一种处理气体钻井过程中地层出水的方法技术

本发明专利技术提供了一种处理气体钻井过程中地层出水的方法，其特征在于将粒径≤0.5cm的吸水材料经由钻杆吹入井筒，所述的吸水材料在气体循环介质的带动下抵达出水位置，吸水材料吸水后又由气体循环介质携带经还空返回井口。该方法可以最大限度地延长气体钻井施工的井段，保持高效、安全、快速的钻井速度，同时避免钻井过程中带来的泡沫或废旧泥浆的污染问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种处理石油勘探开发钻井过程中地层出水的一种方法，更具体的说涉及一种应用高分子吸水材料处理气体钻井过程中地层出水问题的方法。
技术介绍
气体钻井是一种使用气体作为钻井循环介质的钻井技术，是目前世界上最先进的钻井技术之一，该技术首先在美国实现工业应用，进而发展到全世界范围，并取得了巨大的经济效益。气体钻井以其延长钻头使用寿命、提高机械钻速、降低钻井综合成本、有利于环境保护等优点获得了行业专家的青睐。在川东北地区的实践表明气体钻井能大幅度提高钻井速度，延长钻井使用寿命， 能消除井漏及处理费用，降低钻井综合成本，有利于油气层保护和环境保护，极具经济效益。实践证明，在相同井段应用气体钻井与常规钻井相比，钻井速度提高3-10倍。但是气体钻井中，由于井筒气柱压力远远低于地层孔隙压力，由此常常导致地下水层大量出水，井壁不稳，钻井遇阻遇卡，制约了气体钻井新技术的应用。因此有效治理地层出水是保证气体钻井新技术推广应用的关键技术保障。气体钻井过程中经常遇到地层出水的问题，现场经验表明，通常情况下当地层出水量很少时，可以通过泡沫钻井或雾化钻井技术将地层水携出，一般不影响气体钻井，但泡沫钻井存在造成井场大量泡沫的问题；当地层出水量较大时，例如达到5m3/h后，过量的水与钻屑、井壁岩石发生作用，导致粘土分散、膨胀，井壁失稳等现象的发生，严重者钻具扭矩和注气压力明显升高，甚至发生卡钻、井下着火等复杂事故，通常此时泡沫钻井也不能解决大量出水问题。因此现场施工过程中，当地层出水量大于5m3/h，基于井下安全考虑，必须中止气体钻井，通常转换为常规钻井液继续钻井。然而转换为常规钻井后，钻井速度通常较气体钻井大幅度降低，同时严重的井漏及其他复杂情况常常随之发生。若能开发一种有效解决气体钻井过程中的出水问题的新方法，可以减少甚至安全控制地层出水，就能延长应用气体钻井施工的时间，达到缩短钻井时间、确保井下安全、降低钻井综合成本、加快勘探开发速度的目的。
技术实现思路
本专利技术人通过大量的试验研究发现，在气体钻井过程中遇到地层出水时，采用吸水材料处理，可以最大限度地延长气体钻井施工的井段，保持高效、安全、快速的钻井速度， 同时避免钻井过程中带来的泡沫或废旧泥浆的污染问题。本专利技术的目的就是提供了，其特征在于将粒径< 0. 5cm的吸水材料通过钻杆吹入井筒，吸水材料在气体循环介质的带动下抵达出水位置，吸水材料吸水后又由气体循环介质携带经还空返回井口 ；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)防粘结剂组成，防粘结剂起到防止高分子吸水材料和钻屑粘结成团的作用。本专利技术所述的高分子吸水材料和防粘结剂可以通过气体压缩机经由钻杆连续的加入井筒中，直至经环空返出钻屑干燥、无成团现象停止加入。吸水后的吸水材料经振动筛分离后，经脱水后可重复使用。本专利技术所述的高分子吸水材料为淀粉类或纤维素类天然高分子吸水材料，或聚丙烯酰胺类、聚丙烯酸类、聚乙烯醇类单聚或与其他单