气体钻井技术在龙岗1井的试验与认识.docx

2009年11月Nov.2009钻采工

2009年11月Nov.2009

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钻井工艺

钻井工艺

气体钻井技术在龙岗1井的试验与认识

余锐，许期聪，艾惊涛，裴昆(川庆钻探工程有限公司钻采工艺技术研究院)

余锐等.气体钻井技术在龙岗1井的试验与认识.钻采工艺，2009,32(6):16-19

摘要：龙岗1井是龙岗构造上一口风险探井，设计井深6316m,由于地层可钻性差，采用常规钻井工艺机械钻速低，且极易发生钻具事故。龙岗1井钻井采用纯空气、氮气钻井试验的结果表明，采用气体钻井技术后机械钻速比邻区提高了3~4倍，减少了井漏和断钻具等井下事故，保证了井下安全，试验所用空气锤还具有很好的防斜打快效果。

关键词：气体钻井；优化设计；空气锤；机械钻速；防斜打快；钻井周期

中图分类号：TE242文献标识码：ADOI:10.3969/j.issn.1006-768X.2009.06.005

龙岗1井设计井深6316m,设计勘探层位为二叠系长兴组，勘探目标为龙岗生物礁地震异常区。该构造陆相侏罗系厚度3516m,三叠系须家河组厚600m,埋深4116m,具有含气丰富、超压实的特点，钻探难度大。

针对龙岗1井井眼尺寸大、裸眼段长、可钻性差、易发生断钻具事故等难点，在?311.2井眼段采用空气锤、牙轮钻头交替钻进，0215.9井眼采用氮气钻进，并从井身结构、钻井参数等方面进行优化，达到了充分利用气体钻井技术手段大幅提高本井上部大尺寸井段机械钻速、大大缩短钻井周期、节约钻井成本的目的；并通过现场试验进一步完善了气体钻井工艺技术，摸索出一套空气锤的使用规律。

一、龙岗1井气体钻井方案优化

1.井身结构优化

结合龙岗1井井深、可钻性差、井漏复杂、含气层段多、地表水丰富的特点，经过气体钻井地质适应性评价研究、燃爆基础理论研究、地层油气水分布规律及压力特征研究，制定如下图1所示井身结构及气体试验方案。该井身结构有效封隔了浅层水，为311.2mm井眼气体钻井创造了有利条件。

2.钻井参数优化

运用多相流理论和数值模拟的方法，分析了注气量与井眼尺寸、钻具尺寸、井内温度、岩屑尺寸、井底流压、井口套压、岩屑密度、机械钻速等的关系，建

立了实现目标机械钻速所需注气量的计算方法，为气体钻井设备配套、进一步提高机械钻速找到了理论依据。

由数值模拟提出：当设定机械钻速为20m/h,地层不出水、不出气条件下，注气量达到140m3/min时井底压力达到最低值，在此注气量下对井底流速、岩屑返速、环空岩屑浓度分布等影响因素进行模拟得知，此时已经能够满足安全钻井的需要，再增大注气量并不能够大幅度降低岩屑浓度，说明此注气量已经能够满足清洁井底的需要(见图2)。考虑到气体钻井的井眼扩大率并结合龙岗1井实际情况，适当增加了气量，具体钻井参数如表1。

根据上述优化参数，配置了累计供气量200m3/min的供气设备和90m3/min的氮气设备，现场试验表明，该钻井参数完全能够满足安全钻井的需要，能够保证高机械钻速状态下的携屑要求，还有一定的富余气量，能够满足处理常见井下复杂的要求。

二、龙岗1井现场试验概况

0311.2井眼空气钻进井段791~3440.60m,空气钻井进尺2649.60m,占设计井深的41.95%,平均机械钻速24.17m/h。其中807.77~2520.59m和3094.37~3160.52m井段采用空气锤钻进，总进尺1778.97m,占纯空气钻进段总进尺的67.14%,平均机械钻速26.12m/h。所钻层位：遂宁组~沙溪庙组、凉上～大安寨，主要岩性：紫红色

收稿日期：2009-07-09

作者简介：余锐(1982-),助理工程师，2005年毕业于西南石油大学石油工程专业，现从事气体钻井技术研究及现场工程技术服务。地址：(618300)四川省广汉市中山大道南二段，电话：0838-5152093。

第32卷第6期Vol.32No.6

钻采工艺

DRILLINGPRODUCTIONTECHNOLOGY·17·

泥岩、绿灰色砂岩夹页岩，钻具组合：KQC257FO313空气锤+回压凡尔+0228.6无磁钻铤+0228.6钻

铤3根+O203.2钻铤6根+?177.8钻铤3根+