浅析空气钻井技术在也门KHA1-54井的成功应用

空气泡沫钻井工艺, 简称空气钻井, 是一种钻进效率比较高的技术手段, 如果使用得当可以极大提高一口井的钻进时效, 降低总的钻井作业成本。但由于这种技术受客观情况影响比较大, 不是任何场合均可以使用的, 因此使用前必须对所施工的地层加以论证, 不符合条件的也不能勉强使用, 而部分适合空气钻进技术要求的可以根据实际条件制定相应的技术措施, 以便在施工时出现突发事件时能够确保安全。空气泡沫钻井技术从2000开始, 在也门1、4、10、32、43、69、71等不同区块进行了成功应用, 截止目前累计钻井89口, 成功率100%, 受到甲方一致好评, 也为ZPEB在也门树立了良好信誉和过硬品牌。现把空气泡沫钻井技术在也门TOTAL第十区块KHA1-54井的应用简单介绍如下:

1 空气泡沫钻井技术在该井的研究与应用

1.1 空气钻井设备

空气泡沫钻井施工涉及到的主要设备有空气压缩机、增压机、管汇系统、旋转控制头、仪器仪表等。

1.1.1 空气压缩机

空气压缩机是提供泡沫钻井所需空气的主要设备, 现场使用的是空压机为INGERSOLL-RAND (英格索尔-兰德) 公司产品, 配套柴油机为CATERPILLAR 3406。空压机组平常至少要开5台, 以保证足够的压缩空气量。

1.1.2 增压机

现场施工中使用的增压机, 最高增压可以达到15.0MPa, 主要用于泡沫钻进实施前的举水作业任务。

1.1.3 空气泡沫输送管线及阀门

施工时, 需要用101.6mm的钢管或软管将压缩泡沫输送到钻机的立管, 为了保护压缩机, 方便泄压, 必须在这些连接管线中安装单流阀、安全阀和球阀等。

在空气泡沫输入的主管线上还安装有旁通管线, 方便接单根或需要泄压时使用。

1.1.4 旋转控制头

为了确保钻井的安全、顺利, 井口除装有常规防喷器组外, 还必须安装旋转控制头。以防止井口返出的流体形成的压力, 现场配备的旋转控制头是四川钻采院自行研制开发的FX-35型, 静压可以达到21.0MPa, 动压可以达到10.5MPa。

1.1.5 钻具止回阀

在钻具组合中需要安装2个钻具止回阀。为了防止钻屑回流堵塞钻头水眼, 将一个接在钻头上;为了以避免接单根时钻具内的大量空气喷出钻具, 将另一个安装在井口附近的钻具上。

1.1.6 排砂管线并D-TANK

空气泡沫钻井作业时, 井内返出的流体 (空气、钻屑) 须通过244.5mm的套管排砂管线进入地面回收池。

同时在排砂管线上安装有岩屑取样器, 以便于采集岩样。取样器位于排砂管线底部某一方便点, 如需采集岩样, 打开阀门即可。

在空气泡沫钻进至284米, 转换成充气泥浆计划钻至838米, 实际钻进至850米。所谓充气泥浆, 既是在同一时间内, 同时泵入泥浆和空气泡沫。此时使用D-TANK把空气和钻屑分离出去, 将泥浆回收至循环系统进行利用再循环。

1.1.7 检测仪表

空气泡沫钻井中, 除了常规钻井所用的仪表外, 在空气输入管线上还安装压力表和气体流量计, 用来测定输入空气的压力和流量。

2 空气泡沫钻井的工艺流程

空气泡沫入井顺序:空压机组→冷却设备→气体流量计→ (增压机) →立管→钻具→井底;

返出顺序:井底→环空→排砂管 (D-TANK) →砂样取样器→除尘器 (离心机) →岩屑池 (空气、钻屑)

3 空气泡沫钻井施工工序

与常规的泥浆钻井有所区别, 空气泡沫钻井是直接用大气中的空气作为循环介质来冷却钻头和携带岩屑, 这是钻井工程作业的一种特殊钻井方法。

3.1 设备的安装及试压

3.2 钻具组合

为了防止回流堵塞钻头水眼, 下钻时必须在钻头上安装一只箭形止回阀, 同时在井口附近的钻具上安装一只活瓣式止回阀, 以避免接单根时钻柱内大量空气喷到钻台上。

3.3 举排液:

钻井前, 井筒内 (套管内) 有钻井液, 需要把钻井液举升到地面来。为确保气举排液正常, 采用充气排液法进行, 需要使用增压机。

3.4 吹干井筒

气举排液结束后, 开动压缩机吹干井筒4个小时。

3.5 试钻

正式钻进前, 需要以立管压力2MPa, 扭矩30KN·m参数做为基准判断井下钻进情况, 控制机械钻速先行试钻, 摸索各种参数的合理匹配。

3.6 空气泡沫钻进:

钻进时, 要求送钻均匀, 并注意立管压力及井下情况, 发现立压突然升高、扭矩变化、憋跳严重、上提遇卡等井下异常现象时, 应立即停钻, 活动钻具, 循环观察, 及时处理。

3.7 接单根

步骤:钻完一根单根→划眼一次→循环带砂8-10min→上提钻具至方钻杆下接头出转盘面→开卸压闸门卸压→立压降为0后卸开方钻杆接单根→关闭卸压闸门→立压恢复至正常钻进时的压力后开始下放钻具→正常钻进

3.8 起钻

空气钻井时, 起钻或接立柱前必须进行充分的循环, 将井下钻屑带到地面。

将钻具提离井底两根以上, 静止观察无异常, 下到底空气循环一周以上, 没有水浸。

以上条件均具备时才能起钻, 起钻中途遇阻时采取倒划眼方法解除。

起钻时, 为了放出钻具及立管内的压缩空气, 应使用泄压管汇放压。测斜前短起下将止回阀卸掉

4 结语

从空气泡沫钻进与常规钻进两种工艺的对比情况看, 空气泡沫钻进技术具有很好的经济效益, 具有较好的推广应用价值。

参

摘要：也门地区地质结构复杂多变, 存在较大风险, 特别是表层、浅层质地坚硬, 并且漏层纵横, 应用常规钻井很难达到钻探目的, 还有可能出现搁浅。本文希望能为发现、保护、开发油气藏服务而从技术方面实现更大的突破与发展做一些有益的尝试。

关键词：钻井,空气泡沫,技术工艺,成功应用,介绍推广,也门区块

参考文献

[1] Total《KHA 1-54 drilling programme》, 2010.