一种气体钻井高压气体完井方法技术

本发明专利技术公开了一种气体钻井高压气体完井方法，包括：在钻井的套管内设置有一套管阀；所述套管阀采用高压油压控制开启与闭合；沿钻井行进方向、且在所述套管阀的上下分别设置有一压力测点；监测套管阀的前后的压力测点的压力值，并利用高压油压控制套管阀进行启闭操作，以实现完井。本发明专利技术通过带测压功能套管阀安装及压力平衡工艺、不压井起钻工艺、完井管柱组合和不压井下入工艺三个部分进行完井操作。通过上述方案，本发明专利技术具有逻辑简单、投入成本低、安全可靠、完井效率高等优点，在气体钻井完井技术领域具有很高的实用价值和推广价值。技术领域具有很高的实用价值和推广价值。技术领域具有很高的实用价值和推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种气体钻井高压气体完井方法


[0001]本专利技术涉及气体钻井完井
，尤其是一种气体钻井高压气体完井方法。

技术介绍

[0002]气体钻井技术以气体作为循环介质，相较于传统油基或水基钻井液，气体密度非常低，对井壁形成的压力极低，不会因外来物质进入地层造成渗透率改变等问题，对储层的危害极小，有利于发现和保护储层。另外，气体钻井还具有钻速较高，成本较低，建井周期短等优点。从20世纪30年代至今，气体钻井技术已有近90年的发展历程，已经成为最为经济、高效的钻井方法之一，对我国油气资源勘探开发具有重要意义。
[0003]气体钻井技术钻进时，通过安装在防喷器组最上方的旋转防喷器密封井口，旋转防喷器内部的旋转轴承系统使胶芯与钻具一起带压转动，实现钻进作业。按照动密封压力级别旋转防喷器分为低压、中压、高压三个等级。其中，低于5MPa为低压型，5～10.5MPa为中压型，超过10.5MPa为高压型。现有技术中川庆钻探研发的XF型旋转防喷器和Shaffer公司研发的PCWD旋转防喷器最大动密封压力均为21MPa，其为目前国内外能够做到的最大动密封压力级别。气体钻井在钻至目的层后，由于地层产气导致井筒压力不断升高，尤其对于储层有天然裂缝发育的井，会导致井筒压力过高，例如塔里木油田库车山前地区，其普遍地层孔隙压力在70MPa以上，克深区块甚至高达98MPa。针对此种高压或特高压气井，钻至储层后井口压力将迅速超过旋转防喷器的工作压力，井控风险剧增，只能通过闸板防喷器和环形防喷器关井，无法进行常规起钻和下油管完井作业。为了使这类高压气井投产，目前行业普遍采用钻杆完井方法，即在钻至设计井深后，直接使用钻进时的整套钻具作为采气管路。这种方式解决了高压气井投产问题，但整套钻具的成本过高，以5000m的直井为例，使用4in(外径101.6mm)钻杆完井的成本超过一百万元人民币，还不包括钻头、钻铤等工具的费用。钻杆完井的高成本导致投资收回周期过长，且依赖于单井产能变化，资金风险大，但目前除钻杆完井外，还没有资金投入低且井控安全性高的气体钻井高压气井完井方法。
[0004]另外，完井管柱不仅需要满足采气要求，还需要解决井底高压对井口装置的影响，避免井下各种工作液留置对储层的损害；但是，现有技术中的封隔器均是采用封隔件(胶芯)直径扩大占据整个环空的方式实现密封，主要的不同在于迫使封隔件扩大的方式，除原本封隔件直径与套管内径已经过盈的自封式封隔器外，还有通过轴向施加压力使胶芯变大的压缩式封隔器、楔入楔入件使胶芯被撑起的楔入式分割器，以及通过向胶芯内腔施加液压的扩张式分割器。自封式封隔器显然不满足使用条件，楔入式分割器依靠管柱与井底的碰撞使楔入件进入胶芯内部，扩张式需要往整个管柱内注液加压，上述三种不能满足应用需求。
[0005]因此，急需要提出一种操作简便、安全可靠的气体钻井高压气体完井方法。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种气体钻井高压气体完井方法，本专利技术
采用的技术方案如下：
[0007]一种气体钻井高压气体完井方法，其包括：
[0008]在钻井的套管内设置有一套管阀；所述套管阀采用高压油压控制开启与闭合；
[0009]沿钻井行进方向、且在所述套管阀的上下分别设置有一压力测点；
[0010]监测套管阀的前后的压力测点的压力值，并利用高压油压控制套管阀进行启闭操作，以实现完井。
[0011]进一步地，所述气体钻井高压气体完井方法，还包括套管阀的压力平衡控制、不压井起钻、完井管柱组合和不压井下入。
[0012]进一步地，所述套管阀的压力平衡控制过程如下：
[0013]将带有套管阀的套管下入至地质储层顶部；所述套管阀距井口深度为H；
