一種實施欠平衡鑽井作業的方法
2023-07-14 12:26:26 1
專利名稱：一種實施欠平衡鑽井作業的方法
技術領域：
一種實施欠平衡鑽井作業的方法，用於石油天然氣勘探開發鑽井作業，屬於石油天然氣鑽井工程技術領域。
背景技術：
為了獲得寶貴的石油和天然氣資源，在過去的幾十年中，為了在保證不出事故的情況下將井打好，在鑽井技術方面經歷了三個階段，第一個階段是在50年代和60年代前期，為了安全的原因，在用於鑽井的鑽井液比重方面一般都要比實際需要的比重大5％-10％，稱為過平衡鑽井技術，這樣做，鑽井是安全了，但是，鑽井的速度卻很慢，較重的泥漿侵入地層還對地層的油氣通道造成很大的堵塞，50年代在新疆克拉瑪依南邊20公裡處鑽了20多口井，雖然工程轟轟烈烈，但是卻沒有油氣生產，70年代採用較低的泥漿比重重新在該地方鑽井，結果獲得了工業油氣流，成為了克拉瑪依的主力油田；到了60年代後期和70年代，由於油氣資源的需求大幅度增加，就需要提高鑽井的速度，因此發展了平衡鑽井技術，主要的辦法就是將鑽井液的比重設計的與地層壓力基本相等，稱為近平衡鑽井技術，這樣的結果是鑽井速度有了明顯的提高，對地層的油氣通道的堵塞也有較大的緩解，再加上一些先進技術的使用，油氣資源的勘探開發速度提高到了一個新的層面；但是，在實踐過程中由於發生的井噴事故，以及過去多年的為了安全而採用的過平衡鑽井技術，為了不發生井噴，實施過程中，鑽井液的比重往往還是要比地層的大；因此鑽井速度還是沒有太大的提高，比如四川油氣田川東的氣田，從過平衡鑽井技術的每小時0.5米到近平衡鑽井技術的每小時1.5米，雖然提高了兩倍，但是這樣的速度還是離發展的需要差的太遠；使用過平衡鑽井和近平衡鑽井技術除了在鑽井速度上難以提高以外，在油氣層的保護方面也存在很大的問題，在鑽井過程中，由於鑽井液是由各種化學物質組成的，所以當井筒中用於鑽井的鑽井液的比重大於地層的壓力時，鑽井液就會進入地層中的石油天然氣流動通道，或者破壞地層的原始狀態，對地層的油氣通道造成堵塞或者對油氣產層造成汙染和傷害，這樣的情況下，即使井安全的打成了，但是地下的石油或者天然氣也會被留在產層中的鑽井液堵塞而不能被開採出來，新疆克拉瑪依南邊20公裡處的油田在50年代的鑽探結果就是十分有力的證明。
本發明的目的就是針對過平衡和近平衡鑽井技術對地層造成傷害的問題，採用一種在地面有控制的狀態下，將鑽井液的比重下降到與地層壓力相等，特別是採用低於地層壓力的鑽井液進行鑽井作業的實施欠平衡鑽井作業的方法。
發明內容
本發明包括實施欠平衡鑽井作業工藝技術、欠平衡鑽井作業設計工藝技術和欠平衡鑽井的設備配置工藝技術，在實施欠平衡鑽井的工藝技術方面包括實施常規欠平衡鑽井作業的工藝技術、實施氣體欠平衡鑽井作業的工藝技術和不壓井起下井內管串的工藝技術；在實施常規欠平衡鑽井作業時，採用的鑽井液的密度應低於或者等於地層的壓力；實施氣體欠平衡鑽井作業是採用純空氣、氮氣、天然氣、柴油機尾氣、充氣泥漿、泡沫和霧化鑽井實施欠平衡鑽進；實施不壓井起下井內管串的工藝技術是在起鑽和下鑽的過程中，鑽具懸重大於上頂力50NK時，安裝和拆卸不壓井起下井內管串裝置；實施欠平衡鑽井作業工藝技術可以在有可燃氣體和沒有可燃氣體的地層中實施，在有可燃氣體的地層中採用氮氣、天然氣、柴油機尾氣、充氣泥漿、泡沫和霧化鑽井實施欠平衡鑽進作業；在沒有可燃氣體的地層中採用純空氣、泡沫泥漿、霧化和充氣鑽井實施欠平衡鑽進作業；在有可燃氣體的地層中和在沒有可燃氣體的地層中鑽進均可採用鑽井液