氣侵對(duì)鉆井作業(yè)的影響.doc

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1、氣侵對(duì)鉆井作業(yè)的影響====================敬忠平1997年10月23日5--氣侵對(duì)鉆井作業(yè)的影響敬忠平摘要南海地區(qū)的鉆井活動(dòng)中，氣侵是一個(gè)影響鉆井作業(yè)的主要問(wèn)題之一。尤其是高溫高壓井的鉆井作業(yè)過(guò)程中發(fā)生的氣侵給鉆井作業(yè)帶來(lái)很大影響。對(duì)產(chǎn)生氣侵后所采取的措施的正確與否取決于對(duì)氣侵的正確判斷和充分的認(rèn)識(shí)。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(shè)施、人員和井下的安全性。因此海上鉆井的氣侵問(wèn)題相對(duì)陸上鉆井來(lái)說(shuō)更具特殊性。問(wèn)題的提出在南海高壓氣井的鉆井作業(yè)過(guò)程中，氣侵是一個(gè)十分令人傷腦筋的事。如在YC21-1構(gòu)造中，由于嚴(yán)重氣侵，循環(huán)時(shí)氣測(cè)值相當(dāng)

2、高（一般在1200個(gè)單位左右，每50個(gè)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(shí)其峰值高達(dá)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(dá)0.6g/cm3以上，氣測(cè)值仍居高不下，給鉆井作業(yè)帶來(lái)很大影響，并引出一系列問(wèn)題：?高壓氣井的壓井泥漿比重的選擇問(wèn)題；?氣侵的處理及氣侵后的決策問(wèn)題；?氣侵的安全防范問(wèn)題；本文就上述幾個(gè)問(wèn)題作一些粗淺的探討并提出相應(yīng)看法和觀點(diǎn)。氣侵的方式和特點(diǎn)1．巖屑中的天然氣在鉆井過(guò)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(shí)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(kuò)散性和易溶解性，即使在泥漿液柱壓力超過(guò)地層壓力的情況下，氣全也不可避免地侵入泥漿內(nèi)，其擴(kuò)散和運(yùn)動(dòng)速度都很快，并在從井底向井口運(yùn)移的過(guò)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(shí)），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(duì)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(shí)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(shí)，氣測(cè)峰值高達(dá)3000個(gè)單位以上，甚至接近5000個(gè)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(guò)60%甚至接近100%。這也就是說(shuō)，這時(shí)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(yùn)移過(guò)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(shí)，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(shè)氣體膨脹的等溫過(guò)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(jì)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(shí)井深為4647m，泥漿比重1.52，氣侵后測(cè)得背景氣（BACKROOUNDGAS)峰值為4000個(gè)單位（含量80%）。則：1）氣侵后井底壓力的降低值△P5--2）當(dāng)量泥漿比重降低值△γ3）壓力降低百分比n由以上計(jì)算可以看出，泥漿氣侵后整個(gè)泥漿柱的壓力的下降并不嚴(yán)重，即使氣侵后泥漿比重僅為原來(lái)的20%，即井口泥漿幾乎全是泡沫的嚴(yán)重情況下，其壓力下降百分比僅為3.7%，這個(gè)壓力下降值也只不過(guò)與一般考慮的安全附加壓力相當(dāng)。如果氣侵后泥漿

6、比重為原來(lái)的50%，其壓力降低值是微乎其微的。因此，氣侵后不一定會(huì)緊急加重泥漿比重，應(yīng)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(xiǎn)的做法是將氣侵泥漿重復(fù)使用，而根據(jù)氣測(cè)值的大小盲目加重又只會(huì)導(dǎo)致井漏、井塌，從而又可能導(dǎo)致井噴。如果氣測(cè)值經(jīng)多次循環(huán)加重后仍居高不下，應(yīng)保證在不壓漏地層和使入口泥漿比重過(guò)平衡的條件下繼續(xù)進(jìn)行有關(guān)作業(yè)，如鉆進(jìn)，起下鉆等。在氣侵條件下對(duì)有關(guān)鉆井作業(yè)的安全評(píng)價(jià)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(guò)地面除氣設(shè)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(yīng)盡可能地使鉆頭在井底的

7、條件下進(jìn)行，否則將人為地制造一個(gè)非常高的地層孔隙度的容積環(huán)境，使得本來(lái)易容解和擴(kuò)散的天然氣更易侵入泥漿中，從而會(huì)造成多次加重循環(huán)而氣測(cè)值仍居高不下的復(fù)雜局面。如果多次加重循環(huán)氣測(cè)值仍保持一定數(shù)值（如在YC21-1-1井中循環(huán)加重后氣測(cè)值仍在1000個(gè)單位左右），由天然氣的特性及相應(yīng)的計(jì)算，我們有理由恢復(fù)鉆進(jìn)，但是必須保證進(jìn)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(shí)又必須認(rèn)真地進(jìn)行除氣，絕對(duì)禁止氣侵泥漿的重復(fù)使用，保持進(jìn)口泥漿比重符合上述記錄。這里，對(duì)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(dāng)量循環(huán)比重的損失；除氣設(shè)備的性能及處理量；以及地層破裂

8、壓力安全附