27、吐哈鉆采院]吐哈低壓低滲儲層氮氣鉆井技術(shù)

1、吐哈低壓低滲儲層氮氣鉆井技術(shù)164吐哈低壓低滲儲層氮氣鉆井技術(shù)呂金鋼張克明李建忠田軍（吐哈石油鉆采工藝研究院，新疆鄯善火車站，838202）【摘要】吐哈盆地儲層屬典型的低壓、低滲、低產(chǎn)“三低”儲層，許多井在鉆井過程中油氣顯示活躍但完井后卻未獲得理想的工業(yè)油氣流，如何有效儲層保護、提高單井產(chǎn)量問題日漸突出。利用氣體鉆井技術(shù)在保護儲層的優(yōu)點是吐哈“三低”儲層發(fā)現(xiàn)油氣層、提高單井產(chǎn)量一條行之有效的途徑，氮氣鉆井由于其靈活的供氣系統(tǒng)在吐哈盆地天

2、然氣源缺乏的區(qū)域具有絕對優(yōu)勢，本文闡述了吐哈鉆采院經(jīng)過多年的研究與現(xiàn)場實踐而形成的一套針對儲層從鉆井到開采的全過程氮氣欠平衡鉆井技術(shù)，使吐哈“三低”儲層在鉆井過程中及時發(fā)現(xiàn)油氣層、大幅度提高單井產(chǎn)量、大幅度提高機械鉆速得到實現(xiàn)，為吐哈加快勘探開發(fā)步伐探索了一項新的技術(shù)。【關(guān)鍵詞】低壓低滲氮氣鉆井全過程欠平衡保護儲層設(shè)備配套井下條件1吐哈地區(qū)儲層概況吐魯番哈密盆地油氣層主要分布在侏羅系的七克臺組（J2q）、三間房組（J2s）、西山窯組（J

3、2x），大規(guī)模的石油地質(zhì)勘探始于1987年，經(jīng)過近20年的開發(fā)，儲層地質(zhì)條件逐漸趨于復(fù)雜化，壓力系統(tǒng)逐年衰降，屬典型的低壓、低滲、低產(chǎn)“三低”儲層，儲層主要特性為：儲層砂體為碎屑巖，砂體縱橫向變化大，屬低壓（壓力系數(shù)一般為0.7～1.0gcm3）、低滲（5md）、低產(chǎn)的微裂縫－孔隙型儲層，孔隙之間連通性差，產(chǎn)液能力低；碎屑巖儲層以泥質(zhì)膠結(jié)為主，水敏性強；儲層跨度長，砂體與泥巖互層，從七克臺～西山窯厚度達700～1500m，多套壓力系統(tǒng)并

4、存。復(fù)雜的地質(zhì)條件帶來了嚴峻的儲層保護問題，為解決該問題，吐哈鉆采院進行了大量的氮氣鉆井鉆井技術(shù)研究和現(xiàn)場試驗，取得了良好的效果。2氮氣鉆井井下條件分析氮氣鉆井要受到地層出水、井壁穩(wěn)定、有毒氣體、煤層等多方面的井下條件限制，實施氮氣鉆井之前必須針對預(yù)鉆井段進行適應(yīng)性理論研究，我們對井下可能出現(xiàn)的問題從以下幾個方面進行了研究：2.1地層出水地層出水是限制氮氣鉆井最主要的因素之一，地層出水會導(dǎo)致裸眼的泥頁巖水化膨脹，造成井眼縮徑，造成井壁坍

5、塌；形成泥餅環(huán)，堵塞環(huán)空通道；環(huán)空中的循環(huán)氣體需要將地層出水霧化并帶出地面而做功，導(dǎo)致注入壓力升高，增加設(shè)備負擔，實踐表明，當?shù)貙映鏊笥?m3hr時，所需要的氣體排量將需要增加20%以上。通過鄰井測井資料預(yù)計地層水層分布情況。采用套管封隔和舍棄非主力油層的方法，盡量避免氮氣鉆井井段穿過水層，轉(zhuǎn)換為霧化和泡沫鉆井方式等方法是對付地層出水的主要手段。2.2有毒氣體H2S含硫儲層不宜采用氮氣鉆井，氮氣不可燃也不助燃，當井內(nèi)返出地面的含硫化氫