的密度低於或者等於地層壓力的常規欠平衡鑽井工藝進行鑽進；實施氣體欠平衡鑽井作業的地層中應該沒有液相流體，也可以是液相流體流量小於20m3/d，地層產出的天然氣和注入的天然氣中不含有硫化氫和油，技術套管或油層套管已下至產層的頂部，地層流體中的硫化氫濃度低於75mg/m3；在實施欠平衡鑽井作業工藝技術時，由於需要安裝專門的裝備，所以對鑽井設備的技術要求是環形防噴器上端面至鑽盤大梁下端面的距離≥1800mm；轉盤通經≥444.5mm～520.7mm；實施天然氣和氮氣欠平衡鑽井作業時要在排氣管線上安裝巖屑取樣器；在實施泡沫欠平衡鑽井作業時，井場修建的消泡池容積不小於2000m3；在實施欠平衡鑽井作業時，在鑽具組合中近鑽頭處安裝不少於2隻回壓閥，回壓閥的外徑應與鑽杆接頭和鑽鋌外徑一致；在進行不壓井起下鑽作業時，鑽挺外徑與標準尺寸的偏差≤2mm，還要打一個深度≥15m的大鼠洞；在實施欠平衡鑽井作業設計工藝技術時，欠壓值引起的井口回壓值≤旋轉防噴器額定動密封壓力的80％，井底動態欠壓值為1～3MPa，鑽進循環時井口的回壓≤5MPa，實施不壓井起下井內管串作業時井口回壓≤3MPa，壓井液的儲備量為井眼容積的1～1.5倍；實施欠平衡鑽井作業時應配置的基本裝備包括液氣分離器9、流量儀、旋轉防噴器23、專用節流管匯3、內防噴器、排氣管線、自動點火裝置、防回火筒、點火筒、不壓井起下井內管串裝置；實施天然氣、氮氣鑽井作業時，井控裝置6由下向上設置順序是套管頭30、油管頭29、轉換法蘭28、雙閘板防噴器26、環形防噴器25、旋轉防噴器23，當從事高壓井鑽井時，轉換法蘭28也可以是鑽井四通；當進行預測產量高的井進行鑽井作業時，在所述環形防噴器25與旋轉放噴器23之間應設置氣體鑽井三通24；在實施氣體欠平衡鑽井作業時，要將燃燒筒連接至防火牆內，防火牆由耐火磚構成；實施氣體欠平衡鑽井作業氣舉前要對套管、井口試壓，試壓時井底留水泥賽不少於30m，對井進行清水循環不少於2周；實施天然氣和氮氣欠平衡完井作業時先對油管頭29座錐體掛部位進行吹掃，吹掃接頭的扣型與鑽杆扣型相同，下部有四隻水眼，水眼直徑為10mm～15mm；在增壓裝置的連接工藝技術方面，根據井眼和井深的不同，可以使用單臺增壓機和多臺增壓機，增壓機組12包括增壓機和連接的管線、閘閥、壓力表和測試裝置，使用單臺增壓機提供氣源時的增壓機組12分為供氣端和增壓端，在增壓端連接一臺增壓機38；使用多臺增壓機提供氣源時的增壓機組12也分為供氣端和增壓端，供氣端與單臺增壓機供氣端相同，增壓端是在單臺增壓機的連接管線上向上和向下分別串聯多臺增壓機52和55；在實施氣體欠平衡鑽井作業時，接單根的作業步驟是先停氣，再打開立管洩壓、卸扣，然後接單根，接好單根後先關閉立管洩壓閥，再開始供氣、各項參數恢復正常後下放鑽具，恢復鑽進；在實施常規欠平衡鑽井作業時，接單根的程序是先上提方鑽杆，然後停泵、關閉節流閥，卸去方鑽杆的內部壓力後，再接單根，接好單根後，打開節流閥，開泵，調節節流閥開度後開始鑽進；在實施欠平衡鑽井作業時，對旋轉防噴器更換膠芯的程序是停鑽盤，上提鑽具，停泵，關閉半封閘板防噴器，卸掉鑽杆內的壓力，打開旋轉防噴器，絞車配合鑽具將旋轉防噴器提上轉盤，座吊卡，卸鑽杆扣，更換膠芯。
