充氮氣欠平衡鉆完井技術(shù)研究與應用

林強LIN Qiang；王云華WANG Yun-hua；李偉LI Wei

（①克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學院，獨山子 833600；②西部鉆探青海鉆井公司，海西州 816400；③長慶油田分公司第七采油廠，西安 710200）

（①Karamay Vocational &Technical College，Dushanzi 833600，China；②Western Drilling Qinghai Drilling Company，Haixizhou 816400，China；③Changqing Oilfield Branch No.7 Production Plant，Xi'an 710200，China）

1 井口設備

氮氣欠平衡鉆井需要專門的井控設備和循環(huán)設備，建立正常的循環(huán)，及時排除巖屑、控制井口壓力、旋轉(zhuǎn)分流、以及流體處理等多項功能，以保證安全、高效、快速鉆井。主要設備有：井控設備、供氮氣系統(tǒng)、內(nèi)防噴設備、地面管匯及附屬設備等設備。

2 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化

我們針對氮氣鉆井問題，不難看出欠平衡的井段主要是在油氣層段，因此我們需要從以下三個方面對井身結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，一是要充分保證氣體鉆井施工安全，為了能夠安全鉆井，就需要將技術(shù)套管下至油層頂部；二是氣體鉆井成本問題；三是后期油氣開采的安全問題，一般氮氣鉆井不采用固完井，因此我們在進行鉆井的時候需要避開水層，這樣能夠降低鉆穿水層的危險。因此，在實施氮氣鉆井時采用二層套管的井身結(jié)構(gòu)，即φ177.8mm 的技套下至油氣層頂部，然后用φ152.4mm 的鉆頭三開進行氣體鉆井，鉆至設計后就根據(jù)現(xiàn)場出油的情況及鄰井儲層底水分布情況，在繼續(xù)加深或者提前完井。

3 充氮氣鉆井注入?yún)?shù)和鉆井參數(shù)優(yōu)化

主要考慮攜帶巖屑要求。因此就需要我們在鉆井過程中對鉆井參數(shù)和注入?yún)?shù)進行優(yōu)化，一方面滿足攜帶要求，另一方面也能對氮氣注入量進行成本控制。目前，由于欠平衡鉆井注入的參數(shù)優(yōu)化和模擬方面的軟件已經(jīng)較為成熟，因此利用軟件進行現(xiàn)場的鉆井模式，這樣得到的各項參數(shù)的優(yōu)化也是最基本、最合理的方法。建議選用了HUBS 進行參數(shù)優(yōu)化。

4 油氣層充氮氣欠平衡完井技術(shù)

為了及時有效的保護油氣層，在無不壓井起下鉆裝置或套管閥的條件下為了避免鉆井全過程出現(xiàn)的欠平衡情況，就需要在起下井內(nèi)管串的時候使井筒內(nèi)的壓力與地層壓力平衡，使地層流體在作業(yè)過程中不再進入井筒。在此我們用原油與凍膠封隔井筒技術(shù)。

4.1 凍膠閥完井原理 利用在鉆井自產(chǎn)原油不會對本井儲層造成污染的特點，采用該井自產(chǎn)原油平衡井底壓力后，在沒有不壓井起下鉆裝置和套管閥的條件下進行起下鉆、下篩管和下油管等鉆井完井作業(yè)。省去不壓井起下鉆裝置或套管閥，達到降低氮氣鉆井成本的目的。

4.2 施工工藝 氮氣鉆井起下鉆或鉆完進尺→起鉆至套管內(nèi)靜止觀察，等待原油上返至鉆頭處→注入凍膠100～200m→上提鉆具100→注入設計好的重漿→靜止觀察1 個作業(yè)周期→循環(huán)重漿2 周→起下鉆或下篩管等作業(yè)。為使施工安全，施工作業(yè)時，重漿頂部應在井口處，以利于重漿循環(huán)。

5 現(xiàn)場應用及效果分析

5.1 施工概況 XX 井采用φ375mm 鉆頭常規(guī)鉆井一開，鉆至井深410m 下入φ273mm 表層套管固井。用φ241mm 鉆頭二開，鉆至井深2300m，下入φ177.8mm 技術(shù)套管使用低密高強水泥漿固井，水泥反至地面。隨后進行了三開氮氣鉆井的設備到位、安裝、調(diào)試等，使用φ152.4mm鉆頭開始進行三開氮氣欠平衡鉆井試驗，順利鉆至井深2460m，整個欠平衡段長160m。

自2300m 三開氮氣鉆進,鉆壓40KN，轉(zhuǎn)速65rpm，注氣排量50m3/min 左右，立壓4MPa。順利鉆至井深2310m排砂口返出天然氣，自動點火成功，火焰呈藍色、橘紅色，火焰高達3.5m；繼續(xù)鉆進至井深2360m,不壓井起鉆至井深2272m 進行第一次環(huán)空中途測試。鉆至井深2375m 火焰頂部出現(xiàn)濃烈的黑煙，判斷地層出油；隨著井深增加火焰不斷增高，最高可達25-30m；鉆至井深2460m 完鉆。

5.2 完井情況 完井組合如下：油管串結(jié)構(gòu)：73mm 油管接頭（帶內(nèi)倒角）+73mm×1 根油管+單向定壓閥+73mm×1 根油管+至過短接+73mm 油管+懸掛頭，下深2298.06m。

懸掛頭坐封后，試壓8min,套壓1.8MPa,確定密封后拆卸油管頭以上井口裝置、安裝完采氣樹，接好氮氣車管線進行憋壓：壓力升至5.25MPa 時，憋通單向定壓閥，壓力降至3MPa 后穩(wěn)壓，油管頭出口管線火焰逐步出現(xiàn)較濃的黑煙。

6 結(jié)論及建議

①本井利用充氮氣欠平衡鉆進目的層，成功地實現(xiàn)了全過程氣體欠平衡鉆井及完井工藝技術(shù)，準確及時的發(fā)現(xiàn)油氣層產(chǎn)能。為今后的開發(fā)部署提供準確的依據(jù)；②三開φ152.4mm 井眼氮氣欠平衡鉆井平均機械鉆速11.88m/h，是該井二開φ241mm 平均機械鉆速的7 倍以上。③在完井過程中，由于原油浸泡裸眼段時間較長，井壁出現(xiàn)部分坍塌，后期采用氣體循環(huán)劃眼，劃眼時間長，由于采用注入氮氣劃眼，成本耗費大，如何解決地層出油后，縮短完井周期，將是下一步需解決的問題。

[1]陳方遠等，稠油油藏氮氣欠平衡鉆完井技術(shù)研究與應用.鉆采工藝，2010，33(1).

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[3]周英操.翟洪軍，等.欠平衡鉆井技術(shù)與應用[M].北京：石油工業(yè)出版社，2003.

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[5]劉偉,李麗,胥宏圖.氮氣欠平衡鉆井技術(shù)在定向深探井中的應用[J].石油鉆采工藝，2007(02).