气体钻井高效开发致密砂岩气藏的机理及实例

  1.气体钻井技术高效开发的机理。

 

  气体钻井技术是在欠平衡钻井技术基础上发展起来的一项钻井技术,其良好的储层保护效果已经引起广泛重视,已经被作为该类高效开发的有力手段而进行大规模实验。气体钻井利用氮气、天然气、二氧化碳、空气和柴油机尾气等多种气体作为钻井循环介质,从根本上避免了常规钻井技术发生储层损害的物质基础。相比于常规钻井液钻井技术,气体钻井避免了固相堵塞和液相侵入引起的敏感性损害,还彻底克服了钻井液滤液侵入引起的水锁损害,有效保护了基块孔隙和裂缝。气体钻井通常采用裸眼完成,避免了固井、射孔完成以及后续增产作业带来的二次损害和昂贵的作业费用。

 

  除了良好的储层保护效果外,气体钻井还能够有效地提高钻速,减少钻井事故,有效缩短建井周期,降低作业成本。气体钻井可以使钻速提高4~14倍,钻头寿命延长2~6倍,而且越是深井、硬地层,提速效果越显著[10-19]。其提速机理的定性解释主要包括:消除了钻井液液柱的/压持效应0;使井底应力状态由/压应力0改变为/拉应力0,井底岩石强度降低1/2~1/3,岩石更容易被破碎;岩石的脆性增强,研磨性大幅度降低,抗冲击载荷强度降低;井底清洁程度高,减少了井底钻屑的重复破碎和研磨;钻头轴承和牙齿使用寿命延长等。气体钻井不仅克服了压差卡钻和减轻了蹩跳钻引起的钻具损坏事故,还彻底克服了裂缝性地层的井漏事故及其引发的严重储层损害。

 

  无论从储层保护,还是从减少钻井作业成本和钻井事故的角度考虑,气体钻井技术均能够满足高效开发致密砂岩气藏的需要。

 

  2.气体钻井技术应用实例。

 

  (1)BQ111H井气体钻井实例。BQ111H井位于川西白马庙构造,目的层是侏罗系蓬莱镇组致密砂岩气藏。2004年7月,BQ111H井水平段在储层内设计延伸200 m,采用了柴油机尾气现场制取惰性气体的技术提供注入气体。柴油机尾气钻进水平段25 m后,由于临时调用的高压天然气压缩机与低压压缩机之间的参数不匹配,造成高压天然气压缩机工作困难,改用管道天然气完成水平段200 m的钻进。机械钻速由常规钻井的不足3确m/h提高到9.76 m/h,一只钻头完钻。BQ111H与BQ106、BQ108、BQ109H处于同一井场的丛式井组,其中BQ111H井地质条件及井身设计与BQ108井极为相近。BQ108井为大斜度井,最大井斜为80.4b,目的层与BQ111H井均为蓬?主砂体,实钻斜深977~1308 m,进尺331 m,采用无固相钻井液钻进,完钻后提高钻井液密度至1.15 g/cm3压井。从表1看出,由于较好地保护了储层,采用了天然气钻井结合水平井工艺的BQ111H井完井测试产量远高于其他各井产量。

 

  (2)PL19井气体钻井实例。PL19井是四川盆地平落坝潜伏构造上的一口开发井,目的层为须家河组须二段。该构造由于已有多口井的长期开采,造成储层压力降低,当量密度为0.73~0.85 g/cm3,各井初产见表2。为防止储层井漏造成对储层的伤害,决定对该井须二段目的层采用天然气钻井,并采用免电测、不压井完井或原钻具完井的储层保护完井方式。

 

  2004年5月,以PL2井生产天然气为气源,注气量为60 m3/min,1只?152.4 mm HA517G钻头完成了3696.00~3760.71 m井段的天然气钻井,平均机械钻速为7.23 m/h。经原钻具环空测试,在流动压力为14.84 MPa条件下产天然气47.27@104m3/d,最大关井压力19.93 MPa;地层压力为25.51MPa;无阻流量为60.04@104m3/d,产微水。所获产量远高于同构造其他井的初始产量,达到了良好储层保护和高效开发的效果。

 

  (1)致密砂岩气藏地质特征主要表现为岩石致密,孔渗低,孔喉细小,黏土矿物改造作用强,强亲水且原始含水饱和度低。

 

  (2)钻井过程易受储层损害并难以减轻和解除,主要损害类型包括固相侵入堵塞、与液相侵入有关的敏感性损害、水锁损害和应力敏感性损害。其中液相损害要大于固相损害,对裂缝的损害要强于孔隙性基块。

 

  (3)常规过平衡钻井和欠平衡钻井可引起严重的储层损害,导致其在该类气勘探开发中普遍低效,不能满足高效开发的需要。

 

  (4)气体钻井技术可以高效开发致密砂岩气藏,它不仅可从根本上避免常规钻井液钻井存在的固液相侵入损害,有效保护该类气藏;还能有效提高钻速、减少钻井事故、缩短建井周期和节约钻井成本。