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1、氣侵對鉆井作業(yè)的影響====================敬忠平1997年10月23日5--氣侵對鉆井作業(yè)的影響敬忠平摘要南海地區(qū)的鉆井活動中，氣侵是一個影響鉆井作業(yè)的主要問題之一。尤其是高溫高壓井的鉆井作業(yè)過程中發(fā)生的氣侵給鉆井作業(yè)帶來很大影響。對產(chǎn)生氣侵后所采取的措施的正確與否取決于對氣侵的正確判斷和充分的認識。所采取的措施既要滿足作業(yè)的要求，又要確保海上鉆井設施、人員和井下的安全性。因此海上鉆井的氣侵問題相對陸上鉆井來說更具特殊性。問題的提出在南海高壓氣井的鉆井作業(yè)過程中，氣侵是一個十分令人傷腦筋的事。如在YC21-1構(gòu)造中，由于嚴重氣侵，循環(huán)時氣測值相當
2、高（一般在1200個單位左右，每50個單位為體積含量的1%），即地面井口泥漿內(nèi)氣體體積含量為24%左右，有時其峰值高達80%，經(jīng)多次加重循環(huán)，最終泥漿比重與最初泥漿比重差值達0.6g/cm3以上，氣測值仍居高不下，給鉆井作業(yè)帶來很大影響，并引出一系列問題：?高壓氣井的壓井泥漿比重的選擇問題；?氣侵的處理及氣侵后的決策問題；?氣侵的安全防范問題；本文就上述幾個問題作一些粗淺的探討并提出相應看法和觀點。氣侵的方式和特點1．巖屑中的天然氣在鉆井過程中，隨著巖屑的破碎，天然氣不可避免地侵入井內(nèi)。2．接單根天然氣（CONNECTIONGAS）由于接單根時停泵環(huán)空總壓力的降低
3、，常常把少量但是很顯著的天然氣帶入井中。3．起下鉆天然氣（TRIPGAS）通常與起下鉆的抽汲有關(guān)。4．泥漿液柱壓力不足以平衡地層壓力而侵入的天然氣。5--5．氣層天然氣由于氣體的擴散性和易溶解性，即使在泥漿液柱壓力超過地層壓力的情況下，氣全也不可避免地侵入泥漿內(nèi)，其擴散和運動速度都很快，并在從井底向井口運移的過程中，其體積隨溫度和壓力的變化而變化，在井口其體積最大（井口敞開時），天然氣的侵入量還與氣層天然氣的飽和度與氣層的孔隙度有關(guān)，飽和度越高，氣侵量越大。氣侵對泥漿液柱壓力的影響氣侵后泥漿性能最顯著的變化就是泥漿下降，有時候這種比重的降低是非常驚人的。如在循環(huán)出
4、起下鉆天然氣（TRIPGAS）時，氣測峰值高達3000個單位以上，甚至接近5000個單位，以致于地面儀表不能讀數(shù)，即地面泥漿中氣體體積含量超過60%甚至接近100%。這也就是說，這時井口返出的泥漿大部分為氣泡狀或幾乎全是泡沫，并大量涌出轉(zhuǎn)盤面，出現(xiàn)所謂的假井噴。根據(jù)天然氣的特性，天然氣從井底向井口運移過程中，其體積不斷增加，因此，在不同深度下的泥漿比重是不同的。在井口時，由于天然氣膨脹后其體積最大，氣侵后的泥漿比重最低；假設氣體膨脹的等溫過程，并忽略氣體自重，則氣侵后泥漿柱壓力的降低值可用下式計算：-△P:氣侵前后泥漿液柱壓力降低值kg/cm3a:地面氣侵泥漿比重
5、gs與原泥漿比重gm的比值即H:井深mgs：井口環(huán)空壓力，kg/cm2gm:原泥漿比重，kg/cm3以YC21-1井的例，揭開高壓氣層時井深為4647m，泥漿比重1.52，氣侵后測得背景氣（BACKROOUNDGAS)峰值為4000個單位（含量80%）。則：1）氣侵后井底壓力的降低值△P5--2）當量泥漿比重降低值△γ3）壓力降低百分比n由以上計算可以看出，泥漿氣侵后整個泥漿柱的壓力的下降并不嚴重，即使氣侵后泥漿比重僅為原來的20%，即井口泥漿幾乎全是泡沫的嚴重情況下，其壓力下降百分比僅為3.7%，這個壓力下降值也只不過與一般考慮的安全附加壓力相當。如果氣侵后泥漿
6、比重為原來的50%，其壓力降低值是微乎其微的。因此，氣侵后不一定會緊急加重泥漿比重，應首先循環(huán)除氣，然后根據(jù)地層壓力的大小，酌情加重。最危險的做法是將氣侵泥漿重復使用，而根據(jù)氣測值的大小盲目加重又只會導致井漏、井塌，從而又可能導致井噴。如果氣測值經(jīng)多次循環(huán)加重后仍居高不下，應保證在不壓漏地層和使入口泥漿比重過平衡的條件下繼續(xù)進行有關(guān)作業(yè)，如鉆進，起下鉆等。在氣侵條件下對有關(guān)鉆井作業(yè)的安全評價1．鉆井由上所述，氣侵后井口泥漿比重下降很明顯，然泥漿液柱壓力降低值并不大，因此，如果能通過地面除氣設備循環(huán)除氣的話，那是最理想的情況。但是這樣循環(huán)除氣應盡可能地使鉆頭在井底的
7、條件下進行，否則將人為地制造一個非常高的地層孔隙度的容積環(huán)境，使得本來易容解和擴散的天然氣更易侵入泥漿中，從而會造成多次加重循環(huán)而氣測值仍居高不下的復雜局面。如果多次加重循環(huán)氣測值仍保持一定數(shù)值（如在YC21-1-1井中循環(huán)加重后氣測值仍在1000個單位左右），由天然氣的特性及相應的計算，我們有理由恢復鉆進，但是必須保證進口泥漿比重大于地層壓力系數(shù)而又不致于壓漏地層，同時又必須認真地進行除氣，絕對禁止氣侵泥漿的重復使用，保持進口泥漿比重符合上述記錄。這里，對泥漿比重的要求必須考慮到氣侵后泥漿比重的降低；停泵后當量循環(huán)比重的損失；除氣設備的性能及處理量；以及地層破裂
8、壓力安全附
