反循環(huán)鉆井避免對低壓氣藏的損害

  利用反循環(huán)鉆井（RCCD）可以開(kāi)發(fā)用常規泥漿常規鉆井可能損害的低壓油藏。

 

  卡爾加里K2 能源公司在美國北蒙大納州的Blackfeet 印第安人居住地Bow Island地層的低壓氣層中成功地應用了反循環(huán)中心卸流鉆井?，F場(chǎng)試驗表明，RCCD系統可以用于鉆進(jìn)膠結致密、低壓或欠壓地層，可以廣泛應用于包括頁(yè)巖和含甲烷氣煤層等低孔隙度/滲透率地層。使用該系統，每英尺鉆井成本降低30%以上，該系統適合于擁有雙壁管柱的任何鉆機。

 

  1.反循環(huán)中心卸流鉆井

 

  K2 能源公司在北蒙大納的低壓Bow Island地層中成功地進(jìn)行了兩組反循環(huán)中心卸流鉆井（RCCD）試驗。RCCD鉆井技術(shù)用于鉆進(jìn)那些裂縫性低壓油藏，若用常規鉆井方式使用泥漿、泡沫或高壓空氣鉆進(jìn)這些地層則會(huì )傷害地層。2002年春，這項技術(shù)用于Bow Island地層中使用常規方法鉆進(jìn)均未顯示任何油氣發(fā)現的兩口井中，而用RCCD方式鉆進(jìn)的井沒(méi)有采用增產(chǎn)措施就出氣了。

 

  PressSol 公司的 RCCD鉆井系統是針對硬巖石勘探鉆井而開(kāi)發(fā)的，這種反循環(huán)鉆井是低成本精確取心的替代方法。反循環(huán)鉆井使用的是雙壁鉆柱，鉆井液通過(guò)雙壁鉆柱的內外壁之間的環(huán)空流到鉆頭，鉆井液和巖屑從鉆柱內部返回地面，如圖1所示。由于鉆井液和巖屑從內層鉆柱的水眼中返到地面，在鉆硬地層時(shí)，RCCD提供的巖樣與未受污染的取心巖樣一樣。如果巖屑從鉆桿－井壁之間的環(huán)空上返，巖屑會(huì )損失一部分，而且會(huì )受到污染。

 

  由于地層-鉆柱之間的環(huán)空不用來(lái)上返鉆井液，因此PressSol 公司認為，對易被傷害的地層和低壓地層，反循環(huán)鉆井是理想的鉆井方式。反循環(huán)鉆井最初用來(lái)鉆硬地層，由于沒(méi)有必要的安全設備，不能用來(lái)鉆油井和氣井。

 

  研制出具有自主知識產(chǎn)權的RCCD系統后，克服了反循環(huán)鉆井的安全限制。安全系統由具有自主知識產(chǎn)權的井下防噴/關(guān)井閥、地面防噴器和地面壓井節流防噴管線(xiàn)組成。在起下鉆和接單根時(shí)，井下防噴/關(guān)井閥防止氣體跑到地面；地面的旋轉閥防噴器密封環(huán)空和鉆柱；帶有100ft返出管線(xiàn)的節流壓井管匯將巖屑循環(huán)到泥漿池。在鉆氣井時(shí)，在返出管線(xiàn)上使用丙烷火炬以點(diǎn)燃產(chǎn)生的氣體。使用了雙壁鉆柱后，RCCD系統可以用于任何鉆機。

 

  2.現場(chǎng)試驗

 

  K2 能源公司用常規鉆井方式和鉆井液在Bow Island地層鉆的兩口井，理論上認為應該出氣，但由于鉆井液的污染，沒(méi)有出氣，因此應用RCCD系統重新鉆了兩口井。

 

  Bow Island地層沉積于白堊紀，由海相頁(yè)巖夾雜砂巖組成。在阿爾伯達和北蒙大納的Big Rock累計產(chǎn)氣170億ft3，在Blood氣田累計產(chǎn)氣490億ft3。該區塊地層屬于欠壓地層。在Blood氣田，Bow Island地層是主力產(chǎn)層，在3300ft處壓力為200 psi，而該深度的靜液壓力為1400 psi。  雙壁鉆桿外徑41/2in，內徑27/8in。使用氣體作為循環(huán)介質(zhì)，并用氣動(dòng)沖擊錘鉆井。鉆井過(guò)程中沒(méi)有出水。

 

  第一口井位于Blackfeet印第安人居住區的 Tesoro 3-14，1975年，最初用泥漿鉆出，測試3300ft處的Cutbank地層，取心后沒(méi)有任何發(fā)現而棄井。在Bow Island的頂部進(jìn)行了泥漿錄井，沒(méi)有發(fā)現孔隙地層，也無(wú)氣體產(chǎn)出。2002年春天，K2 能源公司用RCCD系統鉆了名為Palmer Bow Island 3-14的井。使用氣體鉆至井深2400ft完井，表層套管下面裸眼完鉆。

 

  鉆進(jìn)過(guò)程中，RCCD系統表現出了比常規鉆井更多的優(yōu)點(diǎn)。巖屑延遲時(shí)間短，巖屑不會(huì )由于和上覆地層接觸而被污染，更重要的是，地層不受上返鉆井液靜液壓力的影響，任何氣體都會(huì )運移到井眼，在地面點(diǎn)燃火炬。

 

  Leduc Alberta 的Tucker 電纜服務(wù)公司常規的四點(diǎn)測試和達西評價(jià)表明，Bow Island沒(méi)有任何產(chǎn)能。盡管這樣，還是進(jìn)行了測試，由于Bow Island是低壓油藏，使用抽吸開(kāi)采,，試采三天的產(chǎn)量是15.5萬(wàn)ft3/d。

 

  第二口井為Sherburne Estate #1。1965年，該井鉆至2231ft，測試Cutbank地層顯示，該地層沒(méi)有任何孔隙。K2 能源公司鉆了Palmer 10-2井。該井套管封到Bow Island地層頂部1800ft處，下面保持600ft裸眼。與Palmer Bow Island 3-14井一樣，抽吸五天的試采產(chǎn)量達到9.7萬(wàn)ft3/d。

 

  上述兩口井的試驗表明，RCCD系統可以用于鉆進(jìn)膠結致密、低壓或欠壓地層，用常規鉆井方式和鉆井液則會(huì )污染地層，或者沒(méi)有任何油氣顯示，RCCD系統可以廣泛應用于包括頁(yè)巖和含甲烷氣煤層等低孔隙度/滲透率地層。