伊朗欠平衡钻井技术课题验收汇报

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1、伊朗欠平衡钻井技术伊朗欠平衡钻井技术课题验收汇报课题验收汇报汇汇 报报 内内 容容一、项目来源一、项目来源二、攻关目标二、攻关目标三、项目经济技术指标三、项目经济技术指标四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践五、技术成果五、技术成果六、知识产权情况六、知识产权情况七、经济分析七、经济分析八、评价八、评价一、项目来源一、项目来源 伊朗波斯湾沿岸的伊朗波斯湾沿岸的ZagrasZagras构造带是构造带是世界著名的世界著名的油气聚油气聚集区，油气资源极其丰富，这一带的钻井难题也是世界著集区，油气资源极其丰富，这一带的钻井难题也是世界著名的。二十世纪六、七十年代，西方国家的许多石油公司名的。二十

2、世纪六、七十年代，西方国家的许多石油公司在这一带的钻井，普遍遭受到井漏、井塌、井涌、盐膏层在这一带的钻井，普遍遭受到井漏、井塌、井涌、盐膏层等复杂问题的困扰。等复杂问题的困扰。 伊朗革命后西方国家撤出，伊朗油气勘探开发受到致伊朗革命后西方国家撤出，伊朗油气勘探开发受到致命影响。二十世纪九十年代，伊朗政府依靠自身力量加快命影响。二十世纪九十年代，伊朗政府依靠自身力量加快油气勘探开发。油气勘探开发。19981998年伊朗国家钻井公司在年伊朗国家钻井公司在TABNAKTABNAK构造钻构造钻第一口井（第一口井（TBK1TBK1井），遭遇了严重的漏、喷、塌、卡等事井），遭遇了严重的漏、喷、塌、卡等事故

3、，建井周期故，建井周期402402天，伊朗同行对此束手无策。天，伊朗同行对此束手无策。 在这种背景下，伊朗政府寻求国际技术合作。在这种背景下，伊朗政府寻求国际技术合作。 集团公司原中油技服与伊朗国家石油公司（集团公司原中油技服与伊朗国家石油公司（NIOC）签订签订了了“192”钻井总承包合同钻井总承包合同，在伊朗南部在伊朗南部3个气田完成个气田完成19口井口井钻井和钻井和2口修井工程口修井工程。 合同要求的主要经济指标为：合同要求的主要经济指标为：1、总进尺、总进尺63389米米(其中空气其中空气/ /泡沫钻井进尺泡沫钻井进尺50390米，占总进尺米，占总进尺79.5)；2、平均井深、平均井深

4、3336米；米；3、平均钻井周期、平均钻井周期100天天(3个构造平均周期个构造平均周期)；4、平均单、平均单井成本井成本427万美元；万美元；5、合同期、合同期900天，其中合同工期天，其中合同工期730天。天。 6、合同总包金额为、合同总包金额为8459万美元；万美元；一、项目来源一、项目来源合同作业区地理位置合同作业区地理位置TEHRANLARMERD一、项目来源一、项目来源合同作业区构造平面图合同作业区构造平面图LAMERD一、项目来源一、项目来源一、项目来源一、项目来源 伊朗南部气田地质条件十分复杂，地表位于海平面以伊朗南部气田地质条件十分复杂，地表位于海平面以上上1200米左右的米

5、左右的TABNAK山顶上，地下裂缝、溶洞发育，全山顶上，地下裂缝、溶洞发育，全井都会遇到完全漏失，而且存在大段水敏性页岩，垮塌严井都会遇到完全漏失，而且存在大段水敏性页岩，垮塌严 重。重。伊朗国家钻井公司在伊朗国家钻井公司在3个构造所钻的第一第二口井周期个构造所钻的第一第二口井周期分别为分别为3年（年（GARDAN，井深，井深3909米）、米）、2年（年（SHANUL,井井深深3284米）、米）、1年多年多(VARAVI,井深井深2264米米)。TABNAK 山地貌山地貌一、项目来源一、项目来源TABNAK构造地下缝洞发育构造地下缝洞发育一、项目来源一、项目来源TBK1TBK1井实钻地层和岩性

6、井实钻地层和岩性一、项目来源一、项目来源TABNAKTABNAK构造剖面构造剖面Lafan/Kazhdumi水敏页岩层水敏页岩层一、项目来源一、项目来源一、项目来源一、项目来源而合同要求我方平均钻井周期而合同要求我方平均钻井周期100天、平均单井成本天、平均单井成本427万美元，再加上不合理要求条款增加的费用，预计完成万美元，再加上不合理要求条款增加的费用，预计完成“192”项目所需资金将超支项目所需资金将超支3896万美元。万美元。我们面临的困难我们面临的困难:国内无处理如此严重、长段井漏地层的国内无处理如此严重、长段井漏地层的实践经验；无空气钻井的工艺技术资料。如何才能保证顺利实践经验；无

7、空气钻井的工艺技术资料。如何才能保证顺利完成合同所规定的工作量？完成合同所规定的工作量？一、项目来源一、项目来源 针针对对伊伊朗朗项项目目的的难难题题，集集团团公公司司科科技技发发展展部部和和长长城城钻钻井井公公司司十十分分重重视视，先先后后六六次次召召开开技技术术研研讨讨会会，邀邀请请全全国国有有欠欠平平衡衡钻钻井井经经验验和和技技术术储储备备的的施施工工单单位位、研研究究单单位位和和知知名名专专家家、院院士士，对对该该项项目目的的技技术术难难题题和和对对策策进进行行了了深深入入的的研研讨讨，决决定定设设立立伊伊朗朗欠欠平平衡衡钻钻井井技技术术科科研研攻攻关关项项目目，由由长长城城钻钻井井公

8、公司司牵牵头头组组织织西西南南石石油油学学院院、中中国国石石油油勘勘探探开开发发研研究究院院、中中国国石石油油工工程程技技术术研研究究院院和和北北京京石石油油机机械械厂厂等等相相关关单单位位针针对对空空气气/泡沫钻井等配套工艺技术进行联合科研攻关。泡沫钻井等配套工艺技术进行联合科研攻关。1伊朗南部气田空气钻井技术与环境保护技术伊朗南部气田空气钻井技术与环境保护技术2伊朗南部气田大井眼完全漏失、垮塌井段钻井液研究伊朗南部气田大井眼完全漏失、垮塌井段钻井液研究3伊朗欠平衡钻井固井技术研究伊朗欠平衡钻井固井技术研究4油气井完井工艺技术研究油气井完井工艺技术研究5伊朗欠平衡钻井空气螺杆钻具研制伊朗欠平

9、衡钻井空气螺杆钻具研制6伊朗欠平衡钻井空气震击器及减震器的研制伊朗欠平衡钻井空气震击器及减震器的研制一、项目来源一、项目来源设立设立6 6个科研攻关专题个科研攻关专题二、攻关目标二、攻关目标1.针针对对伊伊朗朗大大尺尺寸寸、深深井井空空气气（雾雾化化）钻钻井井难难题题进进行行研研究究，形形成成配配套套技技术术，实实现现安安全全、快快速速、低低成成本本的的空空气气钻钻井井施施工工，保证项目的顺利完成，并为空气钻井积累经验和技术。保证项目的顺利完成，并为空气钻井积累经验和技术。2.针针对对伊伊朗朗南南部部气气田田大大井井眼眼钻钻井井完完全全漏漏失失、垮垮塌塌井井段段钻钻井井过过程程中中出出现现的的

10、问问题题，研研究究开开发发相相应应的的钻钻井井液液体体系系及及其其配配套套技技术，以实现安全、高效、快速钻井的目的。术，以实现安全、高效、快速钻井的目的。二、攻关目标二、攻关目标3.开开展展伊伊朗朗欠欠平平衡衡钻钻井井固固井井技技术术研研究究，开开发发低低密密高高强强水水泥泥浆浆体体系系和和防防窜窜固固井井水水泥泥浆浆体体系系，解解决决固固井井中中存存在在的的低低压压、易漏，气窜等难题。易漏，气窜等难题。4.4.研研制制9 9 5/85/8 ( ( 244mm)244mm)的的空空气气螺螺杆杆钻钻具具样样机机，满满足足伊伊朗朗钻钻井井工工程程急急需需，并并为为国国内内欠欠平平衡衡钻钻井井提提供

