氮气欠平衡钻井技术的研究与应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com石油天然气学报(江汉石油学院学报)2010年2月第32卷第1期·284·JournalofOilandGasTechnology(J．JPI)Feb．2010Vo1．32No．1氮气欠平衡钻井技术的研究与应用李贵宾(长江大学研究生学院，"klMl荆州434023；中国石油渤海钻探第三钻井公司，天津300280)万爱连，郭江辉(中国石油渤海钻探第三钻井公司，天津3o028o)[摘要]氮气欠平衡钻井(UBD)技术适应于低压低渗透、裂缝油气藏、衰竭、边际油气藏或是曾经发生钻井液漏失和压差卡钻等需要钻穿复杂层的地区。它具有保护油

2、气层、提高单井产量、提高钻井速度、减少钻井事故及井下复杂情况等优点。介绍了氮气欠平衡钻井的关键设备与主要工艺流程，以玉门油田鸭940井为例，介绍了其实钻井身结构、氮气欠平衡钻井的施工过程及所用的井口装置、钻具组合。给出了氮气欠平衡钻井注入参数的设计。最后介绍了氮气欠平衡钻井技术所采用的新工艺，包括混油气举降解携砂钻进技术、裂缝油藏负压悬挂贯眼完井技术和全过程油层保护技术。[关键词]氮气钻井；欠平衡；钻具组合；机械钻速[中图分类号]TE249[文献标识码]A[文章编号]1000—9752(2010)O1—0284一O4玉门油田鸭940井位于老君庙油田志留系潜

3、山顶部566断块西北部，地层为浅变质岩，是一个以千枚岩为主要储层的变质岩潜山。储层平均孔隙度为2．34，空气渗透率极小，具有低孔、低渗、原油密度高、粘度大、油层压力低、地层温度低等特点。之前该油田在志留系地层钻探了5口常规油井，但地层可钻性差，机械钻速低，油层污染严重，故采用氮气欠平衡钻井技术。氮气欠平衡钻井技术是以氮气为主要循环介质的欠平衡钻井技术口]，与空气钻井技术相比，最大的优势在于钻遇气层后不会发生井下爆燃。鸭940井是一口三开生产井，采用了氮气欠平衡钻井技术。其平均机械钻速达到4．45m／h，为邻井的3～5倍，在该井钻进过程中，共发现3套油气层，

4、油气层发现率为100并最终获得日产15t的高产油流。对这种成功的钻井工艺技术，笔者依次从工艺流程、施工过程、井口装置，参数设计等关键环节进行了研究和介绍，以便为后续研究提供参考借鉴。1氮气欠平衡钻井的关键设备与主要工艺流程1)关键设备氮气欠平衡钻井所需要的设备主要有井口旋转防喷器、欠平衡钻井的节流管汇、地面空压机、制氮车或液氮供应车等。2)氮气欠平衡钻井工艺流程首先将氮气增压后通过立管三通注入钻具，氮气通过钻头时会对钻头进行冷却，同时完成携带岩屑的任务。然后氮气和岩屑通过井口进入排砂管线，排砂管线上安装一个岩屑取样器便于取样，最后到岩屑池。2氮气欠乎衡钻井

5、技术实施研究与应用2．1实钻井身结构以鸭940井为例进行研究和说明氮气欠平衡钻井技术的实施过程和特点。鸭940井井深2919m，采用的是三开井身结构。一开井眼为558mm，二开井眼为241mm，三开井眼为152．4ram，采用的是筛管防砂完井方式。三开段采用了氮气欠平衡钻井技术。其井身结构如下图1所示。[收稿日期]2009—1O一2o[作者简介]李贵宾(1968一)，男，1991年江汉石油学院毕业，高级工程师，硕士生，主要从事钻完井技术研究工作。学兔兔www.xuetutu.com第32卷第1期李贵宾等：氮气欠平衡钻井技术的研究与应用2．2施工过程施工过程

6、分为：钻前准备、钻水泥塞、系统试压和钻进施工。1)钻前准备施工前须注意177．8ram技术套管引鞋要采用水泥制作，而且安装旋转控制头后校正井口和井架，要求天车、转盘、井口三点一线误差小于10mm，否则不得开钻。2)钻水泥塞在所有的设备安装完毕、调试合格后，采用常规钻具组合下钻，钻水泥塞。3)系统试压输气管线连接完毕后，即用制氮车进行试压。4)钻进施工将循环气体转换为氮气，排量调节至9O～100m。／inin，启动转盘使转速达到70r／min，加2O～30kN钻压钻进，钻进的同时开启自动点火装置，根据携带情况调节氮气的注人量，在排出口设有专人坐岗，监视喷势的

7、大小、油、气、水以及钻屑图1鸭940井井身结构图的返出情况，并随时向施工总指挥汇报。2．3井口装置根据该区块地层压力情况、邻井钻探情况和欠平衡技术标准，对氮气欠平衡钻井井口装置进行设计，结果如图2所示。rI囹至]．．一匝巫互卜图2氮气欠平衡钻井工艺流程图井口装置主要有：欠平衡钻井使用的旋转控制头，FH35—35环形防喷器和2FH35—35闸板防喷器，套管头和制氮气车，液氮泵车，加热炉和分离器等。其中，液氮泵车主要由牵引卡车、动力系统高压学兔兔www.xuetutu.com·286·石油天然气学报(江汉石油学院学报)2010年2月液氮泵系统、液氮蒸发系统、液

8、氮储罐和操作台构成，能够独立进行液氮储运、泵注及转换工作。工作原理