勘探与钻采工程
革命性的突破——四川油气田应用气体钻井技术综述
2008/6/19
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来源：中国石油石化工程信息网
[中国钻井网2008年6月16日] 根据四川油气田提供的一组钻井资料数据对比，在川渝地区七里北进行深井钻探，相同构造相同井深情况下，应用常规钻井技术，钻井周期达452天，平均机械钻速每小时1.29米；应用气体钻井技术，钻井周期缩短到173天，平均机械钻速提高8倍。专家把气体钻井技术称之为革命性的突破。
四川油气田的特殊地质构造造成的钻井漏失、开采风险大、低压油气藏不易发现、常规钻井严重影响碎屑岩地层产能等问题早就引起钻井研究技术人员的关注。2001年，四川钻井科研人员借助参与伊朗“19＋2”项目复杂地层气体钻井与完井技术的机会，和相关单位针对空气/泡沫钻井等配套工艺技术开展了联合科研攻关，取得宝贵经验。
能源需求的增加，要求勘探开发加快步伐；勘探开发任务加重，带来钻井工作量大幅上升。据四川油气田统计，2001年至2003年，平均年钻井进尺不足20万米，2004年37.8万米，2005年完成50万米。钻井工作量的增加，迫切要求提高钻井速度，为勘探开发提供详细的地质资料。
川渝地区气体钻井试验一举扭转了该地区钻速长期徘徊在2米左右的被动局面，形成了一套适合该地区的不同介质的气体钻井配套技术，取得5个方面的技术创新
提高钻速，或者大幅度增加钻机总量，或者提高单机单队作业能力，而这两者都离不开技术上的进步，气体钻井技术则是破解钻速慢的技术保障。
在集团公司科技发展部的支持下，四川油气田与西南石油学院和集团公司所属多家单位联合展开了气体钻井技术攻关，目前已累计完成气体钻井70多口，并在实践中形成了包括空气、泡沫、天然气、氮气、柴油机尾气钻井的系列技术。在川渝和吐哈地区，利用欠平衡及气体钻井技术，川渝油气田的七里北、九龙山三个地区以及吐哈油田红塔区块钻速提高5倍至15倍，并在吐哈油田低产区块获得日产50立方米高产油流及8万立方米天然气，而邻井日产天然气仅有2至3万立方米。川渝地区七里北101井气体钻井总进尺2709米，创国内最长纪录，用一只国产牙轮钻头就钻穿须家河组地层353米，同比机械钻速提高13倍以上，节省钻头10只左右。
川渝地区的气体钻井试验不但一举扭转了该地区钻速长期徘徊在2米左右的被动局面，而且形成了一套适合该地区不同地层、不同情况下的雾化、泡沫、充气、空气、氮气、天然气等不同介质的气体钻井配套技术，成功解决了钻遇地层出水、浅层天然气、漏失、垮塌、井斜等技术难题，取得5个方面的技术创新。在国内率先系统开展了气体钻井的必要性、可行性的评价与分析，建立了一整套气体钻井选区、选层、选井的技术方法；形成了对井身结构、气体钻井方式及参数、地面装备配置、钻井安全、环境保护等的优化设计技术，并开发了工程设计及分析软件；在国内首先通过对空气、氮气、天然气和柴油机尾气钻井攻关与试验，研究并形成了不同气体介质下进行干气、雾化、泡沫和充气钻井及其相互转化的成套工艺技术；自主研制的气体钻井用旋转控制头、不压井起下钻装置、空气钻井增压机、柴油机尾气等地面装置与气动锤、气动螺杆钻具、气体钻井用减震器等系列井下工具，形成11项国家专利；形成一套独具特色的气体钻水平井技术、气体钻井取心技术、泡沫基液循环使用技术和井下燃爆监测和控制技术。
四川石油管理局钻采工艺技术研究院空气钻井公司高级工程师魏武介绍，去年在川渝地区完成的东升1井，是这一地区10年来钻探的最深井，达6228米。这口井在过去有两个不敢想，一是不敢想布置这种深井，二是不敢想钻井周期只用了8个月，过去用常规钻井技术至少要在1年以上。
气体钻井技术为解决钻井工程技术难题及大幅度提高钻井速度提供了革命性技术手段。但它不是万能的，应抱以科学的态度，因地制宜，不断发展和创新
中国石化大力开发天府之国的油气宝藏，提出3年在四川盆地完钻130多口井的计划，鉴于有些复杂构造难以用常规钻井技术完成，而完成地质目标又必须要成功钻探这些井，于是引进四川石油管理局等单位的气体钻井技术。结果令人欣喜，机械钻速提高8倍以上，须家河地层以上钻井周期用22天，较以前缩短108天。他们说，公司钻井历史上，气体钻井技术的引进，对于钻井速度的提高具有跨越性的意义，可以大大降低包括人工成本、设备折旧费用、钻井泥浆在内的钻井综合成本，明显提高勘探效益，加快勘探进程，对于保证安全也有着重要作用。尤其是对于人们业已形成的观念会有巨大的冲击———原先提高钻井速度20%都是让人欣喜万分的，而在川东北地区难度最大的陆相地层，钻速能够提高6至8倍！仅仅是一种钻井方式的变化，就能够带来这么神奇的速度，科学技术作为第一生产力的著名论断再次在这里得到验证。
气体钻井技术的成功应用，为国内大面积低孔、低渗、低压、低丰度油气藏勘探开发和解决钻井工程技术难题及大幅度提高钻井速度提供了革命性的技术手段。合理利用气体钻井优点，对我国约500亿吨油当量低渗透储层石油天然气资源、煤层甲烷资源、深层油气资源、复杂油气资源勘探开发也提供了强有力的技术手段。对于这项与三次采油技术、三维地震勘探技术一样提高油气资源勘探程度的新技术，魏武建议，气体钻井只有在地质条件允许的情况下，才可以作为一种主导技术加以推广，它不是万能的，常规钻井技术并未过时；在利用气体钻井技术过程中，对可能会遇到的问题，应抱以科学的态度，总结经验教训；要因地制宜，不断发展和创新，使之更加丰富和完善，发挥出应有的威力。
背景链接 气体钻井技术
气体钻井技术是一种由气体设备在地面注入气体到井眼内，作为钻井循环介质的钻井技术，主要应用于地质构造复杂的深井钻井。它于1950年开始在国外试用。但由于当时的技术水平、装备及认识等原因，没有得到规模化应用。直到20世纪80年代因以旋转防喷器、旋转控制头等为代表的欠平衡钻井装备的发展和成熟后，这项技术才得到广泛应用。国外应用发现，气体钻井技术较之常规钻井技术，在相同地层条件下，钻头寿命和机械钻速有大幅提高；在同一地区，原先使用常规钻井液钻井见不到油气的地层，使用气体钻井发现了工业性油流和天然气。目前，这项技术先进的国家气体钻井进尺比例占到钻井总进尺的30%，我国气体钻井进尺不到钻井总进尺的1%。
我国对气体钻井技术的研究与应用开始于20世纪80年代末，新疆油田是最早用专用气体钻井装备开展气体钻井技术研究与应用的单位，主要是为了提高低压储层产能。四川油气田的气体钻井技术规模化应用是随着集团公司把四川油气田列为加快勘探区块而出现的。