11、供实实用用的的新新型型螺螺杆杆钻具产品。钻具产品。5.开发适应于空气钻井开发适应于空气钻井8随钻震击器和随钻震击器和8机械减震器。机械减震器。6.研研究究优优选选出出适适合合该该气气田田的的完完井井管管串串；提提出出完完井井管管串串的的缓缓蚀蚀和和防防腐腐技技术术，优优选选或或研研制制适适合合该该气气田田的的缓缓蚀蚀剂剂以以及及评评选选完完井井工工具具材材质质。研研究究一一套套适适合合于于伊伊朗朗南南部部气气田田应应用用的的DST测试和射孔工艺技术，使测试成功率测试和射孔工艺技术，使测试成功率90%。二、攻关目标二、攻关目标三、项目主要经济技术指标三、项目主要经济技术指标1.技术水平达到或超过

12、目前国际同类研究（产品）水平。技术水平达到或超过目前国际同类研究（产品）水平。2.钻钻具具腐腐蚀蚀、冲冲蚀蚀控控制制技技术术达达到到明明显显控控制制钻钻具具腐腐蚀蚀、冲冲蚀蚀破破坏的目的。坏的目的。3.3.空气泡沫的循环回收技术回收率大于空气泡沫的循环回收技术回收率大于70%(70%(室内评价）室内评价）4.在在伊伊朗朗现现场场应应用用2至至3口口井井，其其经经济济效效益益综综合合指指标标符符合合钻钻井井合同的要求。合同的要求。1、设备、工具配套、设备、工具配套1.1将国内仅有的两套空气钻井设备重新配套，组成一套将国内仅有的两套空气钻井设备重新配套，组成一套175方的空气方的空气/泡沫钻井设备

13、。泡沫钻井设备。四川局一套四川局一套100方。方。新疆局一套新疆局一套75方。方。1.2长城钻井公司又进口了两套长城钻井公司又进口了两套300方方/分的空气钻井设备。分的空气钻井设备。四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践25.4m25.4m3 3/m/m空气压缩机空气压缩机1111台，台，300psi300psi。60m60m3 3/m/m增压机增压机5 5台，台，2200psi2200psi。300L/m300L/m雾化泵雾化泵2 2台台,3000psi,3000psi。巴顿气体流量计：巴顿气体流量计：3000psi3000psi。10L/m10L/m化学剂注入泵，化学剂注入泵，30

14、00psi3000psi。4040”、3030”、2020”旋转头。旋转头。全套控制管汇及供气管线和排砂管线。全套控制管汇及供气管线和排砂管线。自动加油系统。自动加油系统。四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践长城空气长城空气/ /泡沫钻井设备配置泡沫钻井设备配置四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践国国产产封封井井器器和和旋旋转转控控制制头头四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践2、空气泡沫钻井防漏治漏研究与现场试验、空气泡沫钻井防漏治漏研究与

15、现场试验四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践2.1井漏分析与处理的理论基础研究井漏分析与处理的理论基础研究2.2伊朗作业区工程目的的地质研究伊朗作业区工程目的的地质研究2.3空气泡沫钻井计算模型、施工设计及监测软件空气泡沫钻井计算模型、施工设计及监测软件2.4TabnakTabnak构造各井段钻井工艺研究构造各井段钻井工艺研究2.1井漏分析与处理的理论基础研究井漏分析与处理的理论基础研究井漏伊朗项目的主要难题。井漏伊朗项目的主要难题。井漏的处理决策井漏的处理决策“试验摸索法（试验摸索法（Tryanderr）”，即：采用某种经验认为合理的方法，通过试用和试用即：采用某种经验认为合理的方法

16、，通过试用和试用后的结果验证其是否合理。如果合理就继续采用；如后的结果验证其是否合理。如果合理就继续采用；如果不合理，再选择另外的方法试用。果不合理，再选择另外的方法试用。但钻井过程是一个高风险、高投入的行业，一次失败但钻井过程是一个高风险、高投入的行业，一次失败的试验将导致大量的经济和时效损失。的试验将导致大量的经济和时效损失。结合以往研究成果，在本项目中提出结合以往研究成果，在本项目中提出“处理井漏的系处理井漏的系统技术统技术”，它由三个部分组成：漏层基础资料获取、，它由三个部分组成：漏层基础资料获取、漏层特征评价、漏层处理。漏层特征评价、漏层处理。 2.1.1获取获取漏层评价的基础资料漏

17、层评价的基础资料收集、分析与地层漏失直接或间接相关的一切资料，收集、分析与地层漏失直接或间接相关的一切资料，作为漏层评价和措施制定的基础作为漏层评价和措施制定的基础。得知漏层成因、。得知漏层成因、位置、岩性、漏失通道形态（洞、缝）和尺寸等。位置、岩性、漏失通道形态（洞、缝）和尺寸等。（1）地质资料）地质资料（2 2）测井资料（数据和图像）测井资料（数据和图像）（3 3）岩芯资料与地面露头资料）岩芯资料与地面露头资料 （4 4）钻井过程中的工程资料和录井资料）钻井过程中的工程资料和录井资料科学的井漏处理，是地质、测井、油藏、钻井多学科学的井漏处理，是地质、测井、油藏、钻井多学科交叉、协作的工作。

18、科交叉、协作的工作。 2.1.2漏层处理技术漏层处理技术各种可用的漏层处理技术。各种可用的漏层处理技术。堵、欠、填、漏、工具封隔、暂时封堵，等等。堵、欠、填、漏、工具封隔、暂时封堵，等等。 可行性客观条件是否允许（如空气钻井）。可行性客观条件是否允许（如空气钻井）。有效性是否能达到目的。有效性是否能达到目的。协调性如储层，堵后可否解堵、解堵后是否保护协调性如储层，堵后可否解堵、解堵后是否保护了储层。了储层。经济性时间和费用，设备、材料、工具。经济性时间和费用，设备、材料、工具。 2.2伊朗作业区工程目的的地质研究伊朗作业区工程目的的地质研究目的目的1：漏层成因、位置、岩性、漏失通道形态漏层成因

19、、位置、岩性、漏失通道形态（洞、缝、空间方位）和尺寸等。（洞、缝、空间方位）和尺寸等。目的目的2：空气泡沫钻井的可行性井壁稳定、地层：空气泡沫钻井的可行性井壁稳定、地层出水、油气燃爆、井控安全等。出水、油气燃爆、井控安全等。 作业区所在构造带的地质研究作业区局部构作业区所在构造带的地质研究作业区局部构造的地质环境、构造演化、对比资料等。造的地质环境、构造演化、对比资料等。 作业区局部构造的地质研究地面露头地质研作业区局部构造的地质研究地面露头地质研究、局部构造地质研究、绘制了局部构造的综合究、局部构造地质研究、绘制了局部构造的综合剖面图。剖面图。 研究了综合地质特点对钻井工程的影响。研究了综合

20、地质特点对钻井工程的影响。TABNAK构构造造综综合合地地质质剖剖面面图图2.3空气泡沫钻井计算模型、施工设计及监测软件空气泡沫钻井计算模型、施工设计及监测软件目的：超大尺寸、复杂结构（井身结构与目的：超大尺寸、复杂结构（井身结构与钻具组合）、复杂地层（漏、喷）、复杂流钻具组合）、复杂地层（漏、喷）、复杂流体（气、雾、泡沫、充气），模型研究、施体（气、雾、泡沫、充气），模型研究、施工设计及监测软件。工设计及监测软件。 空气（雾化）钻井计算模型（空气（雾化）钻井计算模型（ 井眼尺寸井眼尺寸/ /井深井深/ /机械钻速机械钻速/ /空气量之间关系的研究）。空气量之间关系的研究）。 泡沫流变性研究（

