空气钻井优缺点

  空气钻井优点.

 

  (1)空气钻井可以大幅度提高钻井速度,缩短建井周期,降低钻井成本。

 

  空气钻井与常规钻井相比,其机械钻速可提高4~14倍,钻头消耗减少2 /3,大大降低钻井液的成本消耗,这已经为国内外大量的空气钻井实践所证明。

 

  空气钻井可以提高钻井速度,其主要机理如下:

 

  在空气钻井中,地层孔隙压力在负压差条件下产生向井内的/推力0,该/推力0有促使井底岩石破碎(或崩离井底)的趋势。

 

  在空气钻井中,井内几乎无重量的气柱大大改变了井底应力状态,在钻头前方未破碎地层内产生很大范围的低应力区,便于破碎;同时在井底产生沿井筒向上的拉应力,有/拉断0岩石的趋势(注意到岩石的抗拉强度很低)。

 

  相同地层、相同岩性、相同埋深的井下岩体,在空气钻井条件下易破碎,且地层越硬、井越深,该特点越显著。而地下岩体,在高围压条件下普遍出现强度增大、硬度增大、研磨性增强,由脆性向塑性过渡。因此,相同深度、相同岩性的地层,在钻井液钻井条件下会出现高强度、高硬度、高研磨性、高塑性,这些都极不利于地层破碎;而在空气钻井条件下,则表现低强度、低硬度、低研磨性和高脆性,从而使地层容易破碎。

 

  空气钻井的冲击式破碎,更有利于提高硬地层钻速,因为强研磨性硬地层,冲击式破碎的效率比剪切式高,破岩工具磨损小。在美国、加拿大,更多地采用空气钻井的空气锤和锤击钻头,可以更大幅度提高钻速。目前美国DOE(DepartmentofEnergy)正在组织可转向的空气冲击式钻井系统,以用于空气钻水平井、定向井。

 

  空气钻井井底清岩效率高,岩屑不会水化黏结而泥包钻头或在井底形成渗滤性泥饼而被黏附,因此不会因为岩屑重复破碎而严重影响钻速。

 

  表1 2003年以来开展的空气钻井井号施工日期井眼尺寸/mm井段/m空气排量/(m3/min)机械钻速/(m /h)相同构造、井段机械钻速/(m /h)空气钻井与钻井液钻井机械钻速对比/倍正坝1 2003 -01 31112 138146~ 518100 110~150 15190 2127 7. 00核桃1 2003 -04 44415 18125~76180 85 2140 1113 2112矿2 2003 -05 31112 1 535127~1 901100 90 3121 1176 1182大天9 2003 -06 31112 29188~31123 86 6114 1196 3148(2)空气钻井利于高陡易斜构造防斜打快。

 

  在高陡易斜构造采用常规钻井时,本来钻速就很慢,再加上为了控制井斜而对钻井参数施加的限制,多半只能小钻压、低转速的/轻压吊打0,钻压一大就容易斜,这也是限制高陡易斜构造钻速提高的一大问题。

 

  在空气钻井中,由于地层容易被破碎,故所需钻压仅为常规钻井的1 /3左右,该钻压值既满足了空气钻井的需要,同时也满足了/轻压吊打0的要求。因此,既提高了钻速,又控制了井斜。

 

  如果再采用井下空气锤钻进,其钻进的动力主要来自于空气锤的强力冲击,所需的钻压更小(仅需要1~2 t钻压稳住井下空气锤),能更有利于控制井斜,且钻速更快。

 

  (3)空气钻井在克服严重井漏、恶性井漏方面有着不可替代的优势,这一点已为国外多年的空气钻井实践所证明。

 

  (4)在油气勘探开发中,用空气钻井技术打开产层,可以有效地保护产层,提高勘探中发现的成功率和评价的准确性,提高开发中的单井产能和最终采收率,这是近10年国外空气钻井发展的热点之一。

 

  首先,空气钻井是负压差的欠平衡钻井,钻开储层过程中井内压力低于储层压力,这使得储层内的流体(油、气)源源不断地由地层内流到井筒中,并被携带至地面加以控制、处理;此时不可能有井内流体进入储层,从而完全消除了正压差造成的固相伤害和液相伤害。

 

  其次,空气钻井是利用空气钻井的技术,循环介质中无任何水基流体,从而彻底消除了储层自发吸水造成的水相圈闭伤害。

 

  由于空气钻井技术消除了储层的正压差伤害和水相圈闭伤害这两大主要伤害,有效地保护了储层,在国外被称之为/无伤害钻井0。

 

  空气钻井缺点.

 

  (1)处理地层出水的能力差,尤其是砂泥岩地层造浆,是大多数空气钻井失败的原因。

 

  (2)没有对付井壁力学性失稳(如破碎岩体、高构造应力、流变性岩体)的能力。

 

  (3)井底欠压值太大,处于无控制的欠平衡状态,导致储层速敏、出砂,甚至坍塌。尤其是钻遇高压、高产储层,井控安全性较差。

 

  (4)需要昂贵的地面设备。