提高氣體鉆井效率方法與對策探討

申 衡

（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術研究院，黑龍江大慶16300）

1 概述

大慶油田氣體鉆井技術自2005年現場試驗以來，因在提高鉆井速度上實現“革命性”的突破和在深部地層應用中所表現出的井眼穩定性，推動了氣體鉆井技術在天然氣探井中的應用發展，在2007年氣體鉆井11口，占深井年鉆井口數的58%，平均機械鉆速達到6.95m/h，是常規鉆井的4.34倍，是復合鉆井的2.44倍；氣體鉆井平均單只鉆頭進尺是常規鉆井的1.56倍，單井鉆頭用量比常規鉆井減少4.8只，氣體鉆井的平均鉆井周期縮短6.78d，有5口井鉆井周期縮短25d，氣體鉆井介質由單一的空氣鉆井發展到空氣/霧化/泡沫、氮氣、氮氣/霧化/泡沫鉆井的復合氣體鉆井，并形成了氣體鉆井設計、控斜打快、井壁保護、高溫霧化/泡沫鉆井液和氣體鉆井組分監測技術，初步解決了大慶探井氣體鉆井施工中的難題。氣體鉆井極低的循環介質當量密度使該項技術在提高機械鉆速、發現與保護儲層和提高油氣井具有十分突出的作用，從而使該項技術得到了應用發展。但應用氣體鉆井技術隨之帶來的是對地層流體壓力和井眼穩定性控制能力較低、攜巖性差、應用地層條件苛刻等問題，存在氣體鉆井應用井段較短、處理井下復雜時間長、鉆井周期縮短效果不明顯等問題，嚴重影響了氣體鉆井綜合效率。為此，本文就如何提高大慶油田氣體鉆井效率的方法與對策進行探討。

2 影響氣體鉆井效率因素分析

2.1 氣體鉆井應用井段較短

對大慶油田2007年所鉆的11口氣體鉆井井段、層位及進尺的統計結果見表1。

從表1可知，11口氣體鉆井的總進尺為6672.13m，平均為606.56m，占實際三開進尺45.56%。最長的井段為1100.0m，最短的只有175.96m。鉆井井段大于1000m的只有1口井，占總井數的9.09%，鉆井井段大于700m的有4口井，占總井數的36.36%；鉆井井段大于500m的有8口井，占總井數的27.27%；由此可見，達到氣體鉆井井段大于1000m的要求還有較大的差距。氣體鉆井層位主要集中在泉一段至登四段，還沒有在營城組含氣層段進行鉆進，提高氣體鉆井井段還有較大的空間。

2.2 純鉆進時間率低，處理復雜時間長

對2007年11口氣體鉆井時效進行統計，統計結果見表2。生產時間3627.99h，生產時間率71.13%，其中生產時間率在80%以上有8口井，占總井數72.27%，有2口井因為井下復雜處理時間長，導致生產時間率在40%以下。純鉆進時間1072.21h，純鉆進時間率21.03%，其中有4口井純鉆進時間率在30%以上，占總井數36.36%，處理復雜1205.7h，占總時間23.64%，設備安裝調試1152h，占總時間22.58%。

對2007年所鉆的11口氣體鉆井進行鉆具失效統計，統計結果見表3。有3口井發生過鉆具失效，占總井數27.27%，處理時間共計1160.1h，占氣體鉆井總時間的22.74%，占氣體鉆井處理復雜時間96.22%。其中XS27井處理事故時間占本井氣體鉆井時間58.74%，XS213井處理事故時間占本井氣體鉆井時間69%。這3口井鉆具失效均發生在地層出水后空氣鉆進過程中，地層出水，井壁失穩，另外采用滿眼鉆具組合，加大了處理難度。氣體鉆井雖然提高機械鉆速明顯，但是由于事故發生機率高，處理時間長，導致鉆進周期縮短不明顯。

表1 2007年氣體鉆井井段、層位及進尺統計

表2 2007年氣體鉆井失效統計

2.3 配套技術措施不完善

對2007年所鉆11口氣體鉆井循環介質和轉換原因進行統計，統計結果見表4。由于配套技術不完善，無1口氣體鉆井鉆至設計井深，其中有2口井因為鉆具失效轉換成常規鉆井，占總井數18.18%，4口井因為進入產層轉換成常規鉆井，占總井數36.36%，3口井因為地層出水卡鉆轉換成常規鉆井，占總井數27.27%，2口井因為地層出水機械鉆速慢轉換成常規鉆井，占總井數18.18%。空氣鉆井實際井段占設計井段43.92%，其中XS29井實際氣體鉆井井段只占設計井段12.22%為最小，最大的XS271井實際氣體鉆井井段占設計井段88.35%為最大。從表4可以看出，由于配套技術不完善，中途被迫轉換成常規鉆井，導致氣體鉆井井段短，綜合效益不明顯。

