论文部分内容阅读
摘要：空气钻井取芯技术在普光气田属于探索，之前没有应用和尝试过。为了解上部陆相地层含气储量情况，探明陆相地层浅层气的开发价值,采用了空气钻井取芯技术并取得了较好的效果。保证了气体钻井方式的延续，避免了钻井液对岩芯污染，对分析地层岩性、计算储量等提供了最有价值的资料。
关键词：普光气田；陆相地层；机械钻速；空气钻；取芯；收获率；
中图分类号：TE242文献标识码：A文章编号：1674-3520（2014）-06-00304-02一、空气钻取芯背景
随着空气钻技术在普光气田的广泛应用，大幅度提高了上部陆相地层机械钻速，平均机械钻速达到6.8m/h，是常规钻井液钻井的6-8倍，缩短了钻井周期。
空气钻井取芯可以有效保护岩芯，避免钻井液对岩心污染。P107-1H井空气钻取芯10筒次，进尺34.82米，芯长30.38米，收获率87.25%；P3011-5井空气钻取芯7筒次，进尺62.5米，芯长49.59米，收获率79.34%。P3011-5井的平均机械钻速达到3.24m/h，而常规钻井液取芯机械钻速只有0.22m/h。
二、空气钻井取芯技术应用
空气钻井取芯是用空气作为循环介质来冷却钻头和携带岩屑，满足钻井取芯需要的一种取芯方法。
（一）空气钻取芯技术难点
空气钻井取芯相比较普通的取芯工艺，主要有以下难点:
1．由于缺少钻井液的润滑,悬挂轴承易失效。2．岩芯爪长期在干燥空气、高温下与坚硬的岩石接触，易先期磨损，造成割芯困难并影响岩芯收获率。3．空气钻井取芯的岩屑呈粉末状，对割芯位置的岩性不易判断。
（二）空气钻井取芯技术在P107-1H井的应用
空气钻取芯技术首先在P107-1H井Φ241.3mm井眼中试用,现场经验少,钻进参数和钻头选择都是在应用中探索,故第一口井机械钻速低,应用效果不佳。
1、钻具组合及取芯参数：钻具组合：Φ215.9mmPDC+川7-5取芯工具+Φ158mmDC*3根+Φ127mmHWDP*15根+127mmDP
钻进参数：钻压20～30 KN，转速35 rpm，排气量100～120 m3/min，立压1.9～2.1MPa。
取芯钻头入井前要保证井眼的畅通。钻头入井后，控制下钻速度，下钻至井底1m左右进行循环清洁井底。
2、取芯钻头的选择和使用：当时可供选择的钻头类型太少,根据以往钻井液取芯的经验,从广汉、川克制造厂家选择了几种取芯钻头,机械钻速较低,应用效果不理想。
普光107-1H的取芯效果不是很好，机械钻速低，平均只有0.28m/h,除了可钻性差外，主要原因是钻头选型不对，其破岩机理与井下岩性不符。
3、悬挂轴承的维护保养：本井使用的是普通取芯工具的悬挂轴承，在空气钻井取芯过程中悬挂轴承的工作环境是非常恶劣的。前两筒起出后轴承腔内都是干燥的，且磨损严重，被迫每趟钻换一次悬挂轴承。
（三）空气钻井取芯技术在P3011-5井的应用
在总结P107-1H井空气钻井取芯技术的同时，对P3011-5井的空气钻井取芯参数配合和钻头选型做了认真分析与确定。
1、取芯参数的调整：在对P107-1H井空气钻井取芯分析总结中察觉到空气排量可能偏小了。当时只考虑到排气
量大了会冲刷岩芯，而忽视了上部大井眼的清岩效果。同时，在钻时慢的研磨性地层,还应适当增大钻压。
钻具组合：Φ215.9mm（241.3mm）PDC+川7-5取芯工具+Φ158mmDC*3根+Φ127mmHWDP*15根+127mmDP
钻进参数：钻压20～40KN，转速35-40 rpm，排气量120～140 m3/min，立压2.1～2.4MPa。
在割芯位置的判断方面,因岩屑呈粉末状岩性不易识别,主要从钻时变化分析,尽量选择在钻时较快的脆性地层。若发现钻时突然变慢、堵芯等现象，立即割芯起钻。
2、取芯钻头的选择：针对P107-1H井空气钻井取芯过程中钻头选型问题，组织川石、迪普、川克等钻头制造厂家进行研讨,分析了地层岩性,改进了齿形和分布,分别有川石和迪普两家制造厂商研制适合地层岩性的空气钻井取芯钻头。
三、应用效果分析
空气钻井取芯技术首次在普光气田使用，取芯收获率分别达到79.34%和87.25，机械钻速从第一口井的0.28m/h提高到第二口井的2.71m/h(详见下表)。
P107-1井空气取芯统计
P3011-5井空气取芯统计
空气钻井取芯的应用，成功的解决了常规钻井液取芯中遇到的井漏、收获率低、机械钻速低等难点，有效的提高了钻井速度、缩短了钻井周期；空气钻井取芯实施完后为下部陆相地层继续使用空气钻井提供了有利条件，保证了气体钻井方式的延续；避免了钻井液对岩芯污染，保持了地层岩性特点,对分析地层岩性、计算储量等提供了最有价值的资料。
四、认识与建议
1．选择适合地层岩性的取芯钻头是提高取芯机械钻速的主要因素。
2．空气钻井取芯长期在干燥空气、高温下与坚硬的岩石接触，工具易磨损，不宜采用长筒取芯。
3．选择合理的取芯钻进参数，尤其是排量的选择既不能过大冲刷岩芯，又要满足携岩要求。
