1.氣體鉆井技術高效開發的機理。

 

  氣體鉆井技術是在欠平衡鉆井技術基礎上發展起來的一項鉆井技術,其良好的儲層保護效果已經引起廣泛重視,已經被作為該類高效開發的有力手段而進行大規模實驗。氣體鉆井利用氮氣、天然氣、二氧化碳、空氣和柴油機尾氣等多種氣體作為鉆井循環介質,從根本上避免了常規鉆井技術發生儲層損害的物質基礎。相比于常規鉆井液鉆井技術,氣體鉆井避免了固相堵塞和液相侵入引起的敏感性損害,還徹底克服了鉆井液濾液侵入引起的水鎖損害,有效保護了基塊孔隙和裂縫。氣體鉆井通常采用裸眼完成,避免了固井、射孔完成以及后續增產作業帶來的二次損害和昂貴的作業費用。

 

  除了良好的儲層保護效果外,氣體鉆井還能夠有效地提高鉆速,減少鉆井事故,有效縮短建井周期,降低作業成本。氣體鉆井可以使鉆速提高4~14倍,鉆頭壽命延長2~6倍,而且越是深井、硬地層,提速效果越顯著[10-19]。其提速機理的定性解釋主要包括:消除了鉆井液液柱的/壓持效應0;使井底應力狀態由/壓應力0改變為/拉應力0,井底巖石強度降低1/2~1/3,巖石更容易被破碎;巖石的脆性增強,研磨性大幅度降低,抗沖擊載荷強度降低;井底清潔程度高,減少了井底鉆屑的重復破碎和研磨;鉆頭軸承和牙齒使用壽命延長等。氣體鉆井不僅克服了壓差卡鉆和減輕了蹩跳鉆引起的鉆具損壞事故,還徹底克服了裂縫性地層的井漏事故及其引發的嚴重儲層損害。

 

  無論從儲層保護,還是從減少鉆井作業成本和鉆井事故的角度考慮,氣體鉆井技術均能夠滿足高效開發致密砂巖氣藏的需要。

 

  2.氣體鉆井技術應用實例。

 

  (1)BQ111H井氣體鉆井實例。BQ111H井位于川西白馬廟構造,目的層是侏羅系蓬萊鎮組致密砂巖氣藏。2004年7月,BQ111H井水平段在儲層內設計延伸200 m,采用了柴油機尾氣現場制取惰性氣體的技術提供注入氣體。柴油機尾氣鉆進水平段25 m后,由于臨時調用的高壓天然氣壓縮機與低壓壓縮機之間的參數不匹配,造成高壓天然氣壓縮機工作困難,改用管道天然氣完成水平段200 m的鉆進。機械鉆速由常規鉆井的不足3確m/h提高到9.76 m/h,一只鉆頭完鉆。BQ111H與BQ106、BQ108、BQ109H處于同一井場的叢式井組,其中BQ111H井地質條件及井身設計與BQ108井極為相近。BQ108井為大斜度井,最大井斜為80.4b,目的層與BQ111H井均為蓬?主砂體,實鉆斜深977~1308 m,進尺331 m,采用無固相鉆井液鉆進,完鉆后提高鉆井液密度至1.15 g/cm3壓井。從表1看出,由于較好地保護了儲層,采用了天然氣鉆井結合水平井工藝的BQ111H井完井測試產量遠高于其他各井產量。

 

  (2)PL19井氣體鉆井實例。PL19井是四川盆地平落壩潛伏構造上的一口開發井,目的層為須家河組須二段。該構造由于已有多口井的長期開采,造成儲層壓力降低,當量密度為0.73~0.85 g/cm3,各井初產見表2。為防止儲層井漏造成對儲層的傷害,決定對該井須二段目的層采用天然氣鉆井,并采用免電測、不壓井完井或原鉆具完井的儲層保護完井方式。

 

  2004年5月,以PL2井生產天然氣為氣源,注氣量為60 m3/min,1只?152.4 mm HA517G鉆頭完成了3696.00~3760.71 m井段的天然氣鉆井,平均機械鉆速為7.23 m/h。經原鉆具環空測試,在流動壓力為14.84 MPa條件下產天然氣47.27@104m3/d,最大關井壓力19.93 MPa;地層壓力為25.51MPa;無阻流量為60.04@104m3/d,產微水。所獲產量遠高于同構造其他井的初始產量,達到了良好儲層保護和高效開發的效果。

 

  (1)致密砂巖氣藏地質特征主要表現為巖石致密,孔滲低,孔喉細小,黏土礦物改造作用強,強親水且原始含水飽和度低。

 

  (2)鉆井過程易受儲層損害并難以減輕和解除,主要損害類型包括固相侵入堵塞、與液相侵入有關的敏感性損害、水鎖損害和應力敏感性損害。其中液相損害要大于固相損害,對裂縫的損害要強于孔隙性基塊。

 

  (3)常規過平衡鉆井和欠平衡鉆井可引起嚴重的儲層損害,導致其在該類氣勘探開發中普遍低效,不能滿足高效開發的需要。

 

  (4)氣體鉆井技術可以高效開發致密砂巖氣藏,它不僅可從根本上避免常規鉆井液鉆井存在的固液相侵入損害,有效保護該類氣藏;還能有效提高鉆速、減少鉆井事故、縮短建井周期和節約鉆井成本。