21、含装置）。泡沫流变性研究（含装置）。 泡沫钻井计算模型。泡沫钻井计算模型。 充气液钻井计算模型。充气液钻井计算模型。 气基流体钻井计算软件开发。气基流体钻井计算软件开发。2.4TabnakTabnak构造各井段构造各井段钻井工艺研钻井工艺研究究六开六开微泡沫聚微泡沫聚磺泥浆磺泥浆五开五开聚磺泥浆聚磺泥浆四开四开抗盐硬胶泡沫抗盐硬胶泡沫三开三开空气钻井空气钻井二开二开稳定泡沫钻井稳定泡沫钻井一开一开微泡沫泥浆微泡沫泥浆2.4.1合理合理井身结构井身结构与工艺措与工艺措施制定施制定2.4.2一开井段微泡沫泥浆钻井技术一开井段微泡沫泥浆钻井技术 漏层分析与钻井工艺确定漏层分析与钻井工艺确定山地地貌，

22、地表布满沟壑。Asmari灰岩，缝洞发育。开放性漏层，短流道。清水空气泡沫微泡沫泥浆洞28升/秒0.75m3 /分0.97升/秒3.7升/秒缝85升/秒7m3 /分1.85升/秒12.4升/秒总计113升/秒7.75m3 /分2.82升/秒16.1升/秒一开井段漏失程度预测：一开井段漏失程度预测：泥浆钻井，失返性漏失，TBK1和TBK2。空气钻井，36大井眼700方/分气量，设备限制。泡沫钻井，大流量泡沫的快速回收难以实现。微泡沫泥浆钻井，满足携岩、满足防漏（少微泡沫泥浆钻井，满足携岩、满足防漏（少量漏失），对设备无特殊要求。量漏失），对设备无特殊要求。 微泡沫泥浆的研究与应用微泡沫泥浆的研究

23、与应用微泡沫泥浆的组成微泡沫泥浆的PVT特性微泡沫泥浆的流变性微泡沫泥浆的封堵能力微泡沫泥浆的可泵送性微泡沫泥浆适用范围的总体分析 结论：微泡沫泥浆钻井对结论：微泡沫泥浆钻井对TABNAK构造一开井段构造一开井段（井深不超过（井深不超过120米）的漏层超大尺寸井眼有效、米）的漏层超大尺寸井眼有效、适用、而且经济。适用、而且经济。但存在泵上水不好、工作不平稳（尤其是含气量较但存在泵上水不好、工作不平稳（尤其是含气量较大时）。大时）。（TBK2井、东安1井的泥浆泵事故）现场应用：现场应用：一开一开26钻领眼、钻领眼、36扩眼扩眼2.4.3二开井段稳定泡沫钻井技术二开井段稳定泡沫钻井技术 漏层分析与

24、钻井工艺确定漏层分析与钻井工艺确定45-550米，Jahrum和Pabdah地层，缝洞型灰岩。露头地质考察：二开井段漏失程度预测：二开井段漏失程度预测：泥浆钻井，失返性漏失，TBK1。微泡沫泥浆钻井，失返性漏失，TBK2。空气钻井，漏失量不大，不影响正常钻进，可以应用。泡沫钻井，漏失量不大，不影响正常钻进，可以应用。清水空气泡沫微泡沫泥浆洞61升/秒0.8m3 /分3.61升/秒40.3升/秒缝127升/秒9.6m3 /分9.3升/秒78升/秒总计188升/秒10.4m3 /分12.9升/秒118.3升/秒空气钻井和泡沫钻井，哪一个更适用？空气钻井和泡沫钻井，哪一个更适用？理论研究和现场试验。

25、理论研究和现场试验。 二开二开26”26”井眼空气钻井研究井眼空气钻井研究 26”26”井眼空气钻井气体携岩的理论研究与实验研究井眼空气钻井气体携岩的理论研究与实验研究二开井段岩屑尺寸与最小注气量二开井段岩屑尺寸与最小注气量岩屑尺寸(mm)2.52.01.51.00.5最小注气量(m3 /分)391350303248176速度分布速度分布压力分布压力分布携岩能量携岩能量气量气量280280 m m3 3 / /分分（TBK3TBK3井现场试验）井现场试验）理论上小气量可以带出小直理论上小气量可以带出小直径岩屑。但实验证明岩石冲径岩屑。但实验证明岩石冲击破碎的岩屑直径为击破碎的岩屑直径为1/10

26、1/10英英寸，并且很难再被重复破碎。寸，并且很难再被重复破碎。提出了携岩比动能判提出了携岩比动能判别标准，解决了依靠别标准，解决了依靠返速、传输比、岩屑返速、传输比、岩屑浓度判别井眼净化的浓度判别井眼净化的不准确。不准确。速度分布速度分布压力分布压力分布携岩能量携岩能量气量气量390390 m m3 3 / /分分（理论分析）（理论分析） 大尺寸井眼空气钻井气体携水的理论研究与实验研究大尺寸井眼空气钻井气体携水的理论研究与实验研究井深井深455m455m处地层微量出水（小于处地层微量出水（小于1010升升/ /秒秒），供水源为季节性地表水。），供水源为季节性地表水。气体钻井携水机理：气体钻井

27、携水机理：国外计算，普遍将出水量按重量国外计算，普遍将出水量按重量简单折算为钻速增加的岩屑重量简单折算为钻速增加的岩屑重量（岩屑体积量），修正气量。（岩屑体积量），修正气量。实际的携水机理是：水滴的不断实际的携水机理是：水滴的不断聚并和分散的动态过程，且受表聚并和分散的动态过程，且受表面张力和分散动能的影响。面张力和分散动能的影响。两种计算相差甚大！两种计算相差甚大！不同分散动能下的水滴尺寸：不同分散动能下的水滴尺寸：标态下标态下10m/s10m/s。标态下标态下20m/s20m/s。标态下标态下30m/s30m/s。TBK3TBK3井现场试验：气量井现场试验：气量280280 m m3 3

28、/ /分分下环空不同部位可下环空不同部位可携带的最大水滴尺寸可携带的最大水滴尺寸可见不能有效携水。见不能有效携水。如果气量增加到如果气量增加到390390 m m3 3 / /分分，既可以满足携岩，同时也既可以满足携岩，同时也可以将最大可能水滴（直可以将最大可能水滴（直径径6mm6mm）携带。）携带。 大尺寸井眼环空关节点气体携岩携水能力研究大尺寸井眼环空关节点气体携岩携水能力研究岩屑堆积点岩屑堆积点环空不同位置的携岩能量分布环空不同位置的携岩能量分布携岩能量最低点关节点。只要关节点处携岩满足携岩能量最低点关节点。只要关节点处携岩满足要求，则全井环空净化满足要求。要求，则全井环空净化满足要求。

29、 大尺寸钻头井底流场气体清岩研究大尺寸钻头井底流场气体清岩研究 携岩的两个环节：由井底至环空，由环空至地面。携岩的两个环节：由井底至环空，由环空至地面。故应该研究井底流场将岩屑送至环空的能力。故应该研究井底流场将岩屑送至环空的能力。计算结果显示：计算结果显示： 265265 m m3 3 / /分分气量即可满足井底流场携岩。气量即可满足井底流场携岩。但环空携岩需要但环空携岩需要390 390 m m3 3 / /分分。 钻柱钻柱井眼系统气体压力场与温度场研究井眼系统气体压力场与温度场研究 2626井眼钻杆内与环空的压力分布井眼钻杆内与环空的压力分布温度：温度：最关键的是钻头处温度分布。最关键的

30、是钻头处温度分布。2626钻头，钻头，3x40.84mm3x40.84mm喷嘴安喷嘴安装孔。装孔。在在390 390 m m3 3 / /分分气量下，钻头喷气量下，钻头喷嘴安装孔属于超临界流动。嘴安装孔属于超临界流动。流动压降流动压降0.7MPa0.7MPa，钻头喷嘴，钻头喷嘴安装孔下游温度降为零下安装孔下游温度降为零下1414度。此种情况下若遇地层出度。此种情况下若遇地层出水，环空会有冰块、影响净水，环空会有冰块、影响净化，甚至有可能井下冰堵。化，甚至有可能井下冰堵。只有将只有将钻头喷嘴安装孔扩大至钻头喷嘴安装孔扩大至55mm55mm以上，才能处于亚临界以上，才能处于亚临界流动流动。 二开二

