气体钻井教程1.ppt

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1、欠平衡钻井打捞技术服务中心,中国石油,渤海钻探钻井技术服务公司,常青忠,气体钻井的安全问题,目 录,一、气体钻井类型二、气体钻井设备三、气体钻井安全教程,一、气体钻井类型,1、空气粉尘钻井,空气粉尘钻井应用于坚硬的干燥地层，即地 层中无水或碳氢化合物等流体流出的地层；也适用于无水的干燥的地热气流产层；空气粉尘钻井成功的关键在于要有足 够大的空气排量，要保证携屑、清扫 井筒的目的。,空气粉尘（尾气）钻井,干空气钻井,天然气钻井,2、充气钻井,即在常规的钻井液中注入空气，形成一 种泥浆和空气的混合物，其密度可根据 井深和注入的空气量进行调整，一般充 气泥浆的密度控制在48ppg（0.48 0.96

2、g/cm3）。其注入空气的方法有侧管 法、喷射接头法和立管注入法三种。,3、泡沫钻井,当空气和雾化钻井因经济、机械或其它原因而不理想时，可转为稳定泡沫或硬胶泡沫钻井。稳定泡沫和硬胶泡沫不仅可以大大减少空气量，还因其携屑能力是一般钻井液的10倍而更具优越性。稳定泡沫的密度可在0.56.0ppg(0.06-0.72g/cm3)范围内调节,抗盐CL30000mg/L、成本高。硬胶泡沫是以足够数量的空气注入少量的般土泥浆1025GPM（加仑/分钟），而保证出口附近的环空返速达到0.51.0m/s，空气和泥浆体积的比例范围为100：1300：1，抗盐CL-150000mg/L、成本低。,泡沫钻井,硬胶泡

3、沫,稳定泡沫,4、雾化钻井,空气钻井的最大敌人是高含水层。当地层出水 时，必须将地层水全部雾化才能携带到地面，才能确保安全钻进。雾化钻井一般需要增加 3040的空气量，但由此也增加了相应空气 钻井设备、燃油和人员的费用。由于井下压力 的增加，满足携屑能力的实际空气排量也要增 加。,雾化钻井,5、氮气(废气)钻井,氮气(废气)钻井技术,仅用于储层(气层/油层)钻井,以防止井下燃爆；氮气钻井设备较空气设备投资大；废气钻井是利用钻机柴油机尾气，经过处理后用于储层钻井。,二、气体钻井设备,气体钻井辅助设备,气体钻井设备,高压空气压缩机,低压空气压缩机,泡沫/雾化设备,柴油机尾气处理设备,90m3/分氮

4、气能力钻井设备,高压空气钻井防喷井口,气体排出管,气体接入立管和排气管线,化学剂注射泵,进气管控制阀,几种钻井方式的比较,泥浆循环钻井,气体（空气、尾气、天然气、氮气）钻井,放空或燃烧,井口系统,环空,井下管柱,立管,增压机,压缩机,气源,气体钻井系统,三、气体钻井安全问题,一）、空气钻井的限定条件：1、对地层压力的控制能力降低。气体钻井作业 一般只限于那些地层空隙压力较低的地区。2、适用于地层岩石较老且致密的地区，因为井 内几乎不存在液柱压力来支撑井壁防止其坍 塌。3、对付大量地层水侵入的能力是有限的。,二）、气量问题：纯气体钻井气量没有上限限制，空气钻井的失败往往是气量不足造成的。所有设备

5、提供的气量都是在标准情况下的理论排量。在实际运用中必须用当地的海拔高度和此海拔的温度、适度、大气压力予以修正，见下表。所计算的气量要有富裕，也即设备要有备用。三）、设备配置问题 1、气体钻井（包括Gas、N2、尾气）设备，除配备必要的空压机外，如果钻井压力超过空压机的压力，就必须配备相应排量的增压机。设备配置一定要有备用。2、即使用天然气，如天然气的自身供气压力不能满足钻井要求也应当配备增压机增压。,海拔高度与温度、压力表,四）、钻具腐蚀问题：在空气钻井中，存在着冲击腐蚀和化学腐蚀问题。在AIR DRILLING钻井手册中，明确指出“在空气钻井中不能使用随钻震击器，减震器的寿命也要大大缩短”。

