反循环钻井和洗井技术.docVIP

反循环钻井与洗井技术 前 言 钻井液从井筒环空流入，经钻头、钻具内眼返出为反循环钻井。反循环钻井技术具有减少钻井液漏失、保护油气层、岩样清晰等优点。反循环钻井分为气举反循环、空气反循环、泵吸反循环等。气举反循环钻井技术从装备上需要空气压缩机、储气罐、气盒子、双壁钻具、混气器、反循环钻头等，现场利用原钻机连接上述设备进行作业，应用结束拆走设备后不影响正常钻井作业。通过试验及现场应用，设备配套实用，应用井漏层连续钻进400余米，效果良好。 利用气举反循环时对井底的抽吸作用，可以进行洗井、捞砂作业，由于减少了正循环时压实效应，液流在钻具内直接上返，避免了含砂洗井液进入地层，堵塞通道，可以有效的保护油气层。 一、气举反循环钻井概述 气举反循环钻井，是将压缩空气通过气水龙头或其它注气接头（气盒子），注入双层钻具内管与外管的环空，气体流到双层钻杆底部，经混气器处喷入内管，形成无数小气泡，气泡一面沿内管迅速上升，一面膨胀，其所产生的膨胀功变为水的位能，推动液体流动；压缩空气不断进入内管，在混合器上部形成低比重的气液混合液，钻杆外和混气器下部是比重大的钻井液。如图1所示，h1为钻具内混合钻井液高度，密度为ρ1；h2为钻具内未混合的钻井液高度，密度为ρ2；H为环空钻井液高度，密度为ρ，由于ρg H＞ρ1g h1+ρ2g h2，环空钻井液进入钻具水眼内，形成反循环流动，并把井底岩屑连续不断的带到地表，排入沉砂池。沉淀后的泥浆再注入井眼内，如此不断循环形成连续钻进过程。 钻井液循环流程见图2：沉砂池—环空—钻头—钻具内水眼—混气器（与注入空气混合）—双壁钻具内水眼—水龙带—排液管线—沉砂池。 优点及用途 1、能实现地质捞砂目的 气举反循环钻井液流在钻具内直接上返，携带岩屑能力强，岩样清晰，在漏失地层钻进时能实现捞砂等地质目的。 2、提高漏层钻井效率 气举反循环钻井时，钻头处的钻井液对井底产生抽汲作用，岩屑被及时带走，减少压实效应，在漏层钻井时，可减少岩屑重复破碎、能提高机械钻速，增加钻井效率。 3、可减少或消除钻井液的漏失，保护储层 由于反循环钻井时环空压耗小，作用于地层的压力小，所以在易漏地层钻进时，可减少或消除钻井液的漏失，保护储层，并节约大量钻井液材消耗。 4、可减少泵损耗，延长泥浆泵泵使用寿命 采用气举反循环钻井时，泥浆泵的作用只是向环空灌泥浆（或采用灌注泵灌注），泵负荷大大减小，使用寿命延长。 5、井控灵活 可采取正循环、反循环两种方法压井，井控灵活。反循环压井重泥浆可以直接送至井底，不必分段循环，缩短处理时间。 二、国内外应用现状 反循环钻井技术在水井、水文地质钻孔、大口径工程施工孔的钻井中应用较广，近年来气举反循环钻井技术已在地质、冶金、建设、水利、煤田和军工等系统推广应用，覆盖面遍及全国29个省市自治区。采用此方法达到的最大孔深是2470.88米，最大孔径是3.2米。同正循环钻井相比，平均机械钻速提高1.2~3倍，台月效率提高1.5倍；在复杂地层钻进综合效率是正循环钻进的3~6倍；水井的洗井时间缩短1/2；出水量增大1/3；优质孔率为100%。反循环空气钻井最早用于硬地层的钻井，加拿大K2能源公司开发出井下安全设备后，2002年开始应用空气反循环钻井技术开发低压气藏，在美国北蒙大拿州Blackfeet印第安人保留地的Bow Island 地层，应用空气反循环中心排渣钻井技术（RCCD）成功钻成天然气试验井，该地层属低压地层（估计地层压力为150Psi）。两口对比实验井分别钻于用泥浆钻成而没有油气显示的井旁，在没有增产措施的情况下，采用2″油管抽吸，日产天然气分别为15.5 万立方英尺和9.7万立方英尺。 三、当前研究情况 在气举反循环钻井技术研究方面，根据气举反循环钻井工艺要求，结合油气钻探特点，主要开展了反循环钻井工艺理论研究、反循环钻井流体技术、反循环钻具研制、反循环地面配套装备研制。 研究重点是反循环钻井工艺及井控技术，目前已配套气举反循环钻井主体设备，设计出双层钻具组合防喷工具，通过先导试验，初步形成了反循环钻井施工工艺，实现了流程设计改造、反循环钻进、携带岩屑、泥浆脱气等工艺。下步将在完善气举反循环钻井技术的同时，进一步拓展应用领域。 1、气举反循环钻井深度 ① 沉没系数a：水面以下高度与双壁钻具总长度的比值。（见图3） a= 若泥浆泵灌浆及时则可以认为液面保持在高架槽处，液面以上高度依据立管高度确定，水头按20~30米计算。即双壁钻具下深大于30米即可建立循环。 ② 双壁钻杆下深与井深比例关系 调研文献推荐范围较大为1:4~10。如北京丰台区某井，设计井深2470m。实际井深2470.88m。 钻具组合为：φ152mm三牙轮钻头+φ121mm钻铤(36m)+ φ73mm钻杆(2080m) + SHB127/76型双壁