31、开2626井眼稳定泡沫钻井研究井眼稳定泡沫钻井研究 由于由于2626井眼空气钻井需要空气量太大、设备难以满足，故可行钻进井眼空气钻井需要空气量太大、设备难以满足，故可行钻进方案为稳定泡沫钻井。方案为稳定泡沫钻井。 只有大井眼携岩问题和泡沫回收使用问题。因此，选用半衰期适当的只有大井眼携岩问题和泡沫回收使用问题。因此，选用半衰期适当的稳定泡沫，确定合适的气液比和环空返速以满足携岩，在大循环池中使泡稳定泡沫，确定合适的气液比和环空返速以满足携岩，在大循环池中使泡沫自然析液破泡以实现泡沫液循环使用。沫自然析液破泡以实现泡沫液循环使用。高气低液高气低液低气高液低气高液低气高液低气高液高气低液高气低液“

32、高气低液高气低液”注入参数对应着注入参数对应着低的井底压力低的井底压力( (有利于降低压持有利于降低压持效应效应/ /提高钻速提高钻速) )和高的携岩能和高的携岩能力力( (有利于井眼净化，提高钻速有利于井眼净化，提高钻速) )。设计注气量为设计注气量为80-12080-120 m m3 3 / /分分，注液量为注液量为6-86-8升升/ /秒秒。注气量注气量8080 m m3 3 / /分，注液量分，注液量6 6升升/ /秒秒条件下的计算和现场试验条件下的计算和现场试验2.4.4三三开开17171 1/ /2 2井段水敏性页岩空气钻井技术井段水敏性页岩空气钻井技术TBK1TBK1井井Laff

33、anLaffan页岩的坍塌给伊朗国家石油公司造成了极大的心理阴影，页岩的坍塌给伊朗国家石油公司造成了极大的心理阴影，伊朗人认为伊朗人认为LaffanLaffan页岩的坍塌是强烈构造运动的构造应力所致。页岩的坍塌是强烈构造运动的构造应力所致。我们依据对泥页岩失稳的机理研究成果和国内空气钻井的实例，初步认我们依据对泥页岩失稳的机理研究成果和国内空气钻井的实例，初步认定定LaffanLaffan页岩坍塌是水敏性坍塌，而不是构造应力性坍塌。页岩坍塌是水敏性坍塌，而不是构造应力性坍塌。为验证，找到了为验证，找到了LaffanLaffan页岩的露头，取样进行了分析、化验。页岩的露头，取样进行了分析、化验。

34、 编号强度（MPa）波松比弹模（MPa）WZ_3_2424.60.245.3*103WZ_3_2527.30.2247.2*103WZ_3_2637.40.274.8*103原态岩样原态岩样清水浸泡清水浸泡3030分钟分钟柴油浸泡柴油浸泡3030分钟分钟清水和盐水吸水速度对比清水和盐水吸水速度对比三开三开17171 1/ /2 2井段的空气钻井（气量井段的空气钻井（气量150 150 m m3 3 / /分分）：）： 灰岩（无重复破碎）页岩（研磨的重复破碎）2.4.5四四开井段盐水层硬胶泡沫钻井技术开井段盐水层硬胶泡沫钻井技术 四开井段地质分析与技术措施确定四开井段地质分析与技术措施确定井段最

35、长井段最长( (由由900m900m至至2500m)2500m)、情况最复杂、情况最复杂( (最严重的漏失层最严重的漏失层；三个三个高压高压、高矿化度出水层等问题高矿化度出水层等问题) ) ，技术措施难度最高。，技术措施难度最高。开始用空气钻井（气量为开始用空气钻井（气量为120 m120 m3 3/ /分）。分）。见第一水层后转换为硬胶泡沫钻井（抗盐见第一水层后转换为硬胶泡沫钻井（抗盐、稳定稳定、携岩携水、携岩携水、腐蚀控制）。气量为腐蚀控制）。气量为60 m60 m3 3/ /分分、液量为液量为6 6升升/ /秒。秒。在线监测返出液的氯根值或电导率在线监测返出液的氯根值或电导率，以判断第二

36、盐水层，以判断第二盐水层/ /第三盐第三盐水层的出现水层的出现( (现场经验：可通过品尝滤液的方法判断盐水层。第一现场经验：可通过品尝滤液的方法判断盐水层。第一水层味淡咸，第二水层味特咸，第三水层味涩苦水层味淡咸，第二水层味特咸，第三水层味涩苦) )。第二水层钻穿后，及时调整泡沫液性能，加大发泡剂第二水层钻穿后，及时调整泡沫液性能，加大发泡剂、稳泡剂稳泡剂和增强剂浓度，增强抗盐稳定性，增强抗腐蚀能力。和增强剂浓度，增强抗盐稳定性，增强抗腐蚀能力。第三水层钻穿后至第三水层钻穿后至DashtakDashtak硬石膏层顶即可停止四开。硬石膏层顶即可停止四开。较大液量较大液量、较小气量的方案，适当增加

37、液柱压力以压制盐水层，较小气量的方案，适当增加液柱压力以压制盐水层，减少盐水对泡沫稳定性和钻具腐蚀性的影响。减少盐水对泡沫稳定性和钻具腐蚀性的影响。 四开井段硬胶泡沫钻井技术四开井段硬胶泡沫钻井技术出水井漏未出水时出水40m3/h 四开井段泡沫钻井的随钻水层监测技术四开井段泡沫钻井的随钻水层监测技术 钻头使用状态的判断钻头使用状态的判断Drill-off-testDrill-off-test 下钻到底后的循环建立下钻到底后的循环建立 四开井段泡沫钻井的盲钻技术四开井段泡沫钻井的盲钻技术TBK15TBK15井，在井，在10931093在在10981098米钻遇放空米钻遇放空5 5米的溶洞，造成了

38、泡沫流体的失返性漏米的溶洞，造成了泡沫流体的失返性漏失。由该井摸索了一套有进无出的盲钻技术，保障井眼充分清洁失。由该井摸索了一套有进无出的盲钻技术，保障井眼充分清洁、泡沫与岩泡沫与岩屑一起进入漏层，盲钻屑一起进入漏层，盲钻1717天，钻至天，钻至25962596米正常完钻，顺利下入米正常完钻，顺利下入9 95 5/ /8 8套管。套管。 在四开井段上部，由于岩性在四开井段上部，由于岩性、裂缝发育和地下水冲蚀作用，产生大型溶洞裂缝发育和地下水冲蚀作用，产生大型溶洞的可能性较大。这种漏层只能采用的可能性较大。这种漏层只能采用“有进无出有进无出“的盲钻技术。的盲钻技术。 3、钻具冲蚀与腐蚀控制研究、

39、钻具冲蚀与腐蚀控制研究四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践报报告三：伊朗空气泡沫钻井钻具腐蚀与防护研究报报告三：伊朗空气泡沫钻井钻具腐蚀与防护研究第第1章章前言前言.11.1研究的目的及意义.11.2钻井工程中的腐蚀.21.2.1主要腐蚀类型及特征.21.2.2钻井液的腐蚀性.21.3国内外对空气钻井的腐蚀性研究.41.3.1国外空气钻井中钻具腐蚀.41.3.2国内空气钻井中钻具腐蚀.101.4钻具腐蚀与防护面临的挑战.111.5研究思路及主要成果.111.6研究中的技术关键点.12第第2章章空气钻井中钻具腐蚀影响因素分析空气钻井中钻具腐蚀影

40、响因素分析.132.1实验原理及步骤.132.1.1实验主要设备.132.1.2实验用钻杆管材及水质分析.142.1.3实验步骤.152.2预备实验.162.2.1静态腐蚀实验结果.162.2.2动态腐蚀实验结果.162.3单因素变化实验.172.3.1温度对腐蚀速率的影响.182.3.2含量对腐蚀速率的影响.192.3.3、含量对腐蚀速率的影响.202.3.4空气压力对腐蚀速率的影响.212.3.5钻屑量对腐蚀速率的影响.222.3.6钻屑粒度对腐蚀速率的影响.242.3.7流速对腐蚀速率的影响.252.3.8pH值对腐蚀速率的影响.262.4正交实验.272.4.1因素与水平.272.4.