6、在现场使用中也确实如此，随钻震击器和减震器损坏特别厉害，断落事故较为频繁。钻具浸泡在盐水中，其化学腐蚀也特别厉害。对于延缓冲击腐蚀问题，使用适应空气钻井的随钻震击器和减震器，效果非常明显。对于减缓化学腐蚀问题，应当在钻遇盐水层后立即转换成泡沫钻进，并加入缓蚀剂。,五）、防止泥包、高温烧蚀和爆炸 1、确保足够的气量：“空气钻井失败往往是由于不能提供足够的空气量”而 造成的。图13是岩屑运移示意图。2、干燥井眼：在转化成气体钻井以前，一定要用空气加泡沫液干燥井眼，至少 要干燥一个小时，返出的气体无水气才能回复钻进。3、如有地层流体侵入，立即转化为雾化或泡沫钻井。4、安装小量程的压力表，观察和记录立

7、管压力的微小变化。如有突 然变化立即停钻观察。5、在油气层钻井时，要密切观察排砂管线自动点火装置运行情况，检测可燃气体返出，避免可燃气体达到爆炸极限。见图，可燃 气体爆炸极限示意图。,可燃气体爆炸极限示意图,六）、防斜：扶正器有利于防斜，可用满眼钻具组合或钟摆钻具组合，方钻铤由于其刚度是圆钻铤的160%，其防斜效果较好。如果在钻具结构中加入减震器，防斜效果更佳。在坚硬地层的易斜段使用空气锤钻井可以达到很好的防斜效果。七）、钻具要多加个浮阀：钻头上加浮阀，钻具上根据需要加入适量单流阀。八）、钻头：选用硬地层的强保径齿钻头，密封要可靠。装水眼更有利于冷却钻头延长寿命。可以装20/32或24/32的

8、大直径水眼，还可以堵一个水眼，但堵水眼的两边牙轮应保径是最好的。九）、所有连接管线都必须栓保险绳并用地脚螺栓固定：,十）、排砂管线尺寸、结构及安装：排砂管线必须从井口直接接出，不能拐弯，并固定牢靠。出口子啊下风60100米。排砂管线的直径不能太小也不能太大，其直径计算公式如下：d排砂管1.1(d套管内径-d钻杆外径),十二）、三位四通阀应有两个远程控制台，且应配 备双阀。十三）、钻井操作1、在钻头上必须接浮阀；每钻进100-200米要接一个单流阀；2、接单根前，必须循环3-5分钟；3、接单根或立柱前必须先停泵（泡沫），继续供气直至泡沫液进入最上一个单流阀以下，再打开旁通阀，关闭供气阀、打开泄压

9、阀排空钻柱内和管线内压力；接好单根后立即恢复供液再供气。4、起钻前应至少循环一周；5、人员不得在高压管线和排空管线处逗留；6、远程控制阀（钻台上）必须专人操作；,7、转化成气体钻进之前一定要彻底干燥和清洁井眼。用气 体雾化干燥后，再在钻杆内直接加入4080L发泡剂和 300600L水（有时可能要进行几次），把钻具下到井底 用正常钻井空气排量循环，发泡剂返出后至少用气体吹 洗井眼1.0小时，直到返出的气体干燥位置。8、起钻到每一个单流阀均要用专用的工具接头排空单流阀 之间的高压气体或泡沫。9、浮阀和单流阀要定期检查、更新，防止单流阀失灵或芯 子脱落飞出伤人。10、密切监视出口返出情况，不定期关闭

