首页 > 徐深气田气体钻井破岩机理的初步研究

徐深气田气体钻井破岩机理的初步研究

发布时间：来源：文档文库

小中大

字号：

手机查看

维普资讯http://www.cqvip.com
第２９卷第５期　
石　油　学　报　
Ｖｏ１．２９　Ｎｏ．５　
ＳｅＰｔ．　
２００８　
２００８年９月　
文章编号：０２５３—２６９７（２００８）０５—０７７３—０４　
ＡＣＴＡ　ＰＥＴＲｏＬＥＩ　ＳＩＮＩＣＡ　
徐深气田气体钻井破岩机理的初步研究　
刘永贵　王洪英　
（大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院
黑龙江大庆　１６３４１３）　
摘要：根据气体钻井实钻情况及其与常规钻井方式的差异，借鉴前人研究成果，提出了一种新的破岩机理——内能释放破碎机理，　即气体钻井依靠岩石脱离巨大压持作用而将岩石内积聚的巨大内能进行释放的破碎理论。岩石破碎过程为：原始岩石内能积聚；　径向岩石受力变化产生的内能膨胀；径向岩石膨胀及微裂纹产生；钻头敲击裂纹扩展及延伸阶段；钻头齿吃入岩石并旋转使裂纹延　
伸；剪切岩石使其产生脆性炸裂。因此，使岩石破碎由常规钻井的塑性破碎转变为脆性炸裂。在徐深气田进行了现场实钻，初步验　证了该机理的准确性。依据该机理可以进行气体钻井的优化设计以及实钻中钻头和钻井参数的优选　关键词：气体钻井；破岩机理；内能释放；岩石破碎；钻头优选；徐深气田　中图分类号：ＴＥ２４９　
文献标识码：Ａ　
Ｉｎｉｔｉａｌ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｒｏｃｋ—ｂｒｅａｋｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｆｏｒ　ｇａｓ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　
ｉｎ　Ｘｕｓｈｅｎ　Ｇａｓ　Ｆｉｅｌｄ　
ＬＩＵ　Ｙｏｎｇｇｕｉ　ＷＡＮＧ　Ｈｏｎｇｙｉｎｇ　
（Ｄｒｉｌｌｉｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ａｎｄ　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　Ｇｒｏｕｐ　ｏｆ　
Ｄａｑｉｎｇ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｄａｑｉｎｇ　１６３４１３，Ｃｈｉｎａ）　
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｎｅｗ　ｒｏｃｋ—ｂｒｅａｋｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｒｅｌｅａｓｉｎｇ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｅｎｅｒｇｙ　ｗａｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｇａｓ　ｄｒｉｌｌ—　ｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｇａｓ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｎｏｒｍａｌ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｉｓ　ｒｏｃｋ—ｂｒｅａｋｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｆｏｒ　ｇａｓ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｒｅｌｉｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｏｃｋ　ｂｒｏｋｅｎ　ａｗａｙ　ｆｒｏｍ　ｔｒｅｍｅｎｄｏｕｓ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｔｏ　ｒｅｌｅａｓｅ　ｔｈｅ　ｔｒｅｍｅｎｄｏｕｓ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｅｎｅｒｇｙ．Ｔｈｅ　ｒｏｃｋ—ｂｒｅａｋｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｉｎｃｌｕｄｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｉｍｉｔｉｖｅ　ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｏｃｋ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｅｎｅｒｇｙ，ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｅｎｅｒｇｙ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ，ｒａｄｉａｌ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ｏｆ　ｒｏｃｋ　ａｎｄ　ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ　ｃｒａｃｋｓ，ｃｒａｃｋ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｕｔｔｉｎｇｓ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｂｉｔ　ｔｅｅｔｈ　ａｎｄ　ｂｉｔ　ｋｎｏｃｋｉｎｇ，ｒｏｃｋ　ｂｒｉｔｔｌｅ　ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｒｏｃｋ　ｂｒｅａｋｉｎｇ　ｃａｎ　ｂｅ　ｃｈａｎｇｅｄ　ｆｒｏｍ　ｐｌａｓｔｉｃ　
ｂｒｏｋｉｎｇ　ｉｎ　ｎｏｒｍａｌ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｔｏ　ｂｒｉｔｔｌｅ　ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ　ｉｎ　ｇａｓ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｎｅｗ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｎ　Ｘｕｓｈｅｎ　Ｇａｓ　Ｆｉｅｌｄ　ｖｅｒｉｆｉｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｒｏｃｋ—ｂｒｅａｋｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｗａｓ　ａｃｃｕｒａｔｅ．Ｉｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｔＯ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｂｉｔ　ａｎｄ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｉｎ　ｇａｓ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ．　
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｇａｓ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ；ｒｏｃｋ—ｂｒｅａｋｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｅｎｅｒｇｙ　ｒｅｌｅａｓｉｎｇ；ｒｏｃｋ　ｂｒｅａｋｉｎｇ；ｂｉｔ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；Ｘｕｓｈｅｎ　Ｇａｓ　Ｆｉｅｌｄ　
气体钻井是以空气或其他气体作为循环介质的钻　井技术，其理论基础已得到了深入的研究，但是对于气　体钻井破岩机理仍然沿用钻井液钻井的破岩机理　。］，　对气体钻井提高钻速的机理研究较少ｌ８］。由于气体钻　
生的压力很大，对于超过３　ｋｍ的深井，井底压力一般　
都达到３０　ＭＰａ以上。巨大的井底压力使井底岩石受　压收缩，强度增加，可钻性变差。　
（２）气体钻井中的循环气体不能在井壁上形成有　
井与钻井液钻井在井底对岩石压持的巨大差异，因而　其破岩机理不同。笔者借鉴前人在无压力状态下岩石　破碎的研究成果　．Ｊ【ｌ，通过分析气体钻井和钻井液钻　井的差别，对气体钻井破岩机理进行了探讨。　
效保护的泥饼，而常规钻井中钻井液对井壁产生泥饼，　能够有效地保护地层。因此，气体钻井井壁受到上返　固气混合流动的影响和冲刷较大。　
（３）气体钻井中的循环气体不能对井底岩石形成　
１气体钻井特点　
气体钻井与常规钻井的差异如下：　
持续的冷却，一旦停止循环，温度很快上升，而常规钻　井中钻井液在停止循环时仍能持续冷却井底岩石。因　此，气体钻井对井底岩石的冷热交替变化更有利于岩　
石破碎。　
（１）气体钻井是以气体作为循环介质，对井底产　
生的压力很小，一般约为２　ＭＰａ，有利于岩石产生脆性　破碎。而常规钻井是以钻井液为循环介质，对井底产　
（４）气体钻井中的循环气体流速高，对井底清洗　
效率高，岩屑不会水化粘结成泥包或在井底形成渗滤　
基金项目；中国石油天然气股份有限公司勘探项目（ＫＴＱＱ一２００６—０３）“松辽盆地深层气体钻井配套技术研究”资助。　
作者简介：刘永贵，男，１９７３年１月生，１９９７年毕业于西南石油学院钻井工程专业，现为大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院设计中心主任，工程　
师，主要从事欠平衡、定向水平井和深井钻井科研技术研究。Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｉｕｙｏｎｇｇｕｉ＠ｃｎｐｃ　ｃｏｍ　ｃｎ　

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/2b6c0f9984868762caaed523.html