41、2实验安排.282.4.3实验结果分析.292.5钻具腐蚀因素的灰关联分析.312.5.1灰关联分析原理.312.5.2灰关联分析结果.332.6本章小结.34第第3章章钻具腐蚀行为电化学研究钻具腐蚀行为电化学研究.363.1腐蚀电化学基础理论.363.1.1稳态极化曲线.363.1.2钝化曲线.383.1.3交流阻抗.383.2实验方法.403.2.1主要实验设备及药品.403.2.2电极的制备.413.2.3实验步骤.413.3钻杆钢极化曲线测试.413.3.1温度对极化过程的影响.413.3.2pH值对极化过程的影响423.3.3矿化度对极化过程的影响.433.4钢片钝化曲线.443.5

42、本章小结.45第第4章章空气钻井中钻具腐蚀机理及防治措施空气钻井中钻具腐蚀机理及防治措施.464.1实验方法.464.2腐蚀机理分析.464.3不同影响因素的腐蚀机理探讨.504.3.2溶液pH值.534.3.3氧气含量.554.3.4其它因素.584.4空气钻井防治措施.584.5本章小结.61第第5章章空气泡沫钻井中缓蚀泡沫的研究空气泡沫钻井中缓蚀泡沫的研究.625.1稳定泡沫的研究.625.1.1泡沫流体功能及应用.625.1.2实验原理及方法.635.1.3实验结果.645.2缓蚀剂的研究.715.2.1缓蚀剂分类及作用机理.715.2.2实验原理及方法.745.2.3实验结果.745

43、.3缓蚀泡沫性能测试.775.3.1泡沫的抗温性.775.3.2pH值对泡沫性能的影响775.4缓蚀泡沫稳定性机理研究.785.4.1泡沫的衰变机理.795.4.2实验药品及方法.805.4.3实验结果.805.5本章小结.84第第6章章泡沫的缓蚀机理研究泡沫的缓蚀机理研究.856.1实验方法.856.2电化学行为研究.856.2.1缓蚀剂加量对极化过程的影响.856.2.2缓蚀泡沫对钝化过程的影响.866.2.3钢材在缓蚀泡沫中交流阻抗研究.876.3泡沫缓蚀机理研究.886.3.1泡沫的缓蚀机理.896.3.2缓蚀剂的缓蚀机理.926.4本章小结.94第第7章章空气钻井中钻具防腐及应用空气

44、钻井中钻具防腐及应用.957.1钻具防护.957.2应用实例.977.2.1防治措施.977.2.2实例分析.977.3本章小结.1003255503试片模拟井下条件的腐蚀评价装置高温、高压、盐水、空气、含砂冲蚀试片腐蚀照片腐蚀表面电镜照片四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践 采采用用空空气气泡泡沫沫钻钻井井控控制制腐腐蚀蚀后后，对对其其在在用用钻钻具具按按DS-1DS-1标标准准进进行行的的检检验验（结结果果见见下下表表），化化学学腐腐蚀蚀问问题题得得到到了了有有效效控控制制。 四、项目研究和钻井

45、实践四、项目研究和钻井实践发泡剂发泡剂淡水淡水4%盐水盐水淡水淡水+15%煤油煤油4%盐水盐水+15%煤油煤油VmlT1/2sVmlT1/2sVmlVml123168018050095600220K-1260038846098600195AES520107500113240150F-873500733405517016012311231、K-12K-12、AESAES发发泡泡量量大大，半半衰衰期期长长，抗抗盐盐、抗抗油油性性能能良良好好，是是较较好好的的发发泡泡剂剂。但但12311231是是阳阳离离子子发发泡泡剂剂，实实际际应应用用时时与与常常用用带带负负电电荷荷的的稳稳泡泡剂剂不不配配伍伍；

46、AESAES结结构构中中存存在在醚醚键键，抗抗温温能能力力差差；只只有有K-12K-12的的分分子子结结构构稳稳定定，具具有良好的抗高温性能，为此选定有良好的抗高温性能，为此选定K-12K-12作为泡沫钻井液的发泡剂。作为泡沫钻井液的发泡剂。4.4.钻井液技术钻井液技术4.1 4.1 发泡剂优选发泡剂优选-4.1.1 -4.1.1 国产发泡剂评选国产发泡剂评选四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践 发泡剂发泡剂淡水淡水4%4%盐水盐水淡水淡水+15%+15%煤油煤油4%4%盐水盐水+15%+15%煤油煤油V VmlmlT T1/21/2s sV VmlmlT T1/21/2s sV Vm

47、lmlV VmlmlFOAMAL-AFOAMAL-A600600340340480480228228560560180180K-12K-126006003883883003009898600600195195 伊朗产FOAMAL-A的发泡性能和国产K-12相当，因为他们的化学组成是一样的。4.1.2 4.1.2 伊朗发泡剂评价伊朗发泡剂评价-伊朗AHARN公司生产的发泡剂FOAMAL-A的化学组成主要是十二烷基硫酸钠,无色液体，浓度22-24%，密度1.01-1.03g/cm3。四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践 发泡剂K-12D-2FOAMAL-A淡水575/216550/5105

48、60/2524%盐水420/150500/198480/2285%石膏485/228450/288490/228 伊朗产FOAMAL-A、国产K-12和法国产D-2都具有较好的抗盐抗钙能力。 4.1.3 4.1.3 与地层相容性实验与地层相容性实验 因为TBK地层中不仅含有盐水，而且含大量石膏，因此，还要检验发泡剂的抗钙能力。四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践据据发发泡泡剂优选结剂优选结果，用果，用FOMAL-A进进行配方行配方试验试验。因地。因地层层中中含有含有H2S，空气中有空气中有CO2，故需用故需用NaOH调节调节pH值值至至12，以中和酸性气体。，以中和酸性气体。0.5%F

49、omal-A+0.4%+0.4%B+0.4%C+0.4%DV, mlV, ml630500540600T1/2,min.44302217发发泡泡剂剂A粘度低，胶凝粘度低，胶凝强强度高，度高，发发泡体泡体积积大，大，稳稳泡泡时间时间长长，是最理想的泡沫，是最理想的泡沫稳稳泡泡剂剂。4.1.4稳稳定泡沫配方及性能定泡沫配方及性能四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践0.5%Fomal-A+1%Bent+0.2%D+0.2%A+0.2%C+0.2%BV,ml525650575600T1/2,min.23621334 实验结果表明，实验结果表明，B B、D D的和的和A A都可与膨润土配合做稳泡

50、剂。都可与膨润土配合做稳泡剂。C C对膨润土絮凝能力太强，形不成稳定的凝胶体系，不适合在对膨润土絮凝能力太强，形不成稳定的凝胶体系，不适合在硬胶泡沫中做稳泡剂。硬胶泡沫中做稳泡剂。4.1.5 4.1.5 硬胶泡沫配方及性能硬胶泡沫配方及性能四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践配方配方密度密度g/cmg/cm3 3塑性粘度塑性粘度mPa.smPa.s动切力动切力PaPa静切力静切力Pa/PaPa/PaAPIAPI失水失水mlml稳定时间稳定时间h hCMCCMCHVHV0.570.57434317174.5/9.54.5/9.57.27.24848PAC-RPAC-R0.710.7146

51、4618183.5/123.5/127.67.64848XCXC0.630.63404014144.5/184.5/186.86.87272上上述述配配方方均均具具有有较较好好的的稳稳定定性性和和流流变变性性，稳稳定定时时间间不不低低于于48h48h。4.1.6 4.1.6 在微泡沫在微泡沫钻钻井液中的井液中的发发泡能力泡能力四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践缓蚀剂缓蚀剂淡水淡水4%4%NaClNaCl0.5%0.5%CaCl2CaCl2缓蚀剂缓蚀剂淡水淡水4%4%NaCLNaCL0.5%0.5%CaCLCaCL泡沫基液泡沫基液550550/260/260480480/225/225

