[發明專利]鉆井領域中的氮氣鉆井系統及其鉆井方法

無效

• 申請號: 201110385134.6
• 申請日: 2011-11-14
• 公開（公告）號: CN103104207A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 母東艷
• 申請（專利權）人: 母東艷
• 主分類號: E21B21/16
• 分類號: E21B21/16;E21B7/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種鉆井領域中的氮氣鉆井系統及其鉆井方法。

背景技術

氣體鉆井就是采用以氣體為主要循環流體的欠平衡鉆井技術。20世紀30年代的美國開始研究氣體鉆井技術。但由于當時的技術水平、裝備及認識等原因，沒有得到規模化應用。直至20世紀60年代，隨著空氣鉆井馬達等的問世以及各種設備的不斷完善，氣體鉆井技術又重新受到人們的重視。

氣體鉆井(根據使用循環介質的不同)一般可分為：空氣鉆井、氮氣鉆井、天然氣鉆井、尾氣鉆井等不同種類，其中尤以空氣鉆井以空氣的廉價性、無限性、易得性而具有別的氣體鉆井形式無法比擬的優勢。但對空氣鉆井，由于空氣中含有大量助燃劑氧氣，當使用空氣鉆井至儲層附近時，很容易與儲層附近的易燃氣體混合而被點燃繼而產生燃燒或爆炸。

氮氣鉆井作為氣體鉆井的一種，因其不僅具有氣體鉆井技術的優越性；具有鉆井介質的廉價性、無限性、而且具有遇可燃氣體不發生燃燒或爆炸的安全性及防止腐蝕、延長鉆頭壽命、提高鉆達井深的成功率、大大降低鉆探成本等優勢，而成為近幾年油氣開發研究者們非常關注的課題之一。而制氮設備作為氮氣鉆井中制取鉆井介質——氮氣的關鍵設備也就越來越多的受到人們的重視。

近幾年以來，隨著制膜工藝的不斷發展，膜分離制氮成為制取氮氣的一種新型科學制氮方法。膜分離法制氮的研究和發展推動了膜分離制氮設備的發展，給氮氣鉆井注入了新的活力，大大加快了氮氣鉆井的推廣應用。

隨著空氣鉆井技術的日益成熟，作為其配套使用或者說必要輔助手段的氮氣鉆井技術的提高也越來越受到人們的重視。與空氣鉆井比較，氮氣鉆井技術的關鍵即氮氣生產設備。氮氣生產設備的各項性能指標的提高可使氮氣鉆井技術得以更廣泛使用，從而有效地解決儲層或某些特殊工況情況下可能產生的井下燃燒和爆炸以及鉆井施工中的惡性井漏，壓差卡鉆、鉆井速度慢等技術性難題，能在鉆進油氣層井段時，做到“零污染”，對于及時保護和發現低壓、低飽和、低滲透率油層(油氣藏)，對提高油井單井產量和采收率具有顯著效果，并可提高鉆速5-10倍。因此，通過對當前現有裝置進行分析研究，找出其存在的不足和缺點，從而對其進行改進，以達到使其結構布局合理、降低成本、使用維護方便、能耗低、壓力損失小等技術指標，就顯得尤為重要和迫切。這樣不僅降低了設備制造成本，降低能量消耗，推動膜制氮裝置的更廣泛應用，而且為我國氮氣鉆井的普及，油氣開采工藝更先進、更科學、取得更高的經濟效益和社會效益提供了生產先進生產設備的基礎。

氮氣鉆井是欠平衡鉆井技術的一種，它的循環流體是干燥氮氣。氮氣鉆井首次使用是在二十世紀中后期。我國的氮氣鉆井技術研究始于上個世紀八十年代，雖然取得一些成果，但因制氮設備未能解決，使研究出的成果難以轉化為生產力，沒有得到及時應用。上個世紀九十年代，隨著制氮工藝的發展和制氮設備的研制成功，氮氣鉆井技術的研究與應用又一次被廣泛重視起來。首先是遼河油田試用成功，逐步推廣到勝利、江漢等油田，但當時還未用在欠平衡鉆井上。直到2000年12月，勝利油田鉆井四公司一先進鉆井隊用國產鉆機鉆探的云南武定縣云參科研一井，首次采用氮氣鉆井技術鉆進，獲得一次成功，開了先河。此后，氮氣鉆井技術在吐哈、新疆、四川、遼河、江漢等油田分別獲得成功。2004年至2005年，吐哈油田欠平衡鉆井技術得到迅速發展，先后在窿14井、中石化鄂爾多斯D12-1井、紅臺2-15井、紅臺2-17井、紅臺2-4井等8口井采用欠平衡鉆井技術，其中有5口井在儲層段進行全過程欠平衡純氮氣鉆井。其中紅臺2-15井是國內首次進行全過程欠平衡純氮氣鉆井，取得顯著效果，獲得的高產油氣流是常規鉆井的10-15倍。證實了這項新技術在油田勘探開發中有良好的經濟效益和廣闊的推廣應用前景。

盡管當前我國的一些油氣田已經采用了氮氣鉆井對油氣井進行開采，并取得一些成績，但與國外相比，目前我國氮氣鉆井的差距仍然較大，這不僅反映在技術裝備的配套和研制水平上，還反映在工藝方法和基礎理論研究上，而且在多工藝綜合技術上尚未起步。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種鉆井領域中的氮氣鉆井系統，該鉆井領域中的氮氣鉆井系統能成功實現氮氣鉆井，為我國的石油和天然氣開采帶來了新發展，同時也帶動了我國氣體鉆井設備的不斷發展。

本發明還提供了一種基于上述氮氣鉆井系統的鉆井方法。

本發明的目的通過下述技術方案實現：鉆井領域中的氮氣鉆井系統，主要由依次相連的空氣壓縮機、膜分離制氮機、增壓機、管匯系統、以及旋轉防噴器構成，所述旋轉防噴器安裝在井下。