提高气体钻井效率方法与对策探讨

申 衡

（大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院，黑龙江大庆16300）

1 概述

大庆油田气体钻井技术自2005年现场试验以来，因在提高钻井速度上实现“革命性”的突破和在深部地层应用中所表现出的井眼稳定性，推动了气体钻井技术在天然气探井中的应用发展，在2007年气体钻井11口，占深井年钻井口数的58%，平均机械钻速达到6.95m/h，是常规钻井的4.34倍，是复合钻井的2.44倍；气体钻井平均单只钻头进尺是常规钻井的1.56倍，单井钻头用量比常规钻井减少4.8只，气体钻井的平均钻井周期缩短6.78d，有5口井钻井周期缩短25d，气体钻井介质由单一的空气钻井发展到空气/雾化/泡沫、氮气、氮气/雾化/泡沫钻井的复合气体钻井，并形成了气体钻井设计、控斜打快、井壁保护、高温雾化/泡沫钻井液和气体钻井组分监测技术，初步解决了大庆探井气体钻井施工中的难题。气体钻井极低的循环介质当量密度使该项技术在提高机械钻速、发现与保护储层和提高油气井具有十分突出的作用，从而使该项技术得到了应用发展。但应用气体钻井技术随之带来的是对地层流体压力和井眼稳定性控制能力较低、携岩性差、应用地层条件苛刻等问题，存在气体钻井应用井段较短、处理井下复杂时间长、钻井周期缩短效果不明显等问题，严重影响了气体钻井综合效率。为此，本文就如何提高大庆油田气体钻井效率的方法与对策进行探讨。

2 影响气体钻井效率因素分析

2.1 气体钻井应用井段较短

对大庆油田2007年所钻的11口气体钻井井段、层位及进尺的统计结果见表1。

从表1可知，11口气体钻井的总进尺为6672.13m，平均为606.56m，占实际三开进尺45.56%。最长的井段为1100.0m，最短的只有175.96m。钻井井段大于1000m的只有1口井，占总井数的9.09%，钻井井段大于700m的有4口井，占总井数的36.36%；钻井井段大于500m的有8口井，占总井数的27.27%；由此可见，达到气体钻井井段大于1000m的要求还有较大的差距。气体钻井层位主要集中在泉一段至登四段，还没有在营城组含气层段进行钻进，提高气体钻井井段还有较大的空间。

2.2 纯钻进时间率低，处理复杂时间长

对2007年11口气体钻井时效进行统计，统计结果见表2。生产时间3627.99h，生产时间率71.13%，其中生产时间率在80%以上有8口井，占总井数72.27%，有2口井因为井下复杂处理时间长，导致生产时间率在40%以下。纯钻进时间1072.21h，纯钻进时间率21.03%，其中有4口井纯钻进时间率在30%以上，占总井数36.36%，处理复杂1205.7h，占总时间23.64%，设备安装调试1152h，占总时间22.58%。

对2007年所钻的11口气体钻井进行钻具失效统计，统计结果见表3。有3口井发生过钻具失效，占总井数27.27%，处理时间共计1160.1h，占气体钻井总时间的22.74%，占气体钻井处理复杂时间96.22%。其中XS27井处理事故时间占本井气体钻井时间58.74%，XS213井处理事故时间占本井气体钻井时间69%。这3口井钻具失效均发生在地层出水后空气钻进过程中，地层出水，井壁失稳，另外采用满眼钻具组合，加大了处理难度。气体钻井虽然提高机械钻速明显，但是由于事故发生机率高，处理时间长，导致钻进周期缩短不明显。

表1 2007年气体钻井井段、层位及进尺统计

表2 2007年气体钻井失效统计

2.3 配套技术措施不完善

对2007年所钻11口气体钻井循环介质和转换原因进行统计，统计结果见表4。由于配套技术不完善，无1口气体钻井钻至设计井深，其中有2口井因为钻具失效转换成常规钻井，占总井数18.18%，4口井因为进入产层转换成常规钻井，占总井数36.36%，3口井因为地层出水卡钻转换成常规钻井，占总井数27.27%，2口井因为地层出水机械钻速慢转换成常规钻井，占总井数18.18%。空气钻井实际井段占设计井段43.92%，其中XS29井实际气体钻井井段只占设计井段12.22%为最小，最大的XS271井实际气体钻井井段占设计井段88.35%为最大。从表4可以看出，由于配套技术不完善，中途被迫转换成常规钻井，导致气体钻井井段短，综合效益不明显。