52、490490/220/220基液基液COR-682COR-682280280/7/7230230/4/4210210/1/1基液基液COR-55COR-55160160/3/3120120/1/1130130/0/0基液基液COR-COR-48514851570570/273/273500500/241/241480/480/2562564.1.7 4.1.7 缓蚀剂优选缓蚀剂优选 COR-55COR-55和和COR-682COR-682不适合作泡沫钻井的缓蚀剂，因为不适合作泡沫钻井的缓蚀剂，因为CORCOR5555是油基产品，具有消泡作用，是油基产品，具有消泡作用，COR-682COR-68

53、2是阳离子，与是阳离子，与FOAMAL-FOAMAL-A A发生电性中和，而发生电性中和，而COR-4851COR-4851与与FOAMAL-AFOAMAL-A具有很好的配伍性，具有很好的配伍性，因为它是一种非离子表面活性剂。因为它是一种非离子表面活性剂。四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践 4.2.1 4.2.1 一一开开914mm914mm井井眼眼使使用用可可循循环环微微泡泡沫沫泥泥浆浆钻钻进进，下下入入3030套管。套管。4.2钻井液体系钻井液体系四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践泡沫泡沫类型类型密度密度g/cmg/cm3 3发泡倍数发泡倍数稳泡时间稳泡时间minmin

54、pHpH值值稳定泡沫稳定泡沫0.090.090.140.145 510103030454510101212 4.2.1 4.2.1 二开二开660mm660mm井眼井眼，用稳定泡沫钻到井深，用稳定泡沫钻到井深600m600m左右，左右，然后下入然后下入2020套管，主要封固套管，主要封固500m500m左右的淡水层。左右的淡水层。四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践 4.2.3 4.2.3 三三开开段段页页岩岩水水敏敏性性特特强强，遇遇水水即即膨膨胀胀垮垮塌塌。使使用用纯纯空空气气钻钻进进至至900900左左右右，下下入入13133 3/ /8 8套套管管，封封固固强强水水敏性泥页岩。

55、敏性泥页岩。四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践泡沫类型泡沫类型发泡体积发泡体积mlml半衰期半衰期minminMBTMBTg/Lg/L出口泡沫密度出口泡沫密度g/cmg/cm3 3入口入口pHpH出口出口PHPH硬胶泡沫硬胶泡沫50050064064035356767101030300.080.080.340.34121214147.57.59 9 4.2.4 4.2.4 四开四开311.15mm311.15mm井眼井眼，用纯空气钻至，用纯空气钻至1300m1300m左右，左右，地层开始出盐水，地层开始出盐水， CLCL含量最高可达含量最高可达152000mg/L152000mg/L

56、、密度密度1.15g/cm1.15g/cm3 3 ，改用硬胶泡沫钻进至改用硬胶泡沫钻进至26002600米（米（30003000米）左右中米）左右中完，下入完，下入9 95 5/ /8 8套管。套管。四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践第一水层1号样第一水层2号样第二水层1号样图6地层盐水对泡沫析水曲线的影响（纵坐标为析水量，毫升；横坐标为时间，分）盐水对泡沫稳定性的影响四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践 4.2.5 4.2.5 五开五开用用215.9mm215.9mm钻头和可循环微泡沫随钻堵漏剂，钻头和可循环微泡沫随钻堵漏剂， 钻高产气层，下钻高产气层，下77尾管。尾管。

57、4.2.6 4.2.6 六开六开用用152mm152mm钻头钻头和可循环微泡沫随钻堵漏剂钻和可循环微泡沫随钻堵漏剂钻高产气层，高产气层，裸眼完井。裸眼完井。四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践4.3泡沫回收再利用泡沫回收再利用材料成本降低三分之二材料成本降低三分之二四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践4.3.1 4.3.1 泡沫钻井的难题：泡沫钻井的难题：一次性使用成本高，需水量大。一次性使用成本高，需水量大。4.3.2 4.3.2 无法回收的原因无法回收的原因: : 稳泡时间太长。稳泡时间太长。四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践4.3.3 4.3.3 空气泡沫回收利

58、用的技术关键空气泡沫回收利用的技术关键 合理控制泡沫的半衰期；正确认识室内实验数据与现合理控制泡沫的半衰期；正确认识室内实验数据与现场实际的差距；严格观察出口，及时调整配方。场实际的差距；严格观察出口，及时调整配方。四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践4.4 4.4 空气泡沫钻井钻具保护技术空气泡沫钻井钻具保护技术4.4.1腐蚀原因腐蚀原因：空气钻井高速钻屑对钻具的冲蚀；空气钻井高速钻屑对钻具的冲蚀；酸性地层水的电化学腐蚀；酸性地层水的电化学腐蚀；注入空气的氧化腐蚀和酸性腐蚀。注入空气的氧化腐蚀和酸性腐蚀。 4.4.2 4.4.2 防腐措施：防腐措施：地层出水后，进行泡沫钻井；地层出水

59、后，进行泡沫钻井；用缓蚀剂在钻具表面形成保护膜用缓蚀剂在钻具表面形成保护膜；提高泡沫提高泡沫pH值中和酸性物质。值中和酸性物质。四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践4.4.3泡沫钻井“糊状钻屑”保护模与“化学”保护模四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践钻机钻机号号钻钻井井进尺进尺m m钻杆钻杆尺寸尺寸mmmm检验检验根数根数P P级级根数根数2 2级级根数根数合格合格根数根数降级降级率率备注备注RigRig16164 4口口12156121561271273803803803800 03803800 0139.7139.7252252159159929215915935.523

60、5.52T-3T-3井井雾化钻井雾化钻井RigRig17174 4口口12238122381271273123123123120 03123120 0139.7139.71461461461460 01461460 0RigRig18184 4口口11073110731271272752752752750 02752750 0139.7139.7254254171171838317117132.6832.682 2口井口井无缓蚀剂无缓蚀剂4.4.4钻具检验结果四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践每口井钻井液材料成本预算90万美元，实际17口井平均只有16.8万美元。比合同费用节约346

61、万美元，比预算节约1208万美元。4.5泥浆成本大幅度降低泥浆成本大幅度降低四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践 基于紧密堆积理论开发的高强基于紧密堆积理论开发的高强低密高强水泥浆体系和耐温防窜固低密高强水泥浆体系和耐温防窜固井水泥浆体系，结合相应的施工工井水泥浆体系，结合相应的施工工艺在伊朗艺在伊朗19192 2项目中得到了成功应项目中得到了成功应用（用（1.56g/cm1.56g/cm3 3）。 解决了固井中存在的漏失、气解决了固井中存在的漏失、气窜等难题，表层和技套水泥浆返至窜等难题，表层和技套水泥浆返至地面。地面。5.固井技术固井技术四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践

62、完井管柱图完井管柱图 完井工艺方案和完井施工改完井工艺方案和完井施工改进措施，经现场技术服务和推广进措施，经现场技术服务和推广运用每口井节约完井作业时间运用每口井节约完井作业时间2 2 3 3天，每口井节约钻井日费天，每口井节约钻井日费5 5万万美元以上。美元以上。6.完井测试技术完井测试技术四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践完井测试和投产测试情况完井测试和投产测试情况四、项目研究和钻井实践四、项目研究和钻井实践1.该该项项目目研研究究了了空空气气/泡泡沫沫钻钻井井中中井井眼眼尺尺寸寸/井井深深/机机械械钻钻速速和和空空气气流流量量之之间间的的关关系系，完完成成了了气气基基流流体体钻