[0014]注水泥固井后采用气体钻井继续钻进，钻进过程实时监测井口压力，并获取套管阀的上下的压力；所述压力包括上部测压点压力P1和下部测压点压力P2；
[0015]注入隔离液，并配置钻井液；根据套管阀上部测压点压力P1和下部测压点压力P2调整钻井液的密度，以满足P1≤P
L
+5MPa≤P2；所述P
L
表示环空液体位置到套管阀上部测压点时静液柱压力；
[0016]当P2‑
P1增大时(即为了保证工作液不进入储层(不到达套管阀下部测压点))，则关闭套管阀，以达到套管阀的压力平衡；所述ρ
s
表示隔离液的密度。
[0017]进一步地，所不压井起钻过程如下：
[0018]将钻井的钻头提升至套管阀的上方，并关闭套管阀；
[0019]配置密度为ρ
b
的环空保护液，其密度满足：P1≤ρ
b
·
g
·
H+5MPa≤P2；所述H表示套管阀距井口深度；
[0020]向钻杆中注入环空保护液，并排除地层气、隔离液和钻井液，起出井下钻具，完成不压井起钻。
[0021]进一步地，所述完井管柱组合和不压井下入工艺过程如下：
[0022]所述完井管柱组合包括从下至上依次连接的采气管、封隔器以及在井口安装封闭完井管柱的油嘴；
[0023]将完井管柱下至套管阀上部测压点；
[0024]关闭油嘴，上提完井管柱并进行完井管柱安装固定；
[0025]开启套管阀和油嘴，并完成气体钻井高压气井完井。
[0026]优选地，所述套管阀包括设置在套管内、且呈弧形状的套管阀阀板，设置在套管侧壁并驱动套管阀阀板收缩、展开的活塞杆；所述活塞杆与套管阀阀板之间设置有一套管阀阀板轴。
[0027]进一步地，还包括与活塞杆连接的高压油管；所述高压油管和活塞杆的额定液压压强为120MPa。
[0028]一种气体钻井装置，其采用气体钻井高压气体完井方法。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0030](1)本专利技术用带测压功能套管阀安装及压力平衡工艺、不压井起钻工艺、完井管柱组合和不压井下入工艺组成的气体钻井高压气井完井方法，克服了钻杆完井的高成本问题，使用低成本的完井管柱投产；
[0031](2)本专利技术既不会造成施工中的井下剧烈压力波动，又能避免液相侵入对储层造成的损害，还可以减小井喷、气侵等事故发生的风险，封隔器、环空保护液、套管阀的使用避免环空带压、腐蚀等问题对完井管柱的影响，大大延长了气井的生产周期，增强井控安全性；
[0032]综上所述，本专利技术具有逻辑简单、投入成本低、安全可靠、完井效率高等优点，在气体钻井完井
具有很高的实用价值和推广价值。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定，对于本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0034]图1为本专利技术中高压气井井下结构示意图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气体钻井高压气体完井方法，其特征在于，包括：在钻井的套管内设置有一套管阀；所述套管阀采用高压油压控制开启与闭合；沿钻井行进方向、且在所述套管阀的上下分别设置有一压力测点；监测套管阀的前后的压力测点的压力值，并利用高压油压控制套管阀进行启闭操作，以实现完井。2.根据权利要求1所述的一种气体钻井高压气体完井方法，其特征在于，还包括套管阀的压力平衡控制、不压井起钻、完井管柱组合和不压井下入。3.根据权利要求2所述的一种气体钻井高压气体完井方法，其特征在于，所示套管阀的压力平衡控制过程如下：将带有套管阀的套管下入至地质储层顶部；所述套管阀距井口深度为H；注水泥固井后采用气体钻井继续钻进，钻进过程实时监测井口压力，并获取套管阀的上下的压力；所述压力包括上部测压点压力P1和下部测压点压力P2；注入隔离液，并配置钻井液；根据套管阀上部测压点压力P1和下部测压点压力P2调整钻井液的密度，以满足P1≤P
L
+5MPa≤P2；所述P
L
表示环空液体位置到套管阀上部测压点时静液柱压力；当P2‑
P1增大时，则关闭套管阀，以达到套管阀的压力平衡；所述ρ
s
表示隔离液的密度。4.根据权利要求3所述的一种气体钻井高压气体完井方法，其特征在于，所述不压井起钻过...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红涛，李一博，孟英峰，李皋，李永杰，梁婕，杨鹏，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：