气体钻井技术在非常规油气藏开发中的应用研究

气体钻井技术在非常规油气藏开发中的应用研究

谢萌

中石化西南石油工程有限公司钻井一分公司   四川省成都市610500

摘要：非常规油气藏具有较大储量，且多集中分布，加强对其的开发，能缓解当前油气供应紧张形势，而且对社会持续发展有着重要意义。

关键词：气体钻井技术；非常规油气藏；应用

非常规油气藏在我国分布地域广，其蕴含的潜力巨大、发展前景好，在我国日后经济发展中占据着越来越重要地位。气体钻井技术其转速高、钻进成本低、对环境污染小，属于欠平衡压力钻井，在提高油气采收率、保护储层、减少钻井复杂情况方面具有很大用途。

一、非常规油气藏概念与意义

非常规油气藏是指在油气藏形成的机理模式、储集条件与分布规律、开采技术、性质特征等方面和常规油气藏存在较大差异的石油天然气矿藏，是需采取大规模增产措施或特殊开采技术和工艺来获取经济油气流量的油气藏。非常规油气藏种类多样，包括：①位于运移层的水溶气、致密气和致密油；②分布于源岩层的油页岩、页岩油、页岩气、煤层气；③发育于散失层的油砂；④分布于圈闭层的重稠油等。非常规油气藏的勘探、开发、储运在配套技术的应用方面受到一定限制，使其开发和采用面临较高难度挑战。

在经济快速发展中，对油气需求量日趋增大，开发非常规油气藏具有重要意义，有利于提高能源自给自足水平，补充常规油气的不足，并且有利于缓解油气短缺紧张局势，解除能源危机压力，保证能源安全，建立长期而有效的发展机制，实现能源的科学与可持续发展。

二、我国气体钻井现状

气体钻井是目前最先进钻井技术之一，该技术以美国为始作俑者，进而发展到全世界范围。作为最先提出气体钻井概念的国家，美国在气体钻井的各项关键技术和设备配套上已达到国际领先水平，并得到了广泛推广应用。我国于20世纪60年代引入气体钻井技术，但由于井控设备落后，工艺技术差．配套设施跟不上，因而未得到继续的发展。进入21世纪，为解决长段低压破碎地层的钻井问题，提高低压、低渗油气藏的开发效益，以及钻井进度，国内各大油田和相关科研机构组织了气体钻井的研究，积极探索气体钻井技术提高机械钻速度的方法。

三、气体钻井技术

1、纯气体钻井技术。纯气体钻井分为纯空气、纯惰性气体钻井，其中，纯空气钻井在非储层段的机械速度提升上有着广泛应用，用来对付非储层段井漏。而纯惰性气体钻井利用氮气、天然气、柴油机尾气等惰性气体，在避免储层损害基础上，发现油气层并评价，实现单井油气开采量的提高。纯惰性气体钻井主要在油气层段钻井中得到应用。

2、雾化钻井技术。其能有效解决气体钻井中地层出水、出油后导致钻头及钻具泥包和卡钻等井下事故，一般在井下发生爆炸井段及非油气层段中可能会得到应用。雾化钻井的注入气量大，而且在压力方面，雾化钻井明显大于纯气体钻井。雾化钻井是在地层出水小情况下，以提高流体携岩性能为目的，以及地层在不出水情况下，保证井壁润滑。

　　3、泡沫钻井技术。泡沫钻井在油气层段及非油气层段有着重要应用价值，其利用空气作为气基。泡沫钻井排放的气体低于纯气体钻井排放量的50%左右。因此泡沫钻井具备携岩性强、气体排放量小、密度小、滤失量小、对油层损害小优点，同时能有效避免井下爆炸事故的发生，以及提高机械钻速能力。但泡沫钻井施工时，发泡材料价格贵，施工后的泡沫回收难度大，导致泡沫回收率不高，从而使其成本高。

4、充气钻井液钻井技术。利用空气或氮气等惰性气体和钻井液一同注入井内这一工艺来实现液柱压力的降低即充气钻进液技术。液柱井底的压力当量密度要在0.48～1.00g/cm3间，而环空返速度不能低于0.8m/s，也不能高于8.0m/s，这是最合适速度值。充气钻井液钻井利用钻井液作为连续相的钻井循环介质，也可利用充气量来调控密度。

