气体钻井完井中气基流体氮气的应用技术

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第24卷增刊钻井液与完井液Vo1．24(supplement)2007年9月DRILLINGFLUID&C0MPLET10NFLUIDSept．2007文章编号：1001—5620(2007)SO一0018—05气体钻井完井中气基流体氮气的应用技术何纶刘榆樊世忠。杨兰平徐华国(1．四川石油管理局，四川成都；2．辽河石油勘探局钻井一公司，辽宁盘锦；3．中国石油勘探开发研究院，北京；4．四川石油管理局川东钻探公司，重庆江北；5．四川石油管理局川中矿区，四川遂宁)摘要氮气钻井技术是在空气钻井技术发展的基础上发展起来的。在空气钻井

2、过程中，钻遇天然气时容易引起井下燃爆，于是开展了气基流体氮气、气体型流体充氮气以及氮气泡沫流体的研究与应用工作。介绍了氮气钻井完井作业的实施条件、现场制氮的方法及技术要求、气基流体氮气的循环系统以及氮气用于提高机械钻速、保护油气层的应用效果。氮气钻井技术在辽河、四川、吐哈等油田的应用取得了明显的经济效益。关键词气体钻井气基流体氮气充氮气氮气泡沫中图分类号：TE242．9TE254．3文献标识码：A0引言1采用气基流体氮气钻井的优点早在2O世纪8O年代，辽河油田就开始采用气1)气基流体氮气和气体型流体充氮气／氮气泡体型流体充氮气的钻井方式，解决了钻井漏失严重沫流体的密度低

3、，钻井过程中由于是负压钻进，因而和有效开发低压枯竭稠油地层的难题以及防止井下能有效地防止井漏。燃爆等问题。9O年代，人们将气体型钻井流体的应2)用气基流体氮气和气体型流体充氮气、氮气用进一步扩展，在气体钻井作业过程中，选择氮气可泡沫流体钻井可以最大限度地减少对油气层的损以作为钻井用气基流体，或将氮气作为充气钻井流害，提高对储层评价的准确性，增加开发初期的油气体的一个组分。与气基流体空气相比，它的主要优产量。点是氮气与气态烃的混合物不可燃，可以消除井下3)由于减轻了压持效应，有利于提高机械钻速。着火的可能性，同时还可以防止腐蚀的发生。21世4)能够减少井下着火的可能性。纪

4、初，四川、胜利、新疆等油田利用氮气作为气基流5)用膜制氮技术，很容易将氮气从空气中分离体在不同地区、不同构造上钻成了数十口天然气井，出来，且制氮气的成本较低。特别是用于产层钻井在提高机械钻速、提高单井产6)通过实验表明，如果混合气体中氧气的浓度量和防止井下燃爆方面均取得良好效果。低于某一临界浓度，空气、氮气和气态烃的混合物就气基流体氮气钻井主要适用于钻坚硬的井壁、不会燃烧。天然气的可燃性是甲烷气体可燃性的最稳定的地层、水敏性低压地层及易漏失的地层等，但好代表，在大气压下，氧气、氮气和甲烷气的混合物不宜用在含有大量液体的井段。由于氮气和充氮气中氧气的含量至少达到12．8才

5、可能引起燃烧，因钻井的成本高于空气钻井，常常在产层前采用气基此采用混合气体钻井方式，可以降低成本。流体空气进行钻井作业，只在产层用氮气或充氮气2氮气的基本性质进行钻井、修井等作业。此外，因为选用氮气作为气基循环流体的主要目的是防止井下着火，所以循环在常温常压下，氮气为无色无嗅的气体，温度在气体不必是纯氮气，目前有的采用混合气体钻井方一195．78℃时，氮气变为无色透明的液体，温度在式，即用空气与氮气的混合气体，可以降低成本。一209．89℃时，氮气将凝固成雪状的固体。气态氮第一作者简介：何纶，高级工程师，1967~2003年从事油田化学专业技术工作及技术管理工作，是《钻

6、井液与完井液》期刊编委，中国石油学会钻井液学组成员，四川省翻译协会秘书长、理事，曾发表论文数十篇，获四川省科技成果奖、中石油科技成果一等奖、四川石油管理局重大科技成果奖等数十项奖。地址：四川成都八里小区香木林花园1号7-1—22；邮政编码610000；电话(028)89984838／13709025403；E-mail：he20051un@163．corn。维普资讯http://www.cqvip.com第24卷增刊何纶等：气体钻井完井中气基流体氮气的应用技术19向液态氮转化的临界温度为一146．80。C，临界压力4)制氮系统提供气源应充足，满足设计要求。为3．398M

7、Pa。氮气是化学性质极不活跃的气体，5)氮气钻井完井技术设备条件。①井架底座净在常态下表现为很强的惰性，不易与地层流体及岩空高度足以安装钻井井控和专用井口装置。②具有石发生反应。在标准状况下(温度为25。C，压力为配套的专用氮气钻井装备；制氮系统提供气源应充0．1MPa)，氮气的密度为1．25kg／m。，氮气的动力足，满足设计要求。③增压机的额定工作压力应高粘度系数为169×10Pa·S，1L液态氮可转变为于设计施工压力5倍以上。④转盘通径足以通过旋643L气态氮。在储存与运输过程中的氮气均为液转防喷器旋转总成。对于动密封压力为3．5MP