本發明的優點和有益效果是由於本發明採用純空氣、氮氣、天然氣、柴油機尾氣、充氣泥漿、泡沫和霧化鑽井實施欠平衡鑽進，或者採用低於或者等於地層壓力的鑽井液實施鑽進，這些用於鑽井的介質的密度低於地層的壓力，因此在實施鑽井過程中這些鑽井流體不會進入被鑽的地層，也就不會對被鑽地層造成汙染，沒有汙染的地層就能完全體現油氣儲層的原始特徵，地下的油氣在鑽井工程完成後就能順利的流到地面，可以使大批原來因為鑽井液汙染而不產油氣的井獲得工業油氣流，僅在四川潼南1井香溪群構造原來為發現油氣的地方進行的試驗中，就獲得日產天然氣5萬立方米和3.2噸的原油；另外，由於鑽井流體密度的下降，也帶來了鑽井速度的大幅度提高，在四川磨溪氣田的鑽井試驗中，僅須家河～雷口坡層段，平均機械鑽速就由過去的1.86m/h提高到5.6m/h，是原來的3.01倍。
圖例說明
圖1是本發明常規欠平衡鑽井裝備的布置示意圖。
圖2是本發明天然氣欠平衡鑽井裝備的布置示意圖。
圖3是本發明氮氣欠平衡鑽井裝備的布置示意圖。
圖4是本發明純空氣欠平衡鑽井裝備的布置示意圖。
圖5是本發明空氣泡沫和霧化欠平衡鑽井裝備的布置示意6是本發明充氣泥漿欠平衡鑽井裝備的布置示意7是本發明井控裝置6的放大示意圖。
圖8是本發明增壓機組12使用單臺增壓機的連接示意圖。
圖9是本發明增壓機組12使用多臺增壓機的連接示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作出詳細的說明本發明包括實施欠平衡鑽井作業的工藝技術、實施欠平衡鑽井作業的設計工藝技術和實施欠平衡鑽井的設備配置工藝技術1、實施欠平衡鑽井作業的工藝技術方面包括實施常規欠平衡鑽井作業的工藝技術、實施氣體欠平衡鑽井作業的工藝技術和不壓井起下井內管串的工藝技術(1)實施常規欠平衡鑽井作業工藝技術的鑽井液的密度應低於或者等於被鑽地層的壓力；(2)實施氣體欠平衡鑽井作業的工藝技術包括在有可燃氣體的地層中鑽進和在沒有可燃氣體的地層中鑽進在有可燃氣體的地層中鑽進採用氮氣、天然氣、柴油機尾氣、充氣泥漿、泡沫和霧化鑽井實施欠平衡鑽進；在沒有可燃氣體的地層中鑽進採用純空氣、泡沫泥漿、霧化和充氣鑽井實施欠平衡鑽進；在有可燃氣體的地層中和在沒有可燃氣體的地層中鑽進均可採用鑽井液的密度低於或者等於地層壓力的常規欠平衡鑽井工藝進行鑽進；(3)實施不壓井起下井內管串的工藝技術是在起鑽過程中，鑽具懸重大於上頂力50NK時，安裝不壓井起下井內管串裝置；在下鑽過程中，鑽具懸重大於上頂力50NK時，拆卸不壓井起下井內管串裝置；2.實施欠平衡鑽井作業的設計工藝技術要求是欠壓值引起的井口回壓值≤旋轉防噴器23的額定動密封壓力的80％，井底動態欠壓值為1～3MPa，鑽進循環時井口的同壓≤5MPa，不壓井起下井內管串時井口回壓≤3MPa，壓井液的儲備量為井眼容積的1～1.5倍；3.實施欠平衡鑽井作業的設備配置工藝技術包括井控裝置的設置技術、增壓裝置的連接技術和欠平衡鑽井節流管匯的連接技術(1)實施欠平衡鑽井作業的井控裝置設置技術由下向上設置順序如下套管頭30、油管頭29、轉換法蘭28、鑽井四通27、雙閘板防噴器26、環形防噴器25、旋轉防噴器23；當從事高壓井鑽井時，轉換法蘭28也可以是鑽井四通27；當進行預測產量高的井進行鑽井作業時，在所述環形防噴器25與旋轉放噴器23之間設置氣體鑽井三通24；(2)實施欠平衡鑽井作業時增壓裝置的連接技術根據井眼和井深的不同，可以使用單臺增壓機組和多臺增壓機組，增壓機38與供氣端和增壓端的管線共同組成增壓機組12，單臺增壓機的連接方式是從氣源到立管，分為供氣端和增壓端，供氣端的線連接順序是氣閥總閘42、1號閘閥43、調壓閥44、壓力表33、2號閘閥45、流量計46，流量計46的後部連接增壓端；在