63、钻井井（包包含含空空气气、空空气气雾雾化化、微微泡泡沫沫泥泥浆浆、稳稳定定泡泡沫沫、硬硬胶胶泡泡沫沫、充充气气泥泥浆浆）全全套套数数学学模模型型和和软软件件，形形成成了了完完整整的的气气基基流流体体等等钻钻井井工工艺艺技技术术，并并首首次次在在伊伊朗朗南南部部气气田田严严重重漏漏失失、页页岩岩坍坍塌塌和和地地层层出出水水等等复复杂杂条条件件下下大大规规模模、长长井井段段应应用用，安安全全、优优质质、高高效地完成了伊朗效地完成了伊朗“192”钻井总包合同。钻井总包合同。五、技术成果五、技术成果 伊伊朗朗钻钻井井承承包包项项目目是是我我国国首首次次大大规规模模、长长井井段段在在大大井井眼眼、严严重

64、重漏漏失失、坍坍塌塌页页岩岩和和出出水水严严重重地地层层等等复复杂杂条条件件下下应应用用空空气气/ /空空气气泡泡沫沫钻钻井井技技术术，1919口口井井的的空空气气/ /泡泡沫沫钻钻井井进进尺尺占占总总进进尺尺的的79.579.5。至至目目前前为为止止已已开开钻钻2222口口，交交井井2222口口，成成功功地地在在每每口口井井的的30003000米米以以上上井井段段采采用用空空气气和和空空气气泡泡沫沫钻钻井井技技术术，基基本本解解决决了了井井漏漏、缩缩经经、垮垮塌塌掉掉块块、卡卡钻钻、井井涌涌等等技技术术难难题题，加加快快了钻井速度，取得了在大井眼长井段空气泡沫钻井的经验。了钻井速度，取得了在

65、大井眼长井段空气泡沫钻井的经验。五、技术成果五、技术成果五、技术成果五、技术成果2.2.形形成成了了全全套套的的与与国国际际接接轨轨的的空空气气/ /泡泡沫沫钻钻井井操操作作规规程程和和HSEHSE管管理理技技术术规规范范以以及及项项目目管管理理，培培养养了了一一大大批批空空气气/ /泡泡沫沫钻钻井井技技术术人人才才, , 已已经经成成为为国国内内油油田田推推广广应应有有空空气气/ /泡泡沫沫钻钻井井技术的骨干力量。技术的骨干力量。 3.首首次次尝尝试试地地质质、测测井井、工工程程等等多多学学科科交交叉叉分分析析钻钻井井的的井井漏漏问问题题，建建立立了了井井漏漏预预测测及及处处理理的的定定量量

66、化化模模型型，用用以以指指导导现现场施工，效果明显。场施工，效果明显。 五、技术成果五、技术成果4.研究了低密度水基微泡沫钻井液发泡剂、稳泡剂，建立研究了低密度水基微泡沫钻井液发泡剂、稳泡剂，建立起低密度水基微泡沫钻井液体系，并对其堵漏原理进行起低密度水基微泡沫钻井液体系，并对其堵漏原理进行了实验研究，创造性地应用了微泡沫钻井粗泡沫堵漏工了实验研究，创造性地应用了微泡沫钻井粗泡沫堵漏工艺。该项成果在伊朗南部油田一开、二开井段使用见到艺。该项成果在伊朗南部油田一开、二开井段使用见到了明显的应用效果。了明显的应用效果。2台回收泡台回收泡沫钻井液潜沫钻井液潜水泵水泵5.首次成功地实施了泡沫钻井液工业

67、化回收再利用工艺技术，首次成功地实施了泡沫钻井液工业化回收再利用工艺技术，解决了泡沫液回收利用的世界性难题，节约钻井液成本三解决了泡沫液回收利用的世界性难题，节约钻井液成本三分之二。分之二。五、技术成果五、技术成果 五、技术成果五、技术成果6.突突破破了了气气层层不不能能用用空空气气泡泡沫沫钻钻井井的的禁禁区区，利利用用微微泡泡沫沫钻钻井井液钻高产气层，获得成功。液钻高产气层，获得成功。7.研研究究了了空空气气/泡泡沫沫钻钻井井中中钻钻具具冲冲蚀蚀与与腐腐蚀蚀机机理理，形形成成了了一一套套完完整整的的空空气气/泡泡沫沫钻钻井井钻钻具具冲冲蚀蚀与与腐腐蚀蚀的的防防治治工工艺艺技技术术，解决了空气

68、解决了空气/泡沫钻井中钻具的冲蚀与腐蚀问题；泡沫钻井中钻具的冲蚀与腐蚀问题；8.开发了低密度高强水泥浆体系和耐温防窜固井水泥浆开发了低密度高强水泥浆体系和耐温防窜固井水泥浆体系，解决了严重漏失地层的固井难题，确保了套管体系，解决了严重漏失地层的固井难题，确保了套管外的全封固。外的全封固。9.形成了一套适合于伊朗项目的形成了一套适合于伊朗项目的DST测试和射孔工艺技测试和射孔工艺技术规程；术规程；五、技术成果五、技术成果10.研制了适用于空气钻井的螺杆钻具、随钻震击器和机械减研制了适用于空气钻井的螺杆钻具、随钻震击器和机械减震器，并在现场进行应用。震器，并在现场进行应用。五、技术成果五、技术成果

69、29 ”导流器导流器21”旋转头旋转头21 ” 封井器封井器13 5/8”高压封井器高压封井器11.11.国产旋转国产旋转BOPBOP和导流器、封井器等在国外成功使用和导流器、封井器等在国外成功使用五、技术成果五、技术成果13.参照参照APIRP54油气井钻井及修井作业职业安全的推荐油气井钻井及修井作业职业安全的推荐做法做法，结合伊朗空气，结合伊朗空气/泡沫钻井实践，形成了一套完整泡沫钻井实践，形成了一套完整的天然气、空气的天然气、空气/空气泡沫钻井的空气泡沫钻井的HSE管理和环境保护技管理和环境保护技术规范、安全检查表和操作规程。术规范、安全检查表和操作规程。五、技术成果五、技术成果六、知识

70、产权情况六、知识产权情况 目前已经获得授权专利目前已经获得授权专利3 3项：项： 1 1、一种钻柱减震器、一种钻柱减震器ZL 01 2 07942.1 ZL 01 2 07942.1 2 2、空气随钻震击器空气随钻震击器ZL 2005 2 0001899.5 ZL 2005 2 0001899.5 3 3、空气机械减震器空气机械减震器ZL 2005 1 0004884.9 ZL 2005 1 0004884.9 目前已经受理专利目前已经受理专利4 4项：项： 1 1、带机械锁紧机构的液压式随钻震击器、带机械锁紧机构的液压式随钻震击器200520112147.6200520112147.6 2

71、2、带机械锁紧机构的液压式随钻震击器、带机械锁紧机构的液压式随钻震击器200510080243.1200510080243.1（发明专利）（发明专利）六、知识产权情况六、知识产权情况3、利用往复式钻井泵输送高含气钻井液的方法、利用往复式钻井泵输送高含气钻井液的方法200510020448.0（发明专利）（发明专利）4、泄流型多点管式粘度计测定泡沫流变性的方法、泄流型多点管式粘度计测定泡沫流变性的方法200310111157.3（发明专利）（发明专利）形成计算机软件形成计算机软件2套。套。1、微乳化泡沫钻井液密度计算软件、微乳化泡沫钻井液密度计算软件 2 2、空气泡沫钻井的流动计算模型软件、空气

72、泡沫钻井的流动计算模型软件正在申请专利正在申请专利6项。项。 中中方方在在执执行行合合同同前前，根根据据伊伊朗朗国国家家钻钻井井公公司司在在3 3个个构构造造钻钻第第一一口口井井周周期期分分别别为为3 3年年（GARDANGARDAN，井井深深39093909米米）、2 2年年（SHANUL,SHANUL,井井深深32843284米米）、1 1年年多多(VARAVI,(VARAVI,井井深深22642264米米) )和和井井史史实实录录的的漏漏、喷喷、塌塌、卡卡等等井井下下复复杂杂情情况况，测测算算出出完完成成该该合合同同的的平平均均钻钻井井周周期期为为136.2136.2天天，平平均均口口井