6、地層流體含量較低時點火不成功，一方面造成環(huán)境污染較，另一方面造成作業(yè)區(qū)周圍生物中毒。因此，進行氮氣鉆井之前必須進行儲層硫化氫含量評估，當?shù)貙恿黧w中硫化氫含量超過30mgm3時不推薦采用氮氣鉆井。吐哈低壓低滲儲層氮氣鉆井技術(shù)166統(tǒng)，這兩種供氣特點就是排量和壓力調(diào)節(jié)范圍大，排量在10～240m3min可調(diào)，最高額定壓力可達到105MPa，應(yīng)用效果非常好。3.2.3供液設(shè)備供液設(shè)備供液設(shè)備用于霧化鉆井、泡沫鉆井轉(zhuǎn)化或清洗套管和鉆具，主要采用

7、霧化泵和水泥車。3.2.4內(nèi)防噴設(shè)備內(nèi)防噴設(shè)備浮閥、單流閥、蝶閥。攜帶著巖屑、地層流體等物質(zhì)的氮氣倒流而堵賽鉆頭水眼或損壞井下工具。旋塞閥。安裝在鉆桿頂部的防回流體流裝置之下，在起鉆拆卸上部防流體回流裝置之前將鉆桿內(nèi)的高壓氣體關(guān)在鉆桿內(nèi)部，拆卸防流體回流裝置后進行排氣。斜坡鉆桿。防止鉆桿接箍過旋轉(zhuǎn)控制頭膠芯時將膠芯損壞。六方鉆桿。更有利于旋轉(zhuǎn)控制頭的膠芯抱緊，同時避免使用常規(guī)四方鉆桿鉆進損壞旋轉(zhuǎn)控制頭內(nèi)膠芯。3.2.5帶壓操作設(shè)備帶壓操

8、作設(shè)備氮氣鉆井和完鉆施工中，由于井眼處于欠平衡狀態(tài)，為了保護油氣層，必須采用特殊的輔助設(shè)備來完成壓力監(jiān)測、起下鉆、下篩管、下油管、安裝采油樹等帶壓作業(yè)。井下防噴器（套管閥）。套管閥是連接在氣體鉆井井眼的上一層的技術(shù)套管上某一位置上，在無鉆具通過時能將井眼封死的封井裝置，可實現(xiàn)鉆井、完井全過程的欠平衡鉆井。井底隨鉆測壓裝置。由于多相流本身的復(fù)雜性，目前多相流的模擬和計算還是一個世界性難題，且模擬和計算結(jié)果都與實際的井底壓力存在一定的差別。

9、采用井底隨鉆測壓的隨鉆壓力計(PCWD)，可實現(xiàn)確切了解井底壓力和井底負壓值。不壓井起下井內(nèi)管串裝置。配合旋轉(zhuǎn)防噴器使用，可實現(xiàn)不壓井起下鉆、不壓井下套管、不壓井下篩管（長度不超過2m）、不壓井下油管等全過程欠平衡鉆井施工。其優(yōu)點是使用時臨時安裝在鉆臺上，當入的鉆具合力大于3～5t便可不使用，操作簡單，可重復(fù)使用。但不允許下入長而復(fù)雜的鉆井、完井管串。因此，使用不壓井起下鉆裝置作業(yè)的井一般采用裸眼完井。3.3工藝流程工藝流程的合理設(shè)計是

10、全過程氮氣鉆井便捷、安全、順利施工的保證，經(jīng)研究，吐哈氮氣鉆井的工藝流程如圖1所示。3.4鉆具組合氮氣鉆井鉆頭可按常規(guī)鉆井設(shè)計鉆頭選用，一般不裝水眼；鉆具設(shè)計應(yīng)盡量簡單化，如不要求控制井身質(zhì)量，可采用光鉆鋌鉆具組合，否則可采用滿足井身質(zhì)量的降斜鉆具組合；為防止壓縮氣體從鉆具內(nèi)倒流，應(yīng)在盡量接近鉆頭的位置安裝2只浮閥；泄壓時，為防止鉆具內(nèi)的高壓氣體被泄掉，再次充滿增加接單根的時間，下鉆完后應(yīng)安裝1只下旋塞和1只浮閥，其它不做特殊要求。圖1