四、非常规油气藏开发技术

1、储层地质预测技术。在现代科技高速发展下，对非常规油气藏资源的开发起到了推动作用。高产量的油气层是在裂缝参与前提下才能实现的，所以采取有效预测手段，加大含气层及储藏层裂缝的精准预测，是开发非常规油气藏的重中之重。通过相关预测技术，预测构造裂缝发育情况及其成因，能实现储藏层精确预测，促进非常规油气有效开发，提升其效率。

2、产能评价技术。非常规油气藏开发是建立在对产能准确评估上，因此要把握好产量变化规律、分析影响产能的各种因素、确定其经济极限含量。简单地说，是选择稳产时间长、采取率高的区域开采。如对于非均质裂缝-孔隙型的气藏，由于局部区有裂缝网络存在、生产的压力差低、气井产量高和开采效益好等特点，应在高渗区钻有数量足够的开采井来提高油气采收率。而对近均质孔隙型气藏，因单井的废弃压力高、生产压差大及产能不高则应用近均匀井网开发。

3、完善钻井技术。完善钻井井身设计，能有效控制钻井事故的发生，增进井身抗腐蚀与抗压能力，促进钻井速率，从而提升生产水平，保证油气产量稳定产出，而且还能有效控制成本，避免和减少各类事故的发生。所以应加强钻井技术的研究，提升钻具、钻头、钻井液的水平，不断优化与改进设计，促进钻井技术的发展，为非常规油气藏的开发提供有效保障。

4、排水控水技术。对底水或边水活跃的非常规油气藏时常发生气井见水情况，要解决此问题即需排除和控制底水锥进、边水渗进、沿裂缝窜进的地层水，达到延长无水开采期目的。所以要深刻把握和精细刻画油气藏地质特征，在展示砂体分布的同时重点标出高渗、易渗地带，揭示裂缝和断层的分布规律、性质、延伸方向、发育程度及与水体间关系。对井底积液现象可合理的调控油气产量，尝试利用机抽或泡排方法优化改进。

5、储层保护技术。复杂的地质结构是钻井中存在的主要问题，具有较大泥浆比重，易导致裂缝的出现，同时钻井施工不是短时间内就能完成，长时间的钻井对储藏层破坏严重，所以要针对储藏层予以有效措施应对，不仅要科学选择泥浆，提升钻井工艺水平，还应采取有效措施，降低钻井时间，将防漏与堵漏工作做好，起到保护储层的效果。

五、钻井技术在非常规油气藏中的应用

1、页岩气开发中钻井技术的应用。当前页岩气资源存储量可观，占据非常规油气资源的一大部分，但因其开采困难，导致大多页岩气资源处于未开发状态，想要开采页岩气，利用好各类钻井技术就成为其必不可少有效手段，先通过区域普查钻井技术，对目标进行勘探并提供有效数据，使技术人员通过初步数据分析，对目标有更详细认知。探井技术可确定规划区域存储状况及提供准确储藏信息，使其勘探更具目的性及具体性。使用开发井技术，检测目标周围地理环境，确保勘探安全性，通过对地震精查构造图等数据的一系列分析，依照制定的开发方案，科学有序开采。一系列的计划流程，既节约时间，又提高钻探品质，增加了钻探效益。

2、在煤气层开采中的应用。煤气层在开采时同样可选择气体钻井技术进行应用，我国在煤气层钻井技术的研讨过程中，历经多年的潜心研究，得出了一套相对完善的理论体系，其钻井工艺处于相对先进的地步，既保留了致密气钻井的应用需求，同时确保实际开采效果得到提升，满足气体钻井技术在开采时的适用度，能满足其开采质量。由于煤气层自身压力低，室温易发生坍塌，并且出现泄漏地层。在对煤气层进行气体钻井技术使用时，要考虑该技术所选择的应是高压空气压缩机，增加气体压力，能让空气体积与其相配套，提高钻井技术使用质量，有效实现气体钻井技术的量产比，以达到国际先进水平，比如在我国新疆油田、塔里木等油田都已应用这种气体钻井技术，其成功钻井达到500多口，钻井速度提高5～18倍，减少了钻井周期，有效降低钻井成本，为非常规油气藏在钻井技术的开发中带来积极影响。

参考文献：

[1]周尊鹏.气体钻井技术研究与应用效果分析[J].山东工业技术，2015(01):116-117.