3 提高氣體鉆井效率的方法與對策

3.1 提高氣體鉆井進尺

實施氣體鉆井對所鉆遇的地層巖性特征、層位、井段進行基本條件的優選很有必要。XS氣田泉頭組以下巖性雖然成巖作用較好、巖石的強度、可鉆性級別較高，但由于沒有統一的氣、水界面，具體到每一口井的設計還應該根據具體情況給出合理的選區、選層、選井、選段的方案，從而降低復雜情況和事故的發生，真正提高氣體鉆井井段長度，體現氣體鉆井在深層提速價值。

表3 2007年氣體鉆井鉆具失效統計

表4 2007年氣體鉆井循環介質及轉換原因統計

在XS271井區附近，泉二段至營城組的可鉆井段長度在1444m；在XS10井區附近，泉二段至營城組的可鉆井段長度在1415m；在XS14井區附近，泉二段至營城組的可鉆井段長度在1360m；在XS43井區附近，泉二段至營城組的井段長度在1284m；在XS301井區附近，泉二段至營城組的可鉆井段長度在1424.5m，XS地區底層厚度詳細見表5。

表5 XS地區泉二段至營城組厚度統計

通過綜合分析，氣體鉆井狀態下，由于地層出水引發了井筒內復雜事件的發生，井段長度超過1000m的井段只有XS271井，該項技術的應用還沒有充分發揮高效鉆井技術的潛能。因此，強化選區選層選井方案設計的基礎上，進一步依靠科研攻關來減少井下復雜事件發生頻率是提高氣體鉆井井段長度可行之路，才能真正達到經濟效益顯著的目的。

3.2 提高純鉆進時間率，減小事故發生幾率

從表2中可以看出，處理復雜占總時間23.64%，設備安裝調試占總時間22.58%。為了提高純鉆進時間率，可以減少空氣鉆進設備安裝調試時間和井下事故處理時間。11口井設備安裝調試平均用時104.73h，如果組織協調合理，安裝調試時間可以控制在76h以內。從處理鉆具失效時間占復雜處理時間96.22%來看，如何預防井下鉆具失效是提高純鉆進時間率的關鍵。

從表3可以看出，鉆具失效一般發生在加重鉆桿、鉆鋌、接頭以及減震器。可以采取下列方法預防鉆具失效：①氣體鉆井盡量使用降扭鉆具組合，降低鉆具失效風險；②當地層出水，井壁不穩，及時轉換成霧化泡沫鉆井；③每次起下鉆對加重鉆桿、鉆鋌、接頭以及減震器進行錯扣探傷，及時更換探傷不合格鉆具。對于接頭和減震器，使用一定時間后，及時更換新的。

3.3 完善氣體鉆井配套技術

從表4分析來看，限制氣體鉆井技術應用主要是地層出水和產層，如何解決地層出水后氣體鉆進和產層鉆進是目前必須解決的難題。

在2007年所鉆的11口氣體鉆井中，地層不同程度均有出水，有5口井進行了霧化鉆井試驗。在這5口井中有2口井因為進入產層終止氣體鉆井，有2口井因為鉆速慢終止氣體鉆井，1口井在起鉆過程中卡鉆終止氣體鉆井。在未進行霧化泡沫鉆井的6口井中，有2口井發生過鉆具失效，2口井發生過卡鉆，并直接導致氣體鉆井結束。由此可見，霧化泡沫鉆井是解決地層出水的有效途徑。不斷完善霧化泡沫液性能，增加其攜屑攜水能力和保護井壁能力，是今后發展的方向。

在2007年所鉆的11口井中，有4口井因為進入產層，缺乏氮氣打產層技術，被迫轉換成常規鉆井，不但制約了氣體鉆井應用井段，而且起不到氣體鉆井及時發現保護產層的目的。氮氣打產層難點在于無法完成起下鉆，可以引進套管閥技術，并輔以井口起下鉆導引頭和排砂管線導引裝置，可以完成產層起下鉆。

4 結論

通過對2007年11口氣體鉆井情況進行統計分析，可以看出氣體鉆井效率低主要表現在氣體鉆井井段短和純鉆進時間率低，提高氣體鉆井效率就是要加大氣體鉆井井段和提高純鉆井時間率，氣體鉆井技術特別是霧化泡沫技術和氮氣打儲層技術是加大氣體鉆井井段，減少井下事故，提高純鉆進時間率的保障。

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