长庆气体钻井技术研究与实践

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1、长庆气体钻井技术研究与实践气体钻井技术研究与实践长庆石油勘探局苏里格气田探明储量达6000亿方，是我国西气东输的重要气源之一，勘探面积2万平方公里，但如何高效开发，面临着两大技术问题，一个是如何提高机械钻速，缩短钻井周期；第二个是打开储层后，如何最大限度的保护储层。长庆石油勘探局从1999年开始进行以天然气为循环介质打开储层的钻井技术研究，通过对地层出水预测、地层稳定性、最佳注气参数等几方面的研究，取得了初步成果，并在陕242、苏35-18井和苏39-14-1井、苏39-14-4井进行了试验，试验数据表明：机械钻速

2、大幅度提高，苏35-18井的钻速达到18m/h，是临井的9倍多，苏39-14-4井的天然气钻进井段为1092m，是迄今为止天然气钻进井段最长的。通过研究与试验，初步形成了地层出水、稳定性评价、井眼净化技术以及天然气钻井HSE文件。针对苏里格气田的储层特征，为了最大限度的保护储层不受外来水的污染，长庆石油勘探局于1999年提出以天然气作为循环介质打开储层，并分别于2000年、2002年在陕242井、苏35-18井上进行了试验；2003年以提高机械钻速、缩短钻井周期为目的，在苏39-14-1和苏39-14-4井进行了全

3、井段天然气钻进试验，几项研究与试验均取得了明显的效果。一、苏里格气田的储层特征分析1.储层特征苏里格气田的主力气藏是上石盒子组盒8，岩性主要是含砾砂岩、石英砂岩及岩屑砂岩，分布着微细裂缝，微裂缝的密度为0.2?0.3条/米；储层空隙中粘土矿物，含量在15%～30%左右，孔隙内自生的粘土矿物主要以伊利石、高岭石为主，少量的绿泥石混层；储层的束缚水饱和度为70%～90%。2.苏里格气田属于典型的“四低”气田苏里格气田属于典型的“四低”气田：压力系数低，仅为0.85左右；平均渗透率低（0.3～2×10-3μm2）；丰度低

4、；产量低，截至2002年12月，75口井试气产量中，日产大于10万方的井占17.3%，日产4～10万方的井占36%，日产2～4万方的井占18.7%，日产小于2万方的井占28%。3.储层敏感性伤害的室内评价通过对其酸敏、速敏、盐敏、水敏以及水锁进行评价，评价结果是：①该地区具有强水锁、中偏弱速敏、弱水敏、无酸敏特征。②岩心实验证明：储层遇水后，使得气相渗透率急剧下降，当含水饱和度超过60%时，天然气的渗透率降到原来的1/6～1/8，甚至为0，且很难恢复。从苏里格气田的储层特性分析可以看出，水对储层有一定的伤害，尤其是

5、渗透率相对较好的储层。对此，1999年提出用天然气作循环介质进行保护气层钻进，而且，气体钻井可以大幅度提高机械钻速，缩短建井周期。二、苏里格气田目前的钻井现状针对储层特点，苏里格地区研究应用了水平井钻井技术、油溶屏蔽暂堵技术，CO2泡沫压裂、简化井身结构等多项技术。2002年苏里格气田平均建井周期45天左右，平均机械钻速7.7m/h，平均井深为3380～3400m。表1是延长组上下地层纯钻时间的统计表，由表中可见，延长组以下地层的纯钻时间在全井纯钻时间中占70%左右,延长组以下地层的机械钻速大大低于上部的。三、气体

6、欠钻井技术研究1.地层稳定性的评价(1)地应力与井壁稳定分析地应力是产生井壁不稳定的主要力源，地层受3个方向的地应力，即垂直应力σv、最大水平应力σH、最小水平应力σh，这3个地应力是不均衡的，由此造成了井壁的不稳定，最终导致井壁坍塌。(2)井壁坍塌压力梯度模式坍塌压力是指井壁不产生崩落破坏或塑性缩径所需的井内液柱压力。井壁的坍塌崩落主要有两个方面，一是井壁上的剪切应力太大而发生剪2切破坏，另一个原因是泥浆压力小于低渗地层的孔隙压力所致。井壁剪切坍塌压力的当量泥浆密度可表达为?b=[?（2σH-σh）-2K+?Pp

7、（K2-1）]100/H（K2+?）（1）其中K=ctg（?/4-?/2）?=alog[M+(M2+1)0.5]+bM=a1-b1C式中：?b——当量泥浆密度，g/cm3C——岩石的内聚力，MpaH——井深，m?——非线性修正系数?——岩石的内摩擦角?——岩石密度,g/cm3vd——岩石的动态泊桑比vp——岩石的纵波速度,m/sA，a，b，a1，b1均为与岩性有关的常数，由试验确定。地层水平地应力和地层孔隙压力对地层产生剪切破坏应力，如果岩石的内聚力较小，不足以抗衡这个剪应力时，井壁就会发生崩塌。图1是苏39-17

8、井计算结果。小。2.地层出水量和气体携水能力研究(1)地层出水量的计算：根据不同井深的孔隙度、渗透率、地层压力、密度以及地层流体的性质，计算出水量大小。经计算苏39-14-1井延长组的出水量达到33.8m3/h，即805m3/d。(2)气体携水能力研究：纯气体有效携水的流态是环雾流，其沉降末速度为8m/s。当注气量很大时，气体上移,水被气体继续分割，即可带出