4．在空气取芯过程中，钻具的损坏频率大于钻井液钻井。应坚持钻铤每趟钻进行探伤，使用一级以上的钻杆。
5．建议使用空气冷却密封润滑悬挂轴承。
关键词：普光气田；陆相地层；机械钻速；空气钻；取芯；收获率；
中图分类号：TE242文献标识码：A文章编号：1674-3520（2014）-06-00304-02一、空气钻取芯背景
随着空气钻技术在普光气田的广泛应用，大幅度提高了上部陆相地层机械钻速，平均机械钻速达到6.8m/h，是常规钻井液钻井的6-8倍，缩短了钻井周期。
空气钻井取芯可以有效保护岩芯，避免钻井液对岩心污染。P107-1H井空气钻取芯10筒次，进尺34.82米，芯长30.38米，收获率87.25%；P3011-5井空气钻取芯7筒次，进尺62.5米，芯长49.59米，收获率79.34%。P3011-5井的平均机械钻速达到3.24m/h，而常规钻井液取芯机械钻速只有0.22m/h。
二、空气钻井取芯技术应用
空气钻井取芯是用空气作为循环介质来冷却钻头和携带岩屑，满足钻井取芯需要的一种取芯方法。
（一）空气钻取芯技术难点
空气钻井取芯相比较普通的取芯工艺，主要有以下难点:
1．由于缺少钻井液的润滑,悬挂轴承易失效。2．岩芯爪长期在干燥空气、高温下与坚硬的岩石接触，易先期磨损，造成割芯困难并影响岩芯收获率。3．空气钻井取芯的岩屑呈粉末状，对割芯位置的岩性不易判断。
（二）空气钻井取芯技术在P107-1H井的应用
空气钻取芯技术首先在P107-1H井Φ241.3mm井眼中试用,现场经验少,钻进参数和钻头选择都是在应用中探索,故第一口井机械钻速低,应用效果不佳。
1、钻具组合及取芯参数：钻具组合：Φ215.9mmPDC+川7-5取芯工具+Φ158mmDC*3根+Φ127mmHWDP*15根+127mmDP
钻进参数：钻压20～30 KN，转速35 rpm，排气量100～120 m3/min，立压1.9～2.1MPa。
取芯钻头入井前要保证井眼的畅通。钻头入井后，控制下钻速度，下钻至井底1m左右进行循环清洁井底。
2、取芯钻头的选择和使用：当时可供选择的钻头类型太少,根据以往钻井液取芯的经验,从广汉、川克制造厂家选择了几种取芯钻头,机械钻速较低,应用效果不理想。
普光107-1H的取芯效果不是很好，机械钻速低，平均只有0.28m/h,除了可钻性差外，主要原因是钻头选型不对，其破岩机理与井下岩性不符。
3、悬挂轴承的维护保养：本井使用的是普通取芯工具的悬挂轴承，在空气钻井取芯过程中悬挂轴承的工作环境是非常恶劣的。前两筒起出后轴承腔内都是干燥的，且磨损严重，被迫每趟钻换一次悬挂轴承。
（三）空气钻井取芯技术在P3011-5井的应用
在总结P107-1H井空气钻井取芯技术的同时，对P3011-5井的空气钻井取芯参数配合和钻头选型做了认真分析与确定。
1、取芯参数的调整：在对P107-1H井空气钻井取芯分析总结中察觉到空气排量可能偏小了。当时只考虑到排气
量大了会冲刷岩芯，而忽视了上部大井眼的清岩效果。同时，在钻时慢的研磨性地层,还应适当增大钻压。
钻具组合：Φ215.9mm（241.3mm）PDC+川7-5取芯工具+Φ158mmDC*3根+Φ127mmHWDP*15根+127mmDP
钻进参数：钻压20～40KN，转速35-40 rpm，排气量120～140 m3/min，立压2.1～2.4MPa。
在割芯位置的判断方面,因岩屑呈粉末状岩性不易识别,主要从钻时变化分析,尽量选择在钻时较快的脆性地层。若发现钻时突然变慢、堵芯等现象，立即割芯起钻。
2、取芯钻头的选择：针对P107-1H井空气钻井取芯过程中钻头选型问题，组织川石、迪普、川克等钻头制造厂家进行研讨,分析了地层岩性,改进了齿形和分布,分别有川石和迪普两家制造厂商研制适合地层岩性的空气钻井取芯钻头。
三、应用效果分析
空气钻井取芯技术首次在普光气田使用，取芯收获率分别达到79.34%和87.25，机械钻速从第一口井的0.28m/h提高到第二口井的2.71m/h(详见下表)。
P107-1井空气取芯统计
P3011-5井空气取芯统计
空气钻井取芯的应用，成功的解决了常规钻井液取芯中遇到的井漏、收获率低、机械钻速低等难点，有效的提高了钻井速度、缩短了钻井周期；空气钻井取芯实施完后为下部陆相地层继续使用空气钻井提供了有利条件，保证了气体钻井方式的延续；避免了钻井液对岩芯污染，保持了地层岩性特点,对分析地层岩性、计算储量等提供了最有价值的资料。
四、认识与建议
1．选择适合地层岩性的取芯钻头是提高取芯机械钻速的主要因素。
2．空气钻井取芯长期在干燥空气、高温下与坚硬的岩石接触，工具易磨损，不宜采用长筒取芯。
3．选择合理的取芯钻进参数，尤其是排量的选择既不能过大冲刷岩芯，又要满足携岩要求。
4．在空气取芯过程中，钻具的损坏频率大于钻井液钻井。应坚持钻铤每趟钻进行探伤，使用一级以上的钻杆。
5．建议使用空气冷却密封润滑悬挂轴承。