[發明專利]一種處理氣體鉆井過程中地層出水的方法

有效

• 申請號: 201010199141.2
• 申請日: 2010-06-12
• 公開（公告）號: CN102278068A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 于培志;蘇長明;王顯光;李家芬;張進雙;錢曉琳
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院
• 主分類號: E21B7/18
• 分類號: E21B7/18;E21B21/06;C08L33/02;C08K5/42;C08K5/19
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 趙宇

技術領域

本發明涉及一種處理石油勘探開發鉆井過程中地層出水的一種方法，更具體的說涉及一種應用高分子吸水材料處理氣體鉆井過程中地層出水問題的方法。

技術背景

氣體鉆井是一種使用氣體作為鉆井循環介質的鉆井技術，是目前世界上最先進的鉆井技術之一，該技術首先在美國實現工業應用，進而發展到全世界范圍，并取得了巨大的經濟效益。氣體鉆井以其延長鉆頭使用壽命、提高機械鉆速、降低鉆井綜合成本、有利于環境保護等優點獲得了行業專家的青睞。

在川東北地區的實踐表明氣體鉆井能大幅度提高鉆井速度，延長鉆井使用壽命，能消除井漏及處理費用，降低鉆井綜合成本，有利于油氣層保護和環境保護，極具經濟效益。實踐證明，在相同井段應用氣體鉆井與常規鉆井相比，鉆井速度提高3-10倍。

但是氣體鉆井中，由于井筒氣柱壓力遠遠低于地層孔隙壓力，由此常常導致地下水層大量出水，井壁不穩，鉆井遇阻遇卡，制約了氣體鉆井新技術的應用。因此有效治理地層出水是保證氣體鉆井新技術推廣應用的關鍵技術保障。

氣體鉆井過程中經常遇到地層出水的問題，現場經驗表明，通常情況下當地層出水量很少時，可以通過泡沫鉆井或霧化鉆井技術將地層水攜出，一般不影響氣體鉆井，但泡沫鉆井存在造成井場大量泡沫的問題；當地層出水量較大時，例如達到5m³/h后，過量的水與鉆屑、井壁巖石發生作用，導致粘土分散、膨脹，井壁失穩等現象的發生，嚴重者鉆具扭矩和注氣壓力明顯升高，甚至發生卡鉆、井下著火等復雜事故，通常此時泡沫鉆井也不能解決大量出水問題。因此現場施工過程中，當地層出水量大于5m³/h，基于井下安全考慮，必須中止氣體鉆井，通常轉換為常規鉆井液繼續鉆井。然而轉換為常規鉆井后，鉆井速度通常較氣體鉆井大幅度降低，同時嚴重的井漏及其他復雜情況常常隨之發生。

若能開發一種有效解決氣體鉆井過程中的出水問題的新方法，可以減少甚至安全控制地層出水，就能延長應用氣體鉆井施工的時間，達到縮短鉆井時間、確保井下安全、降低鉆井綜合成本、加快勘探開發速度的目的。

發明內容

本發明人通過大量的試驗研究發現，在氣體鉆井過程中遇到地層出水時，采用吸水材料處理，可以最大限度地延長氣體鉆井施工的井段，保持高效、安全、快速的鉆井速度，同時避免鉆井過程中帶來的泡沫或廢舊泥漿的污染問題。

本發明的目的就是提供了一種處理氣體鉆井過程中地層出水的方法，其特征在于將粒徑≤0.5cm的吸水材料通過鉆桿吹入井筒，吸水材料在氣體循環介質的帶動下抵達出水位置，吸水材料吸水后又由氣體循環介質攜帶經還空返回井口；其中所述的吸水材料由60％～100％(重量)高分子吸水材料和0～40％(重量的)防粘結劑組成，防粘結劑起到防止高分子吸水材料和鉆屑粘結成團的作用。

本發明所述的高分子吸水材料和防粘結劑可以通過氣體壓縮機經由鉆桿連續的加入井筒中，直至經環空返出鉆屑干燥、無成團現象停止加入。吸水后的吸水材料經振動篩分離后，經脫水后可重復使用。

本發明所述的高分子吸水材料為淀粉類或纖維素類天然高分子吸水材料，或聚丙烯酰胺類、聚丙烯酸類、聚乙烯醇類單聚或與其他單體共聚、交聯合成類高分子吸水材料，或天然高分子吸水材料與合成類高分子吸水材料的混合物，如淀粉-丙烯腈枝節共聚、淀粉-丙烯酸共聚、淀粉-丙烯酰胺、纖維素枝節物、瓊脂糖、鞘多糖、聚丙烯酸鹽、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸-乙烯醇、聚甲基丙烯酸-乙烯醇、聚乙烯醇、聚環氧乙烷、聚馬來酸、聚丁烯、馬來酸以及上述吸水材料的混合物。所述聚丙烯酸鹽為聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鉀和聚丙烯酸銨中的至少一種。

本發明所述的防粘結劑為工業用表面活性劑，具體為烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基硫酸鹽和三甲基烷基氯(溴)化銨，如十二烷基苯磺酸鈉(鉀、銨)、十四烷基苯磺酸鈉(鉀、銨)、十六烷基苯磺酸鈉(鉀、銨)、十八烷基苯磺酸鈉(鉀、銨)、三甲基十二烷基氯(或溴)化銨、三甲基十四烷基氯(或溴)化銨、三甲基十六烷基氯(或溴)化銨和三甲基十八烷基氯(或溴)化銨中的至少一種。

在氣體鉆井過程中應用上述方法可以迅速、有效地將進入井筒的地層水攜帶至地面，避免大量地層水涌入裸眼井筒侵蝕而引起的膨脹、掉塊、坍塌等復雜情況，應用該方法可利用氣體鉆井技術安全、高效鉆穿出水地層，可以大大延長氣體鉆井施工井段，大幅度縮短鉆井周期；而且該方法處理鉆井地層出水不會帶來井場大量泡沫或者廢泥漿等環境污染問題；再者應用于該技術工藝的吸水材料使用后經脫水處理可再次在現場重復使用，做到循環使用，節約鉆井施工成本。

附圖說明