1.氣體鉆井技術(shù)高效開發(fā)的機(jī)理。

 

  氣體鉆井技術(shù)是在欠平衡鉆井技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項鉆井技術(shù),其良好的儲層保護(hù)效果已經(jīng)引起廣泛重視,已經(jīng)被作為該類高效開發(fā)的有力手段而進(jìn)行大規(guī)模實驗。氣體鉆井利用氮氣、天然氣、二氧化碳、空氣和柴油機(jī)尾氣等多種氣體作為鉆井循環(huán)介質(zhì),從根本上避免了常規(guī)鉆井技術(shù)發(fā)生儲層損害的物質(zhì)基礎(chǔ)。相比于常規(guī)鉆井液鉆井技術(shù),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(hù)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(xù)增產(chǎn)作業(yè)帶來的二次損害和昂貴的作業(yè)費用。

 

  除了良好的儲層保護(hù)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(yè)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(jī)理的定性解釋主要包括:消除了鉆井液液柱的/壓持效應(yīng)0;使井底應(yīng)力狀態(tài)由/壓應(yīng)力0改變?yōu)?拉應(yīng)力0,井底巖石強(qiáng)度降低1/2~1/3,巖石更容易被破碎;巖石的脆性增強(qiáng),研磨性大幅度降低,抗沖擊載荷強(qiáng)度降低;井底清潔程度高,減少了井底鉆屑的重復(fù)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(fā)的嚴(yán)重儲層損害。

 

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

 

  2.氣體鉆井技術(shù)應(yīng)用實例。

 

  (1)BQ111H井氣體鉆井實例。BQ111H井位于川西白馬廟構(gòu)造,目的層是侏羅系蓬萊鎮(zhèn)組致密砂巖氣藏。2004年7月,BQ111H井水平段在儲層內(nèi)設(shè)計延伸200 m,采用了柴油機(jī)尾氣現(xiàn)場制取惰性氣體的技術(shù)提供注入氣體。柴油機(jī)尾氣鉆進(jìn)水平段25 m后,由于臨時調(diào)用的高壓天然氣壓縮機(jī)與低壓壓縮機(jī)之間的參數(shù)不匹配,造成高壓天然氣壓縮機(jī)工作困難,改用管道天然氣完成水平段200 m的鉆進(jìn)。機(jī)械鉆速由常規(guī)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(zhì)條件及井身設(shè)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(jìn)尺331 m,采用無固相鉆井液鉆進(jìn),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(hù)了儲層,采用了天然氣鉆井結(jié)合水平井工藝的BQ111H井完井測試產(chǎn)量遠(yuǎn)高于其他各井產(chǎn)量。

 

  (2)PL19井氣體鉆井實例。PL19井是四川盆地平落壩潛伏構(gòu)造上的一口開發(fā)井,目的層為須家河組須二段。該構(gòu)造由于已有多口井的長期開采,造成儲層壓力降低,當(dāng)量密度為0.73~0.85 g/cm3,各井初產(chǎn)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(hù)完井方式。

 

  2004年5月,以PL2井生產(chǎn)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(jī)械鉆速為7.23 m/h。經(jīng)原鉆具環(huán)空測試,在流動壓力為14.84 MPa條件下產(chǎn)天然氣47.27@104m3/d,最大關(guān)井壓力19.93 MPa;地層壓力為25.51MPa;無阻流量為60.04@104m3/d,產(chǎn)微水。所獲產(chǎn)量遠(yuǎn)高于同構(gòu)造其他井的初始產(chǎn)量,達(dá)到了良好儲層保護(hù)和高效開發(fā)的效果。

 

  (1)致密砂巖氣藏地質(zhì)特征主要表現(xiàn)為巖石致密,孔滲低,孔喉細(xì)小,黏土礦物改造作用強(qiáng),強(qiáng)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(guān)的敏感性損害、水鎖損害和應(yīng)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(qiáng)于孔隙性基塊。

 

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

 

  (4)氣體鉆井技術(shù)可以高效開發(fā)致密砂巖氣藏,它不僅可從根本上避免常規(guī)鉆井液鉆井存在的固液相侵入損害,有效保護(hù)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(jié)約鉆井成本。