10、降尘阀，观察检验 井内是否钻遇水层，若发现出口空气潮湿或有水滴，应 该改成雾化或泡沫钻井。11、下钻要分段循环，将井内液体分次排出。,12、在出口管处用手感觉到稳定的空气流，则说明注入泡沫 液较少，空气量较多，应增加泡沫液的注入量或减少空 气注入量；如果在出口管感觉到一股柔和的气流吹出，则说明已经形成了泡沫液柱。13、当泡沫液以柔和的冲击性流出，则说明泡沫形成很理 想，达到了最佳携沙效果。14、如泡沫冲击强烈，说明空气太多。这种“冲击”不 仅易造成地面事故还可能造成井壁垮塌。15、钻柱中最好接上减震器、稳定器和随钻震击器以 防斜打直，增加突发事故的处理手段。16、如在油气层中钻进，起钻前可将原

11、油或泥浆泵入 井内，以建立一个静水压力平衡油气层压力。,17、如替入泥浆，性能要优良，失水要尽可能低。18、当发生卡钻时，应首先加大气体排量，循环解卡；如不 能解卡，应考虑掉块卡钻，可启动随钻震击器解卡。19、发现立管压力下降，立即停止钻进。排除地面问题确定 为钻具刺漏后，应将钻具放到井底，找出刺漏点（反循 环、流量计），然后倒出刺漏钻具，千万不能盲目起钻 使问题复杂化。20、发现立管压力有异常变化，应立停钻观察：1）如“腔室效应”或“闪爆”造成的燃烧，可能有黑烟返出，气 体、岩屑潮湿。需检测返出的气体是干气还是湿 气，同时上下活动钻具干燥井眼，破坏泥饼环。2）干气：干燥井眼或破坏泥饼环后继续

12、钻进；3）湿气：转为雾化或泡沫钻进；,十四）、常规安全检查1、发动机防暴防火装置齐全。2、所有照明灯应能防蒸汽、防爆。井口、封井器和钻台应 安装荧光灯，放的尽可能远些，并要得到良好的照明。3、泥浆泵与立管及井口随时都处于完好状态，并在泥浆池 和储备罐中储存井筒容积1.5倍的泥浆。4、所有链条护罩应坚实牢固，应尽可能浸泡在油液中。5、如以天然气钻井或有天然气跑出情况，应使用防暴工具 和绳索（不用链条），钻具接头和方补心应涂上防暴涂 料。6、调整好所有的离合器，防止产生火花。,7、配备足够数量的灭火装置。8、距井场200米外各处设置警示板，说明此处在进行空气和 天然气钻井。9、严格用火制度。井场不

13、许用明火，不许吸烟，除特殊许 可外不需用燃炉。10、来访者必须先接受安全知识培训。11、机动车辆应停在距井场一定距离的指定地点。12、无线电话和便携电话机应放在井场60m以外的地方。13、井口必须居中，误差不的大于5mm。14、定期检查封井器状态和工作情况，并定期试压，检查内 膛，对有锈蚀、斑点和凹坑的密封环不应使用。,15、液压封井器应配备二至三个控制台。除常规的司钻操作 台和远程控制台外，最好在监督房处再配一个控制台，并用符合要求的管线连接。16、开钻前对所有封井器及控制管汇按要求严格试压。17、每次起下钻要开合一次封井器。18、每次起下钻由专人检查 保养钻柱浮阀和单流阀。19、当有高压油气侵入井内时，在没有打开节流阀之前，不 要关闭封井器，而且在井筒未被 液体充满前不要完全关死。,20、在天然气或空气注入管线距井口30m外装一个开关阀。21、检查压风机安全装置和消防设施齐全。22、降尘设施完好。23、空气钻井作业之前，所有上岗人员都要经过培训，要完 全掌握BOP和RBOP的安装和使用。24、立管配小量程压力表、自动记录仪和报警装置。25、对入井钻具、工具、接头应定期探伤检查，确保完好。26、HSE监督、值班干部和司钻按规定 进行巡回检查。,谢 谢！欢迎批评指正！,