优势,在国际石油钻井市场上发展迅速,最近几年,全球范围内得到广泛应用。
2003年以来,吐哈石油勘探开发指挥部承担了多项中国石油天然气集团公司气体钻井方面的研究和现场试验项目,进行了大量气体钻井技术的室内研究,并进行了玉门青西地区窿14井空气/雾化/泡沫钻井、吐哈红台地区红台2-15井纯氮气全过程欠平衡钻井、吐哈三塘湖地区马14井充空气钻井等多口井的现场应用,取得了良好的应用效果,体现了该技术良好的应用前景,促进了该技术的进一步推广应用。
关键词:气体钻井欠平衡钻井钻井方式全过程储层伤害油气采收率单井产量空气锤空气螺杆雾化泵现场试验一、气体钻井技术简介气体钻井技术就是采用以气体为主要循环流体的欠平衡钻井技术,相对于常规钻井,其优势主要表现在保护和发现储层、提高油气产量和采收率、提高钻井速度、减少或避免井漏等方面的优势。
(一)气体钻井方式1、纯气体钻井目前普遍应用的有2中,一是纯空气钻井,二是纯惰性气体钻井。
纯气体钻井井底压力当量密度可降低到0-0.05g/cm3;环空返速要求最低为15m/s。
(1)纯空气钻井。
主要应用在提高非储层段的机械钻速和对付非储层段井漏上,钻遇油气层时井下着火和爆炸的可能性极大;要求钻进的井段没有水层或地层出水较小;工艺相对较为简单。
(2)纯惰性气体钻井。
包括氮气钻井、天然气钻井、柴油机尾气钻井等,应用在油气层段的钻进,目的是为了避免储层伤害,可及时、无遗漏的发现和评价油气层,提高单井油气产量和采收率。
2、雾化钻井可进行空气/雾化钻井(存在井下爆炸的危险,在非油气层段应用)和惰性气体/雾化钻井。
同时通过注入管线向井内注入气体和发泡胶液,利用高速气流将注入的液体雾化,目的是在地层出水较小时提高流体的携岩能力,满足井底携砂要求,其注入的气量和压力都比纯气体钻井要大。
空-气-、泡-沫-钻-井-技-术空气 /泡沫钻井技术西部钻探集团克拉玛依钻井工艺研究院1空气、泡沫钻井技术介绍空气钻井就是采用以气体为循环介质的钻井技术的总称。
泡沫钻井则是指用泡沫液与气体的混合物做为循环介质所进行的钻井作业。
从类型上分,依据气液比的不同,气基流体钻井可划分为:•空气钻井99%~100%(气体所占比例)•氮气钻井•天然气钻井•雾化钻井96%~99%•泡沫钻井55%~99%从钻井方式角度讲,空气、泡沫钻井属于气基流体钻井分类,但从相态角度划分则不完全相同。
其中,空气钻井属于单相流钻井方式,泡沫钻井则属于多相流钻井方式。
雾化钻井循环介质相态处于两者之间。
从工程的角度,气液混合流动相对单相流要相对复杂的多,这就导致泡沫钻井相对于空气钻井要更具有挑战性。
美国早于五十年代初即开始空气、泡沫钻井试验。
气基流体欠平衡钻井技术一出现,就以它的高钻速和低成本吸引了石油钻井界。
五十年代至六十年代在北美形成了发展高潮,具备了应用规模。
专用的大功率空压机、雾化泵、井下空气锤、空气钻井专用钻头、井口旋转头等主要设备和工具都在这段时间得到发展和完善。
一般而言,空气、泡沫钻井的流程可用下图来表示:图1 空气、泡沫钻井流程图在八十年代之前,空气钻井的应用目的主要是提高经济效益和克服某些钻井中的特殊困难。
空气钻井的经济效益主要体现在高钻速(约为泥浆钻井钻速的4至10倍)、低的钻头消耗量(约节约30%~50%的钻头消耗量)、低的钻井液成本。
再加之完善的设备租赁制度和技术服务系统,使得人们可以在本公司不具备空气钻井设备和技术力量的条件下,投入较少的费用便可完成空气钻井施工。
八十年代之前空气钻井应用的另一个重要领域是解决某些特殊的钻井困难,如:严重井漏、严重水敏性泥页岩、极地永冻带钻井、沙漠缺水区钻井、地热资源钻井等等,这些条件下用常规泥浆钻井往往难以成功或成本太高。
八十年代之前人们采用空气钻井主要用于非储层井段,目的是提高经济效益或克服具体的钻井困难。