供氣端1號閘閥43的前端到流量計46的後端引出一個M型的支管，M型支管的中間豎管接在壓力表33與2號閘閥45之間，在M型支管的兩個橫肩管32和34上分別安裝一個閘閥31和35；增壓端的連接順序是在增壓端直線上有一個單流閥47，單流閥47的後端是一個三通50，三通50的前端、後端和上端分別接一個閘閥48、41和40，三通50上設置一個壓力表49；在增壓端單流閥47的前端向上連接一個向下的凹型管，向下的凹型管的中間連接增壓機38，增壓機38的前端設置一個閘閥37和一個壓力表36，增壓機38的後端設一個單流閥39，單流閥39與三通50上端的閘閥40連接，閘閥41的後端引入立管；在使用多臺增壓機時，增壓機組12供氣端的連接方式與單臺增壓機組12供氣端的連接方式相同，增壓端的連接方式是在單臺增壓機的連接管線上向上串聯一個閘閥51、一臺增壓機52和一個單流閥53，和向下串聯一個閘閥54，一臺增壓機55和一個單流閥56構成多臺增壓機組12；4.採用不同的流體具體實施欠平衡鑽井作業的設備配置、連接方式和工藝流程如下(1).實施常規欠平衡鑽井作業的設備配置技術包括燃燒池1、震動篩2、專用節流管匯3、泥漿泵4、立管5、井控裝置6、放噴管7、點火器8、液氣分離器9和井隊節流管匯10；在實施常規欠平衡鑽井作業的工藝時，鑽井液的密度應低於或者等於地層的壓力，鑽井液由泥漿泵4加壓後，經過立管5和井控裝置6進入鑽具內實施鑽進，由井下返出的鑽井液，從井控裝置6出來，經過專用節流管匯3和井隊節流管匯10，在液氣分離器9中將帶出的氣體分離後，鑽井液被送到震動篩2清除鑽屑，通過泥漿罐22，然後又被泥漿泵4加壓送入井下實施鑽進，分離的可燃氣體被送到燃燒池1，並由點火器8點燃燃燒，以避免對空氣的汙染；(2).實施氣體欠平衡鑽井作業的設備配置技術包括實施天然氣、氮氣、純空氣、充氣泡沫/霧化和充氣泥漿欠平衡鑽井設備配置技術
①採用天然氣鑽井作業的設備包括燃燒池1、增壓機組12、專用節流管匯3、立管5、井控裝置6、井隊節流管匯10、測試裝置11和取樣器13；由天然氣管線輸送來的天然氣被增壓機組12增壓後被送到立管5，經過井控裝置6被送到井下實施鑽進，由井下返出的天然氣經過專用節流管匯3被送到燃燒池1燃燒，以避免對環境的汙染，在欠平衡鑽井井隊專用節流管匯10上連接測試裝置11，在專用節流管匯3後端連接取樣器13，對井下返出的氣體進行測試和獲取被鑽地層的巖樣；②採用氮氣鑽井作業的設備包括燃燒池1、空壓機組15、制氮機組14、增壓機組12、專用節流管匯3、立管5、井控裝置6、井隊節流管匯10、測試裝置11和取樣器13；空壓機組15對吸取的空氣加壓到2.5MPa，然後輸送給制氮機組14，在制氮機組14中氮氣被允許通過，其他的氣體被分離排除，通過的氮氣被送到增壓機組12進行增壓，然後經過立管5和井控裝置6進入井中實施鑽進，由井下返出的氮氣和其他氣體經過專用節流管匯3被送到燃燒池1燃燒，以避免對環境的汙染，在兩個節流管匯上分別連接測試裝置11和取樣器13，對井下返出的氣體進行測試和獲取被鑽地層的巖樣；③純空氣鑽井作業的設備包括空壓機組15、冷卻裝置16、空氣流量計17、增壓機組12、立管5、井控裝置6、除塵器19、取樣器13和巖屑汙水池20；空氣在空壓機組15的增壓下被送到冷卻裝置16冷卻，通過空氣流量計17計量後，被增壓機組12增壓到符合井深的要求後通過立管5被送到井下作為鑽井流體，從井下返出的空氣中含有大量巖石碎屑和粉塵，所以，井下返出的氣體經過排砂管