3 提高气体钻井效率的方法与对策

3.1 提高气体钻井进尺

实施气体钻井对所钻遇的地层岩性特征、层位、井段进行基本条件的优选很有必要。XS气田泉头组以下岩性虽然成岩作用较好、岩石的强度、可钻性级别较高，但由于没有统一的气、水界面，具体到每一口井的设计还应该根据具体情况给出合理的选区、选层、选井、选段的方案，从而降低复杂情况和事故的发生，真正提高气体钻井井段长度，体现气体钻井在深层提速价值。

表3 2007年气体钻井钻具失效统计

表4 2007年气体钻井循环介质及转换原因统计

在XS271井区附近，泉二段至营城组的可钻井段长度在1444m；在XS10井区附近，泉二段至营城组的可钻井段长度在1415m；在XS14井区附近，泉二段至营城组的可钻井段长度在1360m；在XS43井区附近，泉二段至营城组的井段长度在1284m；在XS301井区附近，泉二段至营城组的可钻井段长度在1424.5m，XS地区底层厚度详细见表5。

表5 XS地区泉二段至营城组厚度统计

通过综合分析，气体钻井状态下，由于地层出水引发了井筒内复杂事件的发生，井段长度超过1000m的井段只有XS271井，该项技术的应用还没有充分发挥高效钻井技术的潜能。因此，强化选区选层选井方案设计的基础上，进一步依靠科研攻关来减少井下复杂事件发生频率是提高气体钻井井段长度可行之路，才能真正达到经济效益显著的目的。

3.2 提高纯钻进时间率，减小事故发生几率

从表2中可以看出，处理复杂占总时间23.64%，设备安装调试占总时间22.58%。为了提高纯钻进时间率，可以减少空气钻进设备安装调试时间和井下事故处理时间。11口井设备安装调试平均用时104.73h，如果组织协调合理，安装调试时间可以控制在76h以内。从处理钻具失效时间占复杂处理时间96.22%来看，如何预防井下钻具失效是提高纯钻进时间率的关键。

从表3可以看出，钻具失效一般发生在加重钻杆、钻铤、接头以及减震器。可以采取下列方法预防钻具失效：①气体钻井尽量使用降扭钻具组合，降低钻具失效风险；②当地层出水，井壁不稳，及时转换成雾化泡沫钻井；③每次起下钻对加重钻杆、钻铤、接头以及减震器进行错扣探伤，及时更换探伤不合格钻具。对于接头和减震器，使用一定时间后，及时更换新的。

3.3 完善气体钻井配套技术

从表4分析来看，限制气体钻井技术应用主要是地层出水和产层，如何解决地层出水后气体钻进和产层钻进是目前必须解决的难题。

在2007年所钻的11口气体钻井中，地层不同程度均有出水，有5口井进行了雾化钻井试验。在这5口井中有2口井因为进入产层终止气体钻井，有2口井因为钻速慢终止气体钻井，1口井在起钻过程中卡钻终止气体钻井。在未进行雾化泡沫钻井的6口井中，有2口井发生过钻具失效，2口井发生过卡钻，并直接导致气体钻井结束。由此可见，雾化泡沫钻井是解决地层出水的有效途径。不断完善雾化泡沫液性能，增加其携屑携水能力和保护井壁能力，是今后发展的方向。

在2007年所钻的11口井中，有4口井因为进入产层，缺乏氮气打产层技术，被迫转换成常规钻井，不但制约了气体钻井应用井段，而且起不到气体钻井及时发现保护产层的目的。氮气打产层难点在于无法完成起下钻，可以引进套管阀技术，并辅以井口起下钻导引头和排砂管线导引装置，可以完成产层起下钻。

4 结论

通过对2007年11口气体钻井情况进行统计分析，可以看出气体钻井效率低主要表现在气体钻井井段短和纯钻进时间率低，提高气体钻井效率就是要加大气体钻井井段和提高纯钻井时间率，气体钻井技术特别是雾化泡沫技术和氮气打储层技术是加大气体钻井井段，减少井下事故，提高纯钻进时间率的保障。

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