反循环钻井避免对低压气藏的损害

  利用反循环钻井（RCCD）可以开发用常规泥浆常规钻井可能损害的低压油藏。

 

  卡尔加里K2 能源公司在美国北蒙大纳州的Blackfeet 印第安人居住地Bow Island地层的低压气层中成功地应用了反循环中心卸流钻井。现场试验表明，RCCD系统可以用于钻进胶结致密、低压或欠压地层，可以广泛应用于包括页岩和含甲烷气煤层等低孔隙度/渗透率地层。使用该系统，每英尺钻井成本降低30%以上，该系统适合于拥有双壁管柱的任何钻机。

 

  1.反循环中心卸流钻井

 

  K2 能源公司在北蒙大纳的低压Bow Island地层中成功地进行了两组反循环中心卸流钻井（RCCD）试验。RCCD钻井技术用于钻进那些裂缝性低压油藏，若用常规钻井方式使用泥浆、泡沫或高压空气钻进这些地层则会伤害地层。2002年春，这项技术用于Bow Island地层中使用常规方法钻进均未显示任何油气发现的两口井中，而用RCCD方式钻进的井没有采用增产措施就出气了。

 

  PressSol 公司的 RCCD钻井系统是针对硬岩石勘探钻井而开发的，这种反循环钻井是低成本精确取心的替代方法。反循环钻井使用的是双壁钻柱，钻井液通过双壁钻柱的内外壁之间的环空流到钻头，钻井液和岩屑从钻柱内部返回地面，如图1所示。由于钻井液和岩屑从内层钻柱的水眼中返到地面，在钻硬地层时，RCCD提供的岩样与未受污染的取心岩样一样。如果岩屑从钻杆－井壁之间的环空上返，岩屑会损失一部分，而且会受到污染。

 

  由于地层-钻柱之间的环空不用来上返钻井液，因此PressSol 公司认为，对易被伤害的地层和低压地层，反循环钻井是理想的钻井方式。反循环钻井最初用来钻硬地层，由于没有必要的安全设备，不能用来钻油井和气井。

 

  研制出具有自主知识产权的RCCD系统后，克服了反循环钻井的安全限制。安全系统由具有自主知识产权的井下防喷/关井阀、地面防喷器和地面压井节流防喷管线组成。在起下钻和接单根时，井下防喷/关井阀防止气体跑到地面；地面的旋转阀防喷器密封环空和钻柱；带有100ft返出管线的节流压井管汇将岩屑循环到泥浆池。在钻气井时，在返出管线上使用丙烷火炬以点燃产生的气体。使用了双壁钻柱后，RCCD系统可以用于任何钻机。

 

  2.现场试验

 

  K2 能源公司用常规钻井方式和钻井液在Bow Island地层钻的两口井，理论上认为应该出气，但由于钻井液的污染，没有出气，因此应用RCCD系统重新钻了两口井。

 

  Bow Island地层沉积于白垩纪，由海相页岩夹杂砂岩组成。在阿尔伯达和北蒙大纳的Big Rock累计产气170亿ft3，在Blood气田累计产气490亿ft3。该区块地层属于欠压地层。在Blood气田，Bow Island地层是主力产层，在3300ft处压力为200 psi，而该深度的静液压力为1400 psi。  双壁钻杆外径41/2in，内径27/8in。使用气体作为循环介质，并用气动冲击锤钻井。钻井过程中没有出水。

 

  第一口井位于Blackfeet印第安人居住区的 Tesoro 3-14，1975年，最初用泥浆钻出，测试3300ft处的Cutbank地层，取心后没有任何发现而弃井。在Bow Island的顶部进行了泥浆录井，没有发现孔隙地层，也无气体产出。2002年春天，K2 能源公司用RCCD系统钻了名为Palmer Bow Island 3-14的井。使用气体钻至井深2400ft完井，表层套管下面裸眼完钻。

 

  钻进过程中，RCCD系统表现出了比常规钻井更多的优点。岩屑延迟时间短，岩屑不会由于和上覆地层接触而被污染，更重要的是，地层不受上返钻井液静液压力的影响，任何气体都会运移到井眼，在地面点燃火炬。

 

  Leduc Alberta 的Tucker 电缆服务公司常规的四点测试和达西评价表明，Bow Island没有任何产能。尽管这样，还是进行了测试，由于Bow Island是低压油藏，使用抽吸开采,，试采三天的产量是15.5万ft3/d。

 

  第二口井为Sherburne Estate #1。1965年，该井钻至2231ft，测试Cutbank地层显示，该地层没有任何孔隙。K2 能源公司钻了Palmer 10-2井。该井套管封到Bow Island地层顶部1800ft处，下面保持600ft裸眼。与Palmer Bow Island 3-14井一样，抽吸五天的试采产量达到9.7万ft3/d。

 

  上述两口井的试验表明，RCCD系统可以用于钻进胶结致密、低压或欠压地层，用常规钻井方式和钻井液则会污染地层，或者没有任何油气显示，RCCD系统可以广泛应用于包括页岩和含甲烷气煤层等低孔隙度/渗透率地层。