欠平衡鉆井技術(shù)在大56井的應(yīng)用探討

肖永軍

【摘要】氮?dú)忏@井能夠提高鉆速、延長(zhǎng)鉆頭使用壽命、防止井漏和減少地層傷害等諸多優(yōu)點(diǎn)，得以大規(guī)模推廣應(yīng)用。本文通過大56井的氮?dú)忏@井試驗(yàn)，分析了該井的施工工藝、流程及施工過程，以期為該技術(shù)應(yīng)用推廣提供參考。

【關(guān)鍵詞】欠平衡;氮?dú)忏@井液;工藝技術(shù)

目前，欠平衡鉆井技術(shù)已經(jīng)廣泛地用于油田的勘探和開發(fā)，氮?dú)忏@井作為欠平衡鉆井的一種，隨著裝備及控制技術(shù)水平的提高，其應(yīng)用范圍正在逐步擴(kuò)大。

1氮?dú)忏@井的優(yōu)點(diǎn)

氮?dú)忏@井也是一種欠平衡鉆井方式，因此具備了其它欠平衡鉆井方式的一些優(yōu)點(diǎn)。業(yè)已證實(shí)，氮?dú)忏@井的主要優(yōu)點(diǎn)有：提高機(jī)械鉆速。井底壓差小或呈負(fù)壓差，大大降低了巖石中的應(yīng)力，提高了巖石的可鉆性，從而可大幅度地提高機(jī)械鉆速。延長(zhǎng)鉆頭使用壽命。井底壓差小或呈負(fù)壓差，減小了壓持作用，提高了鉆頭的破巖效率。降低鉆井成本。使用氮?dú)庾鳛檠h(huán)介質(zhì)，大大降低了鉆井液費(fèi)用;此外，鉆頭壽命的延長(zhǎng)，減少了起下鉆次數(shù)。減少地層損害。對(duì)地層沒有液相侵入問題，而且多用于負(fù)壓鉆井，對(duì)地層的損害降到了最小，對(duì)巖心污染小，有利于地層評(píng)價(jià)。

2氮?dú)忏@井作業(yè)程序

2.1鉆進(jìn)

鉆進(jìn)準(zhǔn)備。（1）用基漿替換井內(nèi)原漿，停泵檢查：循環(huán)罐中的基液量：液氣分離器是否正常工作：檢查進(jìn)、出口的流量計(jì)是否正常工作：檢查旋轉(zhuǎn)控制頭的泄漏情況，確定是否需要換新膠芯。（2）做低泵沖試驗(yàn)并記錄當(dāng)時(shí)的立壓和對(duì)應(yīng)的排量，便于回壓控制和為后期作業(yè)提供依據(jù)。（3）先開鉆井泵，后充氣，進(jìn)行充氣鉆井液的循環(huán)。應(yīng)緩慢開泵，以免產(chǎn)生太高的瞬時(shí)壓力，導(dǎo)致過平衡。（4）井內(nèi)充滿充氣鉆井液，達(dá)到設(shè)計(jì)的氣液量時(shí)，測(cè)量循環(huán)罐中的基液增量，并根據(jù)基液增量計(jì)算井底壓力的減小值。當(dāng)與理論計(jì)算相比小于10%時(shí)，氣液混合與速度是適宜的。（5）如果按基液增量計(jì)算出的井底壓力減小偏低，可采取如下的措施：提高流體粘度，但應(yīng)確保液氣分離效率：增加流體流速，流體的返速應(yīng)大于0.5m/s，要保證間歇流返出緩慢、平穩(wěn)，間歇流的間隔不應(yīng)大于2min;在水基鉆井液中，可加入大分子聚合物降低氣體滑脫速度。

欠平衡壓差控制。（1）通過調(diào)節(jié)注入氣體流量、注入液體流量和節(jié)流的方法控制欠平衡壓差。（2）需要采用多相流軟件計(jì)算井底壓力，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)欠平衡壓差的監(jiān)控。（3）如果充氣鉆井時(shí)氣體侵入，立壓下降較大，循環(huán)罐鉆井液體積增量明顯，應(yīng)減少氣體注入量，同時(shí)節(jié)流保持立壓穩(wěn)定。（4）如果節(jié)流壓力高于充氣所降低的井底壓力值，應(yīng)停止充氣，并按井底常壓法節(jié)流控制。（5）當(dāng)回壓超過8MPa或井內(nèi)出氣嚴(yán)重，或液氣分離器壓力超過其額定壓力的50%時(shí)必須增加鉆井液密度，當(dāng)井口回壓降至3MPa之內(nèi)時(shí)再繼續(xù)鉆進(jìn)。（6）在欠平衡鉆井井口有回壓的情況下，須有專人負(fù)責(zé)巡回檢查地層流體在地面流經(jīng)路線是否有泄漏現(xiàn)象，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)立即組織整改。

流量控制。（1）合理控制地層產(chǎn)出流體的流量，確保地層產(chǎn)出流體的流量，特別是初始流量與塞流引起的瞬時(shí)流量，小于地面處理設(shè)備的處理能力。（2）可采用調(diào)節(jié)鉆井液密度與性能、液體和氣體的注入量以及節(jié)流等方法進(jìn)行流量控制。（3）當(dāng)塞流引起瞬時(shí)流量過大時(shí)，應(yīng)節(jié)流排氣。