73、井钻钻井井成成本本为为541541万万美美元元。钻钻井井总总成成本本为为12,35512,355万万美美元元, ,加加上上合合同同不不合合理理要要求求条条款款增加的费用，超出原合同增加的费用，超出原合同38963896万美元。万美元。 空空气气/ /泡泡沫沫钻钻井井技技术术在在该该项项目目的的大大规规模模应应用用，大大大大提提高高了了钻钻井井速速度度，缩缩短短了了钻钻井井周周期期，降降低低了了钻钻井井成成本本，获获得得巨巨大大的经济效益。的经济效益。七、经济分析七、经济分析1.1.钻井速度大幅度提高，钻井周期大大缩短钻井速度大幅度提高，钻井周期大大缩短T T1 1井建井周期井建井周期40240

74、2（伊朗当地钻井公司所钻）（伊朗当地钻井公司所钻）该区钻的第一口井该区钻的第一口井T T2 2井钻井周期井钻井周期193193天，天，T-3T-3井钻井周期井钻井周期116116天，比天，比T-2T-2井又缩短井又缩短7777天。天。T-6T-6井钻井周期井钻井周期7171天，比天，比T T3 3井又缩短了井又缩短了4545天。天。T-11T-11井，钻井周期井，钻井周期7070天。天。T-14T-14井，钻井周期井，钻井周期5252天天T-15T-15井，钻井周期井，钻井周期5050天天七、经济分析七、经济分析七、经济分析七、经济分析七、经济分析七、经济分析 由由GW16GW16队队（新新疆

75、疆钻钻井井公公司司) )施施工工的的TBK15TBK15井井，在在1093109310981098米米放放空空5 5米米后后，用用空空气气和和空空气气泡泡沫沫均均不不能能返返出出，如如果果采采用用常常规规堵堵漏漏措措施施不不仅仅劳劳民民伤伤财财而而且且很很难难完完成成钻钻井井任任务务。由由于于空空气气泡泡沫沫独独特特的的携携屑屑性性能能以以及及钻钻井井需需要要的的排排量量较较小小，实实际际消消耗耗的的钻钻井井液液材材料料少少，经经盲盲钻钻试试验验，钻钻屑屑能能够够全全部部漏漏入入溶溶洞洞，没没有有产产生生井井下下复复杂杂情情况况，即即大大胆胆在在12121 1/ /4 4井井眼眼采采用用盲盲钻

76、钻措措施施。仅仅用用1717天天时时间间就就盲盲钻钻至至井井深深25902590米米，盲盲钻钻近近15001500米米，成成功功下下入入9 95 5/ /8 8套套管管并顺利完成固井作业。并顺利完成固井作业。例：例：TBKTBK1515井井七、经济分析七、经济分析井径（井径（in）井段（井段（m）TBK-2井井TBK-11井井360-1870-30高粘泥浆高粘泥浆64pcf可循环泡沫泥浆可循环泡沫泥浆(0.8(0.8SG)SG)26187-89330-550空气、空气泡沫空气、空气泡沫硬胶泡沫硬胶泡沫(0.1(0.1SG)SG)171/2893-1040550-890油基泥浆油基泥浆或泡沫泥浆

77、或泡沫泥浆空气空气121/41040-2455890-2377空气、泡沫空气、泡沫空气硬胶空气硬胶/ /稳定泡沫稳定泡沫(0.1(0.1SG)SG)81/22455-2705（未钻穿产层以（未钻穿产层以上上40米页岩）米页岩）2377-2650（钻穿页岩）（钻穿页岩）水基饱和盐水泥浆水基饱和盐水泥浆80-90pcf聚合物泥浆聚合物泥浆62-64pcf62705-31852650-2962水基泥浆水基泥浆60-65pcf聚合物泥浆聚合物泥浆62-63pcf泥浆类型泥浆类型63钻井周期（天）钻井周期（天）235/40280/2352.泥浆成本大幅度降低泥浆成本大幅度降低泥浆体系从原来的泥浆体系从原

78、来的6 6套减少到套减少到3 3套，而且可以互相转换套，而且可以互相转换七、经济分析七、经济分析采用泡沫液回收再利用措施大幅度降低了泡沫材料成本。采用泡沫液回收再利用措施大幅度降低了泡沫材料成本。使用中国产钻井液材料占使用中国产钻井液材料占80以上，且消耗量和成本相对以上，且消耗量和成本相对业主原设计要求减少业主原设计要求减少60。甲方预算每口井钻井液材料成本甲方预算每口井钻井液材料成本90万美元，而现在实际仅万美元，而现在实际仅为为20万美元左右，钻井液成本下降三分之二以上。万美元左右，钻井液成本下降三分之二以上。七、经济分析七、经济分析七、经济分析七、经济分析使使用用空空气气/泡泡沫沫钻钻

79、井井明明显显提提高高了了钻钻头头寿寿命命，大大大大减减少少了了钻钻头头用用量量，同同时时优优选选钻钻头头，用用国国产产钻钻头头替替代代美美国国钻钻头头，钻钻头头使使用用成成本本大大幅幅度度降降低低。原原业业主主设设计计要要求求每每口口井井使使用用27只只美美国国钻钻头头，费费用用高高达达37万万美美元元。通通过过中中方方不不断断实实践践、摸摸索索钻钻头头使使用用规规律律，第第一一口口井井，钻钻头头用用量量降降为为20只只，目目前前每每口口井井仅仅用用10只只国国产产钻钻头头，钻钻头头费费用用大大幅幅度度降降低低，钻钻头头只只数数从从29只只降降到到了了10只，钻头只数和费用都降低了只，钻头只数

80、和费用都降低了70左右。左右。3.钻头成本明显降低钻头成本明显降低4.4.有效保护了产层有效保护了产层, ,后期井取消了酸化作业后期井取消了酸化作业七、经济分析七、经济分析井号井号测试时间测试时间测试测试方式方式测试结果测试结果备注备注Chock1()油咀油咀上压上压（psi）Q1MMscf/dChock2()油咀油咀上压上压（psi）Q2MMscf/dTBK-109/199832.00NIDC完成井完成井TBK-131/10/2002无分离器无分离器48/64245032.36864/64225052.847GWDC修井修井TBK-215/01/2003分离器分离器56/64219637.6

81、3964/64193342.891酸化后测试酸化后测试TBK-302/01/2003分离器分离器48/64263033.45864/64250855.646酸化后测试酸化后测试TBK-625/12/2002分离器分离器64/64239753.1788/64195180.903酸化前测试酸化前测试TBK-827/01/2003分离器分离器64/64247955.00888/64200282.422酸化后测试酸化后测试TBK-1119/01/2003无分离器无分离器64/64210049.324完井初测完井初测TBK-1406/03/2003无分离器无分离器32/64250014.67564/64

82、180042.278完井初测，完井初测，1.甲方合同要求口井产气量为甲方合同要求口井产气量为40-50MMSCFD(113-141万立方米万立方米/天天)2.由于完井初测已能达到合同产气量要求，从由于完井初测已能达到合同产气量要求，从TBK-19井开始，完井后各井不再酸化井开始，完井后各井不再酸化5.5.中方综合钻井成本大幅度下降中方综合钻井成本大幅度下降七、经济分析七、经济分析 在集在集团公司的关心下，在科技公司的关心下，在科技发展部的展部的领导下，伊朗下，伊朗项目目部利用各科研部利用各科研单位的科研成果，充分位的科研成果，充分发挥了了CNPCCNPC综合合实力和集力和集体的智慧，敢于面体的智慧，敢于面对困困难，勇于探索和，勇于探索和实践，出色地完成了伊践，出色地完成了伊朗朗“19192”2”钻井井总承包合同，承包合同，节约钻井成本井成本38963896万美元，而万美元，而且成且成为“科技是第一生科技是第一生产力力”、“少投入多少投入多产出出” ” 的典范。的典范。 空气空气/ /泡沫泡沫钻井工井工艺技技术在伊朗在伊朗项目的成功目的成功应用，不用，不仅推推动了伊朗的了伊朗的钻井工井工艺技技术的改的改进，也大大促，也大大促进了国内空气了国内空气/ /泡沫泡沫钻井工井工艺技技术的的应用，并取得了用，并取得了显著的效果。著的效果。 八、评价八、评价谢 谢 大 家