空氣鉆井優(yōu)缺點(diǎn)

  空氣鉆井優(yōu)點(diǎn).

 

  (1)空氣鉆井可以大幅度提高鉆井速度,縮短建井周期,降低鉆井成本。

 

  空氣鉆井與常規鉆井相比,其機械鉆速可提高4~14倍,鉆頭消耗減少2 /3,大大降低鉆井液的成本消耗,這已經(jīng)為國內外大量的空氣鉆井實(shí)踐所證明。

 

  空氣鉆井可以提高鉆井速度,其主要機理如下:

 

  在空氣鉆井中,地層孔隙壓力在負壓差條件下產(chǎn)生向井內的/推力0,該/推力0有促使井底巖石破碎(或崩離井底)的趨勢。

 

  在空氣鉆井中,井內幾乎無(wú)重量的氣柱大大改變了井底應力狀態(tài),在鉆頭前方未破碎地層內產(chǎn)生很大范圍的低應力區,便于破碎;同時(shí)在井底產(chǎn)生沿井筒向上的拉應力,有/拉斷0巖石的趨勢(注意到巖石的抗拉強度很低)。

 

  相同地層、相同巖性、相同埋深的井下巖體,在空氣鉆井條件下易破碎,且地層越硬、井越深,該特點(diǎn)越顯著(zhù)。而地下巖體,在高圍壓條件下普遍出現強度增大、硬度增大、研磨性增強,由脆性向塑性過(guò)渡。因此,相同深度、相同巖性的地層,在鉆井液鉆井條件下會(huì )出現高強度、高硬度、高研磨性、高塑性,這些都極不利于地層破碎;而在空氣鉆井條件下,則表現低強度、低硬度、低研磨性和高脆性,從而使地層容易破碎。

 

  空氣鉆井的沖擊式破碎,更有利于提高硬地層鉆速,因為強研磨性硬地層,沖擊式破碎的效率比剪切式高,破巖工具磨損小。在美國、加拿大,更多地采用空氣鉆井的空氣錘和錘擊鉆頭,可以更大幅度提高鉆速。目前美國DOE(DepartmentofEnergy)正在組織可轉向的空氣沖擊式鉆井系統,以用于空氣鉆水平井、定向井。

 

  空氣鉆井井底清巖效率高,巖屑不會(huì )水化黏結而泥包鉆頭或在井底形成滲濾性泥餅而被黏附,因此不會(huì )因為巖屑重復破碎而嚴重影響鉆速。

 

  表1 2003年以來(lái)開(kāi)展的空氣鉆井井號施工日期井眼尺寸/mm井段/m空氣排量/(m3/min)機械鉆速/(m /h)相同構造、井段機械鉆速/(m /h)空氣鉆井與鉆井液鉆井機械鉆速對比/倍正壩1 2003 -01 31112 138146~ 518100 110~150 15190 2127 7. 00核桃1 2003 -04 44415 18125~76180 85 2140 1113 2112礦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)空氣鉆井利于高陡易斜構造防斜打快。

 

  在高陡易斜構造采用常規鉆井時(shí),本來(lái)鉆速就很慢,再加上為了控制井斜而對鉆井參數施加的限制,多半只能小鉆壓、低轉速的/輕壓吊打0,鉆壓一大就容易斜,這也是限制高陡易斜構造鉆速提高的一大問(wèn)題。

 

  在空氣鉆井中,由于地層容易被破碎,故所需鉆壓僅為常規鉆井的1 /3左右,該鉆壓值既滿(mǎn)足了空氣鉆井的需要,同時(shí)也滿(mǎn)足了/輕壓吊打0的要求。因此,既提高了鉆速,又控制了井斜。

 

  如果再采用井下空氣錘鉆進(jìn),其鉆進(jìn)的動(dòng)力主要來(lái)自于空氣錘的強力沖擊,所需的鉆壓更小(僅需要1~2 t鉆壓穩住井下空氣錘),能更有利于控制井斜,且鉆速更快。

 

  (3)空氣鉆井在克服嚴重井漏、惡性井漏方面有著(zhù)不可替代的優(yōu)勢,這一點(diǎn)已為國外多年的空氣鉆井實(shí)踐所證明。

 

  (4)在油氣勘探開(kāi)發(fā)中,用空氣鉆井技術(shù)打開(kāi)產(chǎn)層,可以有效地保護產(chǎn)層,提高勘探中發(fā)現的成功率和評價(jià)的準確性,提高開(kāi)發(fā)中的單井產(chǎn)能和最終采收率,這是近10年國外空氣鉆井發(fā)展的熱點(diǎn)之一。

 

  首先,空氣鉆井是負壓差的欠平衡鉆井,鉆開(kāi)儲層過(guò)程中井內壓力低于儲層壓力,這使得儲層內的流體(油、氣)源源不斷地由地層內流到井筒中,并被攜帶至地面加以控制、處理;此時(shí)不可能有井內流體進(jìn)入儲層,從而完全消除了正壓差造成的固相傷害和液相傷害。

 

  其次,空氣鉆井是利用空氣鉆井的技術(shù),循環(huán)介質(zhì)中無(wú)任何水基流體,從而徹底消除了儲層自發(fā)吸水造成的水相圈閉傷害。

 

  由于空氣鉆井技術(shù)消除了儲層的正壓差傷害和水相圈閉傷害這兩大主要傷害,有效地保護了儲層,在國外被稱(chēng)之為/無(wú)傷害鉆井0。

 

  空氣鉆井缺點(diǎn).

 

  (1)處理地層出水的能力差,尤其是砂泥巖地層造漿,是大多數空氣鉆井失敗的原因。

 

  (2)沒(méi)有對付井壁力學(xué)性失穩(如破碎巖體、高構造應力、流變性巖體)的能力。

 

  (3)井底欠壓值太大,處于無(wú)控制的欠平衡狀態(tài),導致儲層速敏、出砂,甚至坍塌。尤其是鉆遇高壓、高產(chǎn)儲層,井控安全性較差。

 

  (4)需要昂貴的地面設備。