18被分別在除塵器19中除塵後排放，巖屑被送到巖屑汙水池20中存放，為了獲得井下層位的情況，在返出氣體的出口端還設置有巖屑取樣器13；④用空氣泡沫和霧化欠平衡鑽井作業的裝備包括空壓機組15、冷卻裝置16、空氣流量計17、增壓機組12、立管5、井控裝置6、取樣器13、泥漿罐22、水泥車21、排砂管18和巖屑汙水池20；起泡劑在泥漿罐22被發泡後通過水泥車21送到立管5，從空壓機組15增壓後被冷卻裝置16冷卻的空氣通過空氣流量計17計量後，被增壓機組12增壓到符合井深的要求後通過立管5與泡沫會合後被送到井下作為鑽井流體，從井下返出的泡沫中含有大量巖石碎屑，所以，井下返出的泡沫經過排砂管18被送到巖屑汙水池20存放，為了獲得井下層位的情況，在排砂管18出口端還設置有巖屑取樣器13；採用霧化鑽井時，裝備和工作流程與空氣泡沫的工作流程相同。
⑤採用充氣泥漿欠平衡鑽井作業的裝備包括空壓機組15、冷卻裝置16、空氣流量計17、增壓機組12、立管5、井控裝置6、泥漿罐22、泥漿泵4、排砂管18、燃燒池1、井隊節流管匯10、專用節流管匯3、液氣分離器9、震動篩2；鑽井泥漿在泥漿罐22被配置好，通過泥漿泵4送到立管5，從空壓機組15增壓後被冷卻裝置16冷卻的空氣通過空氣流量計17計量後，被增壓機組12增壓到符合井深的要求的壓力後通過立管5與泥漿泵來的泥漿會合形成充氣的鑽井泥漿後被送到井下作為鑽井流體，從井下返出的充氣泥漿中含有大量巖石碎屑，所以，井下返出的充氣泥漿經過排砂管18被送到巖屑汙水池20存放，為了獲得井下層位的情況，在排砂管18的出口端還設置有巖屑取樣器13，井下返回的氣體經過井隊節流管匯10和專用節流管匯3被送到液氣分離器9進行液氣分離，分出的氣體在燃燒池1中被燃燒，液體經過震動篩2被送回泥漿罐22備用。
6.實施欠平衡鑽井作業對儲層的技術要求是實施氣體欠平衡鑽井作業的地層中沒有液相流體，也可以是液相流體流量小於20m3/d；地層產出的天然氣和注入的天然氣中不含有硫化氫和油；技術套管或油層套管已下至產層的頂部，地層流體中的硫化氫濃度低於75mg/m3。
7.在實施欠平衡鑽井作業時，對鑽井設備的技術要求是(1)環形防噴器25上端面至鑽盤大梁下端面的距離≥1800mm；轉盤通經≥444.5mm～520.7mm；天車、轉盤和井口三點一線的誤差≤10mm；在鑽檯面上有安裝不壓井起下井內管串裝置的位置；至少接一條放噴管線到汙水池；選用18°斜坡接頭鑽杆，本體腐蝕坑≤0.5mm，鑽杆接頭無深壓痕和毛刺，不使用膠皮護箍；(2)實施天然氣和氮氣欠平衡鑽井時在排氣管線上安裝巖屑取樣器13；在進行泡沫鑽井時，井場修建的消泡池容積不小於2000m3；(3)壓閥的外徑應與鑽杆接頭和鑽挺外徑一致；回壓閥安裝在近鑽頭處，不少於2隻；(4)進行不壓井起下鑽作業時，鑽挺外徑與標準尺寸的偏差≤2mm；大鼠洞的深度≥15m；(5)實施常規欠平衡鑽井時，當井眼≥311.2mm時，應配備專用節流管匯3和相應尺寸的鑽井四通27；排液管線在直角彎兩側和出口處應加固，懸空段≥10m時，應加支撐並固定；8、在實施欠平衡鑽井作業時對轉盤的通過要求是旋轉防噴器23的動密封壓力為3.5～7MPa時，轉盤通經≥444.5mm；動密封壓力為10.5～17.5MPa時，轉盤通經≥520.7mm；9、在實施氣體欠平衡鑽井作業時，燃燒筒應連接至燃燒池1的防火牆內，防火牆距離井口≥75m，正對燃燒筒的防火牆厚度不少於1m，其他兩面不少於0.5m，防火牆長13m，高5m，由耐火磚構成；10、實施氣體欠平衡鑽井作業氣舉前，在對套管、井口試壓時，井底留水泥塞不少於30m；清水循環不少於2周；
