27、吐哈钻采院]吐哈低压低渗储层氮气钻井技术

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1、第六届全国石油钻井院所长会议论文集吐哈低压低渗储层氮气钻井技术吕金钢张克明李建忠田军（吐哈石油钻采工艺研究院，新疆鄯善火车站，838202）【摘要】吐哈盆地储层属典型的低压、低渗、低产“三低”储层，许多井在钻井过程中油气显示活跃但完井后却未获得理想的工业油气流，如何有效储层保护、提高单井产量问题日渐突出。利用气体钻井技术在保护储层的优点是吐哈“三低”储层发现油气层、提高单井产量一条行之有效的途径，氮气钻井由于其灵活的供气系统在吐哈盆地天然气源缺乏的区域具有绝对优势，本文阐述了吐哈钻采院经过多年的研究与现场实践

2、而形成的一套针对储层从钻井到开采的全过程氮气欠平衡钻井技术，使吐哈“三低”储层在钻井过程中及时发现油气层、大幅度提高单井产量、大幅度提高机械钻速得到实现，为吐哈加快勘探开发步伐探索了一项新的技术。【关键词】低压低渗氮气钻井全过程欠平衡保护储层设备配套井下条件1吐哈地区储层概况吐鲁番-哈密盆地油气层主要分布在侏罗系的七克台组（J2q）、三间房组（J2s）、西山窑组（J2x），大规模的石油地质勘探始于1987年，经过近20年的开发，储层地质条件逐渐趋于复杂化，压力系统逐年衰降，属典型的低压、低渗、低产“三低”储层

3、，储层主要特性为：储层砂体为碎屑岩，砂体纵横向变化大，属低压（压力系数一般为0.7～1.0g/cm3）、低渗（<5md）、低产的微裂缝－孔隙型储层，孔隙之间连通性差，产液能力低；碎屑岩储层以泥质胶结为主，水敏性强；储层跨度长，砂体与泥岩互层，从七克台～西山窑厚度达700～1500m，多套压力系统并存。复杂的地质条件带来了严峻的储层保护问题，为解决该问题，吐哈钻采院进行了大量的氮气钻井钻井技术研究和现场试验，取得了良好的效果。2氮气钻井井下条件分析氮气钻井要受到地层出水、井壁稳定、有毒气体、煤层等多方面的井下条

4、件限制，实施氮气钻井之前必须针对预钻井段进行适应性理论研究，我们对井下可能出现的问题从以下几个方面进行了研究：2.1地层出水地层出水是限制氮气钻井最主要的因素之一，地层出水会导致裸眼的泥页岩水化膨胀，造成井眼缩径，造成井壁坍塌；形成泥饼环，堵塞环空通道；环空中的循环气体需要将地层出水雾化并带出地面而做功，导致注入压力升高，增加设备负担，实践表明，当地层出水大于1m3/hr时，所需要的气体排量将需要增加20%以上。通过邻井测井资料预计地层水层分布情况。采用套管封隔和舍弃非主力油层的方法，尽量避免氮气钻井井段穿过

5、水层，转换为雾化和泡沫钻井方式等方法是对付地层出水的主要手段。2.2有毒气体H2S含硫储层不宜采用氮气钻井，氮气不可燃也不助燃，当井内返出地面的含硫化氢地层流体含量较低时点火不成功，一方面造成环境污染较，另一方面造成作业区周围生物中毒。因此，进行氮气钻井之前必须进行储层硫化氢含量评估，当地层流体中硫化氢含量超过30mg/m3时不推荐采用氮气钻井。171第六届全国石油钻井院所长会议论文集2.3井壁稳定性井壁稳定是氮气钻井成功的首要条件，钻前必须通过邻井实钻及测井资料来对预钻井段进行充分评估是否能保持稳定。井壁失

6、稳理论认为，影响井壁稳定的因素有力学因素、化学因素、钻井工艺因素以及三种因素的耦合。氮气钻井不向井内注入任何液相，当地层不出水时，化学因素的影响可假定为0，影响井壁稳定的主要因素为井壁岩石脆性破碎、气流冲蚀和机械碰撞，因此，氮气钻井在非应力地层井壁稳定性比常规钻井好，在地层成岩性和完整性较好、原地地应力小特别是水平主应力差值小且不出水的地层，井壁稳定性均能满足氮气钻井的要求。当地层出水较小且泥质含量较高时，可采用注入由大分子、钾盐、表面活性剂等配制的胶液来稳定井壁。2.4煤层、石膏层煤性脆，胶结性差，应力释放

7、速度快，搞流速的气体冲刷下，钻开后在无水的条件下也会发生快速坍塌，当厚度大、时间长时会形成大肚子，极易造成井下复杂。盐膏层本身具有塑性特征，在没有水的情况下，厚度超过15m，仍会发生石膏缩径。氮气钻井应尽量避开煤层和盐膏层。2.5油气产量油不与泥页岩发生化学作用，但油别是粘度大的油包着岩屑上升过程中，在表面张力作用下，会使岩屑抱团和黏附在井壁、钻具上，在气流关节点处形成泥饼环，堵塞环空通道，对氮气排量要求增大、压力增高，不利于岩屑携带。理论计算，当油的体积含量大于0.065%（返出井口后的含量）将会对岩屑携带

8、有较大的影响。天然气产量较低时，有助于岩屑携带，当产量高时，环空流速大幅度增快，套管压力上升，增加井控风险。钻前必须充分做好油气产量评估。3氮气钻井工艺技术针对吐哈低压、低渗、低产的特点和国内氮气钻井设备现状，开展了井身结构、工艺流程、设备配套、钻具组合、钻井参数和注入参数等多项技术的研究，确保了现场施工的安全、快速、优质完成。3.1井身结构氮气钻井井身结构设计主要考虑成本和安全两个方面的问题。为降