大庆油田提高气体钻井效率措施分析

2018-11-21张树森刘玉民

西部探矿工程 2018年12期

杨毅，张树森，刘玉民，贾丽

（1.大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院，黑龙江大庆163413；2.大庆钻探工程公司地质录井一公司，黑龙江大庆163411）

气体钻井是一种以气体作为循环介质代替单一钻井液的特殊钻井工艺技术。由于气体的密度极小，在环空中基本不存在液柱压力，消除了井底的压持效应影响，改变了岩石的应力状态，有效提高了钻头碎岩效率，岩屑重复破碎率较低，在提高钻井速度上实现“革命性”的突破。在发现与保护储层和提高油气井具有十分突出的作用，推动了气体钻井技术在天然气勘探开发中的应用发展。但是在现场实际应用过程中，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、处理井下复杂处理时间长，气体钻井技术不配套等问题，导致钻井周期缩短效果不明显，严重影响了气体钻井综合效率[1-5]。为此，本文就如何提高大庆油田气体钻井效率的措施进行分析研究。

1 影响钻井效率因素分析

通过统计所钻的11口气体钻井（见表1），平均机械钻速达到6.95m/h，是邻井常规钻井的5.35倍；气体钻井平均单只钻头进尺是邻井常规钻井的2.45倍，单井钻头用量比邻井常规钻井减少4.14只，气体钻井的平均钻井周期比邻井常规钻井平均周期缩短14.64d，有4口井钻井周期缩短20d，其中XH271井钻井周期比邻井缩短50.12d。同时由表1可知，气体钻井周期缩短20d以上的4口井，进尺均在700m以上，处理复杂时间平均7.275h，其中XH271井缩短钻井周期50.12d，进尺达到了1100m，处理复杂时间为零，所以要想提高气体钻井效率，缩短钻井周期，需要通过完善气体钻井技术来提高气体钻井进尺，减小井下复杂几率和减少处理井下复杂时间。

1.1 应用井段较短

通过统计所钻的11口气体钻井井段、层位及进尺情况。从表2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，还没有在营城含气层段进行钻进，提高气体钻井井段还有较大的空间。

1.2 井下复杂发生几率高，处理复杂时间长

通过统计11口气体钻井时效情况。由表3可知，生产时间2475.99h，生产时间率62.7%，其中生产时间率在80%以上有7口井，占总井数63.64%，有2口井因为井下复杂处理时间长，导致生产时间率在30%以下。处理复杂1205.7h，占总时间30.54%。

通过对所钻的11口气体钻井钻具失效情况，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29.38%，占气体钻井处理复杂时间96.22%。其中XH27井处理事故时间占本井气体钻井时间68.38%，XH213井处理事故时间占本井气体钻井时间78.74%。这3口井钻具失效均发生在地层出水后空气钻进过程中，因地层出水造成井壁失稳，另外，在莺深2井也发生了钻具失效。气体钻井虽然提高机械钻速明显，但是由于事故发生几率高，处理复杂时间长，导致钻进周期缩短不明显。

表1 气体钻井与邻井机械钻速、钻井周期和钻头用量对比

表2 气体钻井井段、层位及进尺统计

表3 气体钻井时效统计

1.3 配套技术措施不完善

通过对11口气体钻井循环介质和转换原因情况，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XH29井实际气体钻井井段只占设计井段12.22%为最小，最大的XH271井实际气体钻井井段占设计井段88.35%为最大。由于防治地层出水、井下事故预防和气体钻储层技术不完善，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。

2 提高钻井效率措施分析

2.1 提高气体钻井进尺

气体钻井所钻的11口井，钻遇层位泉二底到营城，在气体钻进过程中，未出现井塌，说明徐家围子地区泉二底至营城适合气体钻井。通过对徐家围子不同井区泉二底至营城对应井段及厚度统计分析，徐家围子地区泉二底至营城厚度基本在1200～1500m之间，气体钻井进尺至少在1100m。如果气体钻井正常钻进，钻井周期缩减情况见表4。

由表4可以看出，登娄库组进尺每提高100m，钻井周期大约缩短4d，营城进尺每提高100m，钻井周期大约缩短7d。

2.2 减小井下复杂发生几率，减少复杂处理时间

从上述研究分析可知，井下复杂发生几率27.27%，复杂处理时间占气体钻井总时间29.38%，气体钻井如果井下复杂消除，平均缩短钻井周期达18.52d，总缩短钻井周期203.72d。

2.3 完善气体钻井配套技术

为了提高气体钻井进尺、时效和避免井下复杂发生，建议开展：①地层出水预测技术；②地层出水后钻进技术；③地层出水后起下钻井壁保护技术；④气体钻井钻具失效机理研究；⑤气体打产层技术。

气体钻井平均机械钻速6.95m/h，这个机械钻速比较理想，如果过份地追求增加机械钻速，是没有意义的，不但会增加一些负面的效应，而且机械钻速的提高对于缩短钻井周期的影响不大。由表5可知，对于气体钻井进尺1000m，机械钻速由5m/h变为10m/h，气体钻井缩短周期4.17d，机械钻速由10m/h变为14m/h，气体钻井周期缩短1.19d。