2.2接單根

（1）充分循環(huán)，待到返出的巖屑明顯減少。（2）先停泵，繼續(xù)注入氮?dú)?，直到將充氣鉆井液替到最上面一個(gè)止回閥以下停止注氣。鉆井泵可以直接停止運(yùn)轉(zhuǎn)，而氣體設(shè)備應(yīng)先打開旁通閥，再關(guān)閉立管上的截止閥與鉆柱隔開。（3）提起方鉆桿，并坐放吊卡。（4）關(guān)閉液動(dòng)平板閥，防止兩相流分離。（5）打開泄壓閥，泄放掉鉆具內(nèi)的氣體或多相流體。（6）緩慢松扣，將鉆具中的流體（包括氣體）泄放掉。（7）正常接單根，液壓大鉗應(yīng)使用無銳利咬痕的鉗牙，否則應(yīng)打磨鉆具接頭的鉗牙咬痕。（8）打開環(huán)空，先開泵，再充氣恢復(fù)循環(huán);（9）在返出口觀察到流體正常返出后，恢復(fù)鉆進(jìn)。

2.3起下鉆

（1）充分洗井，確保井眼干凈。（2）停泵，停氣。（3）將鉆柱內(nèi)的壓力泄放到零，然后卸下方鉆桿。（4）檢查鉆具止回閥是否失效。（5）通過旋轉(zhuǎn)控制頭膠芯起下立柱，當(dāng)起到鉆具止回閥時(shí)，應(yīng)泄放掉鉆具內(nèi)的壓力，才能卸扣。（6）起鉆時(shí)應(yīng)灌入等同于起出鉆具體積的基漿。（7）起鉆到技套內(nèi)，用無固相鉆井液基漿替出充氣鉆井液，起出旋轉(zhuǎn)控制頭軸承總成，進(jìn)行正常起下鉆。（8）下鉆時(shí)，每下10-15柱，向鉆柱內(nèi)灌一次基漿。

3氮?dú)忏@井在大56井現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3.1鉆井參數(shù)

大56井三開井段進(jìn)行氮?dú)猓ㄅ菽┿@井，井段從2154米至2180米，機(jī)械鉆速1.3m/h，達(dá)到預(yù)期的成功試驗(yàn)效果。

3.2鉆頭選型及鉆具組合

（1）氮?dú)忏@井的鉆壓低、壓持效應(yīng)小，氮?dú)饽茌^好的清潔井底，減少了重復(fù)切削，延長(zhǎng)了鉆頭壽命。氮?dú)忏@井鉆頭選型與常規(guī)鉆井鉆頭選型基本一致，選擇軸承密封好的鉆頭能取得好的效果。鉆頭：選用江漢產(chǎn)HJ517G單牙輪鉆頭（水眼10mm+11mm）。（2）欠平衡鉆井的鉆具組合需要在鉆頭附近加裝一個(gè)浮閥，目的是防止泄放鉆具內(nèi)壓力時(shí)氣體倒流導(dǎo)致巖屑堵塞鉆頭水眼，另外在實(shí)施氮?dú)忏@井前，在連接方鉆桿的鉆桿頂部裝一只單流閥，目的是縮短接單根時(shí)間，以免接單根時(shí)間過長(zhǎng)造成井下復(fù)雜，氣體鉆井過程中一般每鉆進(jìn)100～200m左右加裝一只單流閥。鉆具組合：鉆頭+230*210接頭+回壓閥+Ф105mm鉆鋌*6根+Ф73mm鉆桿+回壓閥+下旋塞+六方鉆桿+上璇塞

3.3欠平衡鉆井壓力控制

欠平衡壓力鉆井至少要設(shè)兩道防線控制地層流體。第一道是旋轉(zhuǎn)防噴器（即旋轉(zhuǎn)分流器），用以控制產(chǎn)層流體的產(chǎn)出量，實(shí)現(xiàn)欠壓鉆進(jìn);第二道防線是常規(guī)防噴器，在旋轉(zhuǎn)防噴器出故障時(shí)，常規(guī)防噴器用來防噴或壓井。

3.4施工難點(diǎn)

2.7寸小鉆桿柔性大，在扭矩大時(shí)，易發(fā)生鉆具事故;鉆具與技套之間的間隙小，攜帶巖屑不好，易發(fā)生卡鉆事故：欠壓鉆進(jìn)易發(fā)生井噴事故，要求井口防噴器組應(yīng)處于良好的工作狀態(tài)，并準(zhǔn)確計(jì)算井底壓力，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)欠平衡壓差的有效控制：鉆具與技套之間的間隙小，泵壓比較高，易發(fā)生鉆具刺漏事故。

4結(jié)論及認(rèn)識(shí)

氮?dú)忏@井屬于欠平衡鉆井的范疇，因此具備欠平衡鉆井的一些優(yōu)點(diǎn)。氮?dú)忏@井對(duì)于堅(jiān)硬地層，能大幅度提高機(jī)械鉆速、延長(zhǎng)鉆頭使用壽命：對(duì)于嚴(yán)重漏失地層，氮?dú)忏@井是一種較好的解決方案：由于對(duì)水的需求量降到了最低，所以適合于沙漠、高原等嚴(yán)重缺水地區(qū)：最大限度地減少了對(duì)地層的損害，對(duì)巖心的污染程度很低，有利于地層評(píng)價(jià);鉆井作業(yè)清潔衛(wèi)生，有利于環(huán)保。氮?dú)夂蜔N氣的混合物不易燃燒，可消除井下燃爆的可能性，因此可以采用氮?dú)忏@井來鉆空氣鉆井不能施工的井段，如存在潛在油氣層的井段和石油鉆探中的目的層段。