气体钻井井眼干燥技术及携水模拟装置的研制.docx

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第32卷第4期

钻井液与完井液

Vol.32No.4

2015年7月

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July2015

doi:10.3696/j.issn.1001-5620.2015.04.009

气体钻井井眼干燥技术及携水模拟装置的研制

侯杰，刘永贵，李海

(大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院，黑龙江大庆)

侯杰等.气体钻井井眼干燥技术及携水模拟装置的研制[J].钻井液与完井液，2015,32(4):32-36.

摘要气体钻井过程中因地层出水引起的井壁失稳等技术难题，严重制约了该技术的推广应用。为解决这一难题，将合成的超吸水材料用于携带地层出水，并根据计算模型预测的出水量确定超吸水材料加量，携水工艺模拟装置可以确定超吸水材料适用的出水范围。实验结果表明，计算模型能对地层出水进行准确预测；合成的超吸水材料饱和吸水倍数为825倍、在5min内吸水达到656倍、在矿化度为1000mg/L的水中最小吸水倍数为120倍、在pH值为6～11区间内的吸水倍数都大于600倍，在较高温度和压力下，保水率仍大于80%,能够满足大庆地层出水条件下气体钻井的携水要求。对吸水材料回收后，其饱和吸水倍数为700倍，可以重复利用；模拟装置能对不同出水量的携水工艺进行有效模拟，解决了以往模拟装置体积大、操作难等问题。研究结果表明，将超吸水材料应用于出水地层的气体钻井，为保持井眼于燥、扩大气体钻井应用范围提供了新的解决方向和技术思路。

关键词气体钻井；地层出水；携水剂；空气压缩机

中图分类号：TE252.3TE254.4文献标识码：A文章编号：1001-5620(2015)04-0032-05

大庆油田从2005年开始进行气体钻井技术研究，主要在古龙区块、徐深区块、莺深区块进行了应用，总体效果较好。但因地层出水引起的一系列井下复杂情况制约了该技术大范围推广应用，比如形成泥环、钻头泥包、钻具遇卡，甚至会对上部泥页岩的强度产生影响，发生井壁垮塌[-8]。钻遇出水层后，如果出水量较小，加大注气量和注气压力就能将出水携带出地面，如果出水量太大就只有采用充气泡沫钻井，甚至转换为常规钻井液钻进，这就缩短了气体钻井的应用井段，也限制了气体钻井应用规模。将超吸水材料应用于出水地层气体钻井，不仅能保持井眼干燥，还可重复回收利用，降低成本[9-11]。同时，结合建立的气液固三相混合模拟装置，能模拟不同出水条件下的气体钻井携水工艺，并能确定吸水材料适用的出水量范围。

1地层出水量预测计算模型

国内外气体钻井实践表明：气体钻井成功实施的前提是井壁稳定、地层含水少或不含水、储层清楚等。

因此，准确预测气体钻井井段地层出水是气体钻井成功的关键技术之一，形成一套气体钻井出水预测技术，对指导气体钻井施工具有重大意义。

根据如下计算模型，预测出大庆徐深、莺深和古龙3个气体钻井的主要区块地层出水量在0.2～5m3/h之间，与通过测井资料得出的地层出水量相吻合。

Qw=2πrphC△pQp(1)其中，Qw为总体出水量，m3;r为气水接触面半径(即扩大井半径),m;φ为天然水域的有效孔隙度；h为天然水域的有效厚度，m;C.为天然水域中的有效压缩系数，1/MPa;△p为气水接触面上的压力，MPa;Qp为无因次产量，无单位。

2超吸水材料的合成及性能评价

超吸水材料简称SAP,是一种具有超强吸水能力和保水能力的高分子量聚合物，SAP可吸收质量是其成百甚至上千倍的水，且吸收后的水很难脱去，在油田开发过程中被用作堵水材料。在气体钻井过程中，地层出水经过高速气流鼓吹，以雾化状态在地

第一作者简介：侯杰，工程师，1983年生，2009年毕业于大庆石油学院油气井工程专业，现在从事钻井液处理剂合成及体系研发工作。地址：黑龙江省大庆市八百均钻井工程技术研究院钻井液技术研究所；邮政编码163413;电E-mail:。

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第32卷第4期侯杰等：气体钻井井眼干燥技术及携水模拟装置的研制33

层环空呈现，SAP呈极细粉末状，具有很大表面积。当SAP随着气体一起被泵入地层环空，经过出水层时，迅速与雾化状的水分接触，将水分吸入到自身网状