11、實施天然氣和氮氣欠平衡完井作業時先對油管頭29的座錐體掛部位進行吹掃，吹掃接頭的扣型與鑽杆扣型相同，下部有四隻水眼，水眼直徑為10mm～15mm；12、在實施氣體欠平衡鑽井時，接單根的作業步驟是鑽臺發出停止供氣信號→設備停止供氣→打開立管洩出鑽具內的氣壓→卸扣→接單根→關閉立管洩壓閥→鑽臺發出供氣信號→開始供氣→各項參數恢復正常下放鑽具→恢復鑽進；13、在實施常規欠平衡鑽井作業時，接單根的程序是上提方鑽杆→停泵→關閉節流閥→斜方鑽杆的內部壓力→接單根→打開節流閥→開泵→調節節流閥；14、在實施欠平衡鑽井作業時，對旋轉防噴器23更換膠芯的程序是停鑽盤→上提鑽具→停泵→關閉半封閘板防噴器→卸掉鑽杆內的壓力→打開旋轉防噴器→絞車配合鑽具將旋轉防噴器提上轉盤→座吊卡→卸鑽杆扣→更換膠芯；15.在使用欠平衡鑽井方式進行鑽井施工時，首先要確定地層的特點，地層情況要符合實施欠平衡鑽井工藝技術的要求，具體操作按照下列工藝技術進行(1)、實施常規欠平衡鑽井時，先安裝好井控裝置和6和放噴管線7，裝好井隊節流管匯10，在泥漿罐中配備的鑽井液的密度應低於或者等於地層的壓力，由於仍然是採用鑽井液進行鑽井，因此在做好鑽井設計後，就可以按照常規的鑽井工藝技術開動泥漿泵4進行鑽井施工了；(2).實施氣體欠平衡鑽井時，首先要根據地層情況做好鑽井設計，確定鑽井流體的類型，在有天然氣管線的地方，在安裝好欠平衡鑽井設備、井控裝備6和放噴點火裝置以後，可以直接將天然氣輸入增壓機組12，經過增壓達到需要的壓力後經過旋轉防噴器23注入井中實施欠平衡鑽進；(3)、對一口井實施全過程的欠平衡鑽井工藝技術時，如果沒用可以使用的天然氣時，在鑽井還沒有進入產層時，可以採用常規欠平衡的工藝技術鑽進，也可以使用純空氣作為鑽井流體進行鑽進，當鑽井將要進入產層之前，必須要停止使用純空氣進行鑽進，這時因為，當進入產氣層時，會遇到由地層中產出的天然氣，當地層中的天然氣與鑽井用的純空氣相互混合，濃度達到一定的量時會發生爆炸，所以在產氣層中進行鑽井時不可以使用純空氣進行鑽井；(4)、在產層中實施欠平衡鑽井工藝技術時，可以採用制氮機組14產生的氮氣、來自管線的天然氣或者由尾氣發生器產生的柴油機尾氣，通過增壓機組12和井控裝置6注入井中實施鑽井，如果在鑽進過程中遇到地層出水時，可以採用泡沫、向泥漿中充氣的充氣泥漿或者霧化鑽井技術實施鑽進。
(5)、在完成欠平衡鑽井作業後，為了保持地層的原始狀態，使產層保持清潔，在進行完井作業時，不能採用大於地層壓力的壓井液壓井，而採用不壓井起下井內管串的工藝技術進行完井作業，使用時，先關閉井口，在鑽具懸重大於上頂力50NK時進行不壓井起下井內管串裝置的安裝，施工完畢以後，在拆卸不壓井起下井內管串裝置時，也必須在鑽具懸重大於上頂力50NK時進行拆卸。
權利要求
1.一種實施欠平衡鑽井作業的方法，其特徵在於實施欠平衡鑽井作業的工藝技術包括實施欠平衡鑽井作業的工藝技術、實施欠平衡鑽井作業的設計工藝技術和實施欠平衡鑽井作業的設備配置工藝技術；(1)所述實施欠平衡鑽井的工藝技術包括實施常規欠平衡鑽井作業的工藝技術、實施氣體欠平衡鑽井作業的工藝技術和不壓井起下井內管串的工藝技術a.所述實施常規欠平衡鑽井作業的工藝技術的鑽井液的密度低於或者等於地層的壓力；b.所述實施氣體欠平衡鑽井作業的工藝技術包括在有可燃氣體的地層中鑽進和在沒有可燃氣體的地層中鑽進在有可燃氣體的地層中鑽進採用氮氣、天然氣、柴油機尾氣、充氣泥漿、泡沫和霧化鑽井實施欠平衡鑽進作業；在沒有可燃氣體的地層中鑽進採用純空氣、泡沫泥漿、霧化和充氣鑽井實施欠平衡鑽進作業；c.所述不壓井起下井內管串的工藝技術是在起鑽過程中，鑽具懸重大於上頂力50NK時，安裝不壓井起下井內管串裝置；在下鑽過程中，鑽具懸重大於上頂力50NK時，拆卸不壓井起下井內管串裝置；(2)實施欠平衡鑽井作業的設計工藝技術的要求是欠壓值引起的井口回壓值≤旋轉防噴器額定動密封壓力的80％，井底動態欠壓值為1～3MPa，鑽進循環時井口的回壓≤5MPa，不壓井起下井內管串時井口回壓≤3MPa，壓井液的儲備量為井眼容積的1～1.5倍。(3)實施欠平衡鑽井設備配置工藝技術包括井控裝置的設置技術、增壓裝置的連接技術、欠平衡鑽井專用節流管匯連接技術a.所述井控裝備的配置工藝技術是井控裝置由下向上設置順序是套管頭、油管頭、轉換法蘭、雙閘板防噴器、環形防噴器、旋轉防噴器。b.所述增壓裝置的連接工藝技術是使用單臺增壓機的管線連接方式是從氣源到立管，分為供氣端和增壓端，供氣端的線連接順序是氣閥總閘、1號閘閥、調壓閥、壓力表、2號閘閥、流量計，流量計後部連接增壓端；在供氣端1號閘閥的前端到流量計的後端引出一個M型的支管，M型支管的中間豎管接在壓力表與2號閘閥之間，在M型支管的兩各橫肩管上分別安裝一個閘閥；在增壓端直線上有一個單流閥，單流閥的後端以後是一個三通，三通的前、後端和上端分別接一個閘閥，三通上設置一個壓力表；在增壓端單流閥的前端向上連接一個向下的凹型管，向下的凹型管的中間連接增壓機，增壓機的前端設置一個閘閥和一個壓力表，增壓機的後端設一個單流閥，單流閥與三通上端的閘閥連接，後端引入立管；在使用多臺增壓機時，供氣端的連接方式與單臺增壓機供氣端的連接方式相同；增壓端的連接方式是在單臺增壓機的連接管線上向上或者向下分別串聯多臺增壓機。
2.根據權利要求1所述的一種實施欠平衡鑽井作業的工藝技術，其特徵在於在實施欠平衡鑽井作業的地層流體中的硫化氫濃度低於75mg/m3。
3.根據權利要求1所述的一種實施欠平衡鑽井作業的工藝技術，其特徵在於在實施欠平衡鑽井作業的工藝技術時，環形防噴器上端面至鑽盤大梁下端面的距離≥1800mm；轉盤通經≥444.5mm～520.7mm；天車、轉盤和井口三點一線的誤差≤10mm；在鑽檯面上有安裝不壓井起下井內管串裝置的位置。
4.根據權利要求1所述的一種實施欠平衡鑽井作業的工藝技術，其特徵在於實施欠平衡鑽井作業時，回壓閥的外徑應與鑽杆接頭和鑽挺外徑一致；回壓閥安裝在近鑽頭處，不少於2隻；進行不壓井起下鑽作業時，鑽挺外徑與標準尺寸的偏差≤2mm；大鼠洞的深度≥15m。
5.根據權利要求1所述的一種實施欠平衡鑽井作業的工藝技術，其特徵在於在實施氣體欠平衡鑽井作業的地層中應沒有液相流體，或液相流體流量小於20m3/d；地層產出的天然氣和注入的天然氣中不含有硫化氫和油；技術套管或油層套管已下至產層的頂部。
6.根據權利要求1所述的一種實施欠平衡鑽井作業的工藝技術，其特徵在於在實施氣體欠平衡鑽井作業時，燃燒筒連接至防火牆內，防火牆距離井口≥75m，正對燃燒筒的防火牆厚度不少於1m，其他兩面不少於0.5m，防火牆長13m，高5m，由耐火磚構成。
7.根據權利要求1所述的一種實施欠平衡鑽井作業的工藝技術，其特徵在於在實施氣體欠平衡鑽井作業進行氣舉前，在對套管、井口試壓時，井底留水泥賽不少於30m；清水循環不少於2周。
8.根據權利要求1所述的一種實施欠平衡鑽井作業的工藝技術，其特徵在於在實施欠平衡鑽井作業時對轉盤的通過要求是當旋轉防噴器的動密封壓力為3.5～7MPa時，轉盤通經≥444.5mm；當旋轉防噴器的動密封壓力為10.5～17.5MPa時，轉盤通經≥520.7mm。
9.根據權利要求1所述的一種實施欠平衡鑽井作業的工藝技術，其特徵在於在從事高壓井鑽井時，所述轉換法蘭也可以是鑽井四通；當進行預測產量高的井進行鑽井作業時，所述環形防噴器與旋轉放噴器之間設置氣體鑽井三通；當井眼≥311.2mm時，配備專用節流管匯和相應尺寸的鑽井四通。
10.根據權利要求1所述的一種實施欠平衡鑽井作業的工藝技術，其特徵在於當進行天然氣或者氮氣鑽井時，從井控裝置到汙水池至少接一條放噴管線；巖屑取樣器連接在排氣管線上。
11.根據權利要求1所述的一種實施欠平衡鑽井作業的工藝技術，其特徵在於實施欠平衡鑽井作業時對鑽具的技術要求是選用18°斜坡接頭鑽杆，本體腐蝕坑≤0.5mm，鑽杆接頭無深壓痕和毛刺，不使用膠皮護箍。
12.根據權利要求1所述的一種實施欠平衡鑽井作業的工藝技術，其特徵在於實施天然氣和氮氣欠平衡鑽井作業時先對油管頭座錐體掛的密封面部位進行吹掃，吹掃接頭的扣型與鑽杆扣型相同，下部有四隻水眼，水眼直徑為10mm～15mm。
13.根據權利要求1所述的一種實施欠平衡鑽井作業的工藝技術，其特徵在於在進行泡沫鑽井時，井場修建的消泡池容積不小於2000m3。
14.根據權利要求1所述的一種實施欠平衡鑽井作業的工藝技術，其特徵在於在實施氣體欠平衡鑽井作業時，接單根的作業步驟是鑽臺發出停止供氣信號，設備停止供氣，打開立管洩出鑽具內的氣壓，卸扣，接單根，關閉立管洩壓閥，鑽臺發出供氣信號，開始供氣、各項參數恢復正常下放鑽具，恢復鑽進。
15.根據權利要求1所述的一種實施欠平衡鑽井作業的工藝技術，其特徵在於在實施常規欠平衡鑽井作業時，接單根的程序是上提方鑽杆，停泵，關閉節流閥，斜方鑽杆的內部壓力，接單根，打開節流閥，開泵，調節節流閥開度。
16.根據權利要求1所述的一種實施欠平衡鑽井作業的工藝技術，其特徵在於在實施欠平衡鑽井作業時，對旋轉防噴器更換膠芯的程序是停鑽盤，上提鑽具，停泵，關閉半封閘板防噴器，卸掉鑽杆內的壓力，打開旋轉防噴器，絞車配合鑽具將旋轉防噴器提上轉盤，座吊卡，卸鑽杆扣，更換膠芯。
全文摘要
一種實施欠平衡鑽井作業的方法，屬於石油天然氣鑽井工程技術領域，本發明克服了採用過平衡鑽井或近平衡鑽井技術時較重的泥漿侵入地層對地層的油氣通道造成堵塞，破壞地層的原始狀態的問題，本發明採用一種在地面有控制的狀態下，採用低於地層壓力的鑽井液進行鑽井作業，本發明包括實施欠平衡鑽井作業工藝技術、設計工藝技術、設備配置工藝技術和不壓井起下井內管串的工藝技術；由於採用低於地層壓力的鑽井液實施鑽進，因此鑽井流體不會進入地層，不會對被鑽地層造成汙染，在鑽井工程完成後石油或者天然氣就能順利的流到地面，可以使大批原來因為鑽井液汙染而不產油氣的井獲得工業油氣流，由於鑽井液密度的降低，鑽井速度也大幅度提高。
文檔編號E21B44/00GK101042043SQ200610065429
公開日2007年9月26日 申請日期2006年3月24日 優先權日2006年3月24日
發明者楊令瑞, 肖新宇, 鄭有成, 肖潤德, 楊玻, 吳仕榮, 李豔豐, 陳剛, 潘登, 曾琦軍, 田強, 王樹毅, 劉斌, 李照, 王和富 申請人:中國石油天然氣集團公司, 四川石油管理局