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1、第 36 卷 第 1 期 2014 年 1 月 石 油 钻 采 工 艺 OIL DRILLING 2. Gas Production Branch, Daqing Oilfi eld Company, Daqing 163712, China） Abstract: The drilling practice of Qingshen Gas Field shows that gas drilling can improve the efficiency of drilling speed, but there is much mud shale in gas drilling applicati
2、on interval. Therefore, once the formation water flows out from the formation, the complex problems, such as pipe sticking, likely occur, which have great effect on drilling, logging, and cementing, etc. This paper analyzes the factors that affect the efficiency of gas drilling and rebuild water for
3、ecasting model for formation water overflowing during gas drilling according to previous drilling experience. Based on the theoretical analysis, the researchers have improved related equipment and tech- nology, and formed a series of matched technologies. The application of six wells shows through t
4、he improvement of related technology, complex incidents have been prevented efficiently, the quality of well has been guaranteed as well as the overall benefit of gas drilling has been improved. Key words: Gas drilling; formation water; quality of well bore; drilling efficiency; forecasting model; i
5、mprovement 基金项目：中国石油股份公司重大专项 “欠平衡 / 气体钻井技术现场试验” （编号：2010F-32） 资助。 作者简介： 陈绍云， 1982 年生。2007 年毕业于大庆石油学院石油工程专业， 现主要从事欠平衡、 定向水平井和深井钻井设计和相关科研 工作， 工程师。电话：0459-4893596。E-mail:chenshaoyun 。 2005 年以来， 随着勘探节奏不断加快， 气体钻井 作为深层提速一项重要技术， 在大庆油田取得长足 进步。截至 2010 年底， 气体钻井现场应用 23 口井， 平均单井进尺 668.86 m， 平均机械钻速 6.08 m/h， 是 邻
6、井机械钻速的 4.5 倍。但也存在卡钻、 后续划眼时 间长等问题， 影响气体钻井的大规模推广应用。在已 钻 23 口井中， 有 17 口井存在后续划眼和复杂处理等 问题， 累计损失时间 321.04 d， 而气体钻井提速节约 时间合计为 519.15 d， 23 口井综合提速节约时间仅为 198.11 d， 从而极大降低了气体钻井提速效率。 1 影响气体钻井效率因素分析 通过跟踪分析气体钻井近 5 年实钻情况发现， 虽然气体钻井技术在深层钻井提速方面起到了重要 作用， 加快了庆深气田勘探开发步伐， 但在实钻过程 中还存在以下三方面问题亟需解决。 1.1 选井选层技术预测精度较低 由于早期气体钻
7、井数量相对较少， 原有气体钻 23陈绍云等：提高庆深气田气体钻井效率技术研究 井出水预测技术则是在阿尔奇公式基础上运用数理 统计方法回归而成的预测方法1-3。因而， 该方法预 测精度在一定程度上受钻井数量影响较大， 预测精 度仅达到 67.50%， 无法完全满足气体钻井选井选层 技术需求。同时， 缺乏准确的地层出水量计算也影 响了气体钻井施工井段的选择。 1.2 井身质量无法完全满足生产需求 气体钻井钻进井段主要为登娄库地层， 该层段常 规钻井的平均井径扩大率近 20%， 气体钻井平均井径 扩大率大于 30%， 井壁失稳造成井径不规则、 扩大率较 大， 直接影响着井身质量， 对测井、 固井、
8、完井及开发等 后续作业有着严重影响。 另外， 井斜问题也十分突出， 其中徐深 42 井气体钻井井段 2 9103 612 m， 进尺 702 m， 井斜也从 0.61 增至 7.43 ， 严重超标， 从而影响 后续生产和作业。 1.3 复杂事故时率相对较高 由于地层出水、 出气， 以及井身质量差等原因， 造成各种卡钻、 遇阻， 损失时间长， 部分井甚至出现 被迫转化为常规钻井。而气液转换后， 存在长井段 划眼、 断钻具、 卡钻等复杂事故， 经统计， 在已钻 23 口中， 有 6 口井发生过 9 次卡钻， 其中 1 口井处理卡 钻就损失 64 d， 卡钻损失时间达到气体钻井总时间 的 40%；有
9、 17 口井气液转换后进行了划眼作业， 划 眼时间总计为 32 d， 占气体钻井总时间的 13.25%； 有 4 口井发生过井下钻具失效， 共计损失时间 51.54 d， 占气体钻井总时间的 21.34%。这些问题的出现， 使气体钻井综合提速效果受到影响， 无法大规模推 广应用。 2 选井选层技术研究与应用 2.1 出水层位预测方法改进完善 随着钻井数量的增加， 原有技术367.50% 的预 测精度已无法满足气体钻井技术的发展。应用该判 别方法对古深 2 井进行钻前出水预测， 见表 1， 但预 测结果漏识了 264 和 271 号 2 层高阻水层， 综合考 虑地质信息， 对该判别方法进行了完善
10、， 见表 2。 表 1 古深 2 井钻前出水预测情况 层号井段 /m 电阻率 / m 电子孔 隙度 /% 密度 / g cm-3 自然伽马/ API 泥质 含量 /% 有效孔 隙度 /% 含水饱和度/ % 渗透率 / 103m2 出水量 / m3 h1 1472 976.0 2 999.2 80.7 6.82.527514.07.21000.07 12.53 1523 054.2 3 059.4 127.8 4.12.4162 15.13.61000.02 0.97 1753 252.0 3 261.0 99.3 4.02.576616.65.41000.02 2.03 1803 326.0
11、3 337.2 163.4 5.12.367017.28.01000.48 42.43 1913 478.2 3 480.0 92.810.02.397019.07.81000.05 1.09 2153 688.6 3 694.2 179.4 5.12.4274 17.15.5100 0.01 1.19 2243 810.4 3 811.8 141.8 7.82.307521.46.21000.02 0.53 2253 833.6 3 835.8 189.2 6.62.3073 18.15.5100 0.01 0.52 264#4 156.8 4 158.6 346.0 5.82.445912
12、.2 6.11000.02 漏失 271#4 199.6 4 201.4 325.3 6.32.487115.3 7.1730.19 漏失 310 4 542.6 4 558.0 91.7 4.72.447113.29.0900.4248.67 表 2 完善后地层出水预测方法结果 主要参数相关参数参考参数 有效孔隙度 /% 渗透率 /103m2泥质含量 /% 电阻率 / m 密度 DEN/ g cm3 自然伽马 API 中子孔隙度 /% 含水饱和度 /% 3 0.01 20 2002.302.50 75 5100 5 0.10 25 3802.302.52 75 5 70 2.2 新出水量预测
13、方法建立 气体钻井钻遇水层， 其水侵速度是随时间变化 的， 出水层的渗透率不大， 当地层压力的传递尚未波 及到水区的外边界之前， 或者水区是封闭性的， 这时 石油钻采工艺 2014 年 1 月（第 36 卷） 第 1 期24 水区中的水向井眼内渗透的过程即为一个不稳定的 过程。对于不稳定水侵过程， 不同的学者基于不同 的流动方式和天然水域的外边界条件， 提出了计算 天然水侵量的多种不稳定流法5-6。 QrhCPQ WweD = 2 （1） 同时由文献5可知， 对于大庆气体钻井 215.9 mm 井眼， 每小时破碎及暴露在井壁的岩石 发生表面水化吸附水量为 0.011 m3， 发生渗透水化吸 附
14、水量为 0.22 m3， 同时考虑地层水域、 岩石有效压 缩系数， 以及溶解气水比等情况， 可得 Q ttttt t D D DDDD D = + + 1 12831 19330 26990 008553 10 61660 04 2 1 13tD （2） t K ppC r D W e w = +() 0 0864 0 99945 8443 106 5342 10 3522 . . wi （3） 式中， KW为渗透率， mD； 为气藏地层孔隙度， %；wi为地层水黏度， mPas；Ce为地层条件下与地 面条件下出水转换系数；p 为地层压力， MPa。 3 复杂事故预防技术 3.1 实时监测技术
15、完善 根据 C.L.Moore 等人的理论， 少量的出水比大 量出水更易造成井下复杂情况。而目前常用的判断 地层出水的方法主要根据立压变化、 排砂管出口状 态、 机械钻速变化等来判断， 但是在刚刚钻遇水层、 出水量较小时无法及时准确地进行识别。 原有传统闭环监测中， 由于传感器采集管线容 易被岩屑堵塞， 不能及时、 连续地获得湿度数据。 为了保证出口监测的连续性， 避免因为岩屑的堵 塞导致湿度传感器的失效， 进行了出口监测装置的 改进（见图 1） ， 主要是增加降尘装置， 从而保证气 体的连续流通。 具体过程为：排砂管中的气体通过管线进入传 感器进行湿度监测后， 气体进入降尘装置进行过滤 降尘
16、， 然后将气体中的粉尘、 岩屑去除， 最后排放到 大气。通过改进， 避免了监测时的环境污染， 保证了 监测的连续性， 大幅度地提高了识别地层出水的及 时性、 准确性。 图 1 出口湿度监测装置的改进（右为改进后） 另外， 在原有注气参数监测软件基础上增加了 存储、 回放、 曲线分析及报警功能， 同时利用视频信 号远距离传输同显技术实现了钻台直接监测注气参 数， 为控制人员能够及时、 准确地发现井下异常提供 指导4。 3.2 雾化泡沫配方改进 针对大庆油田气体钻井井段都不同程度的出水 问题， 开展了雾化、 泡沫钻井液技术的研究， 通过室 内实验筛选出了抑制性更强的 AP-1 及 NW-1， 并确 定了最佳配方， 大幅提高了防塌抑制能力， 并进行了 配伍性实验， 通过大量实验， 确定了雾化、 泡沫钻井 液的标准配方， 研制出抗 180 高温的雾化泡沫钻 井液体系。 现场试验雾化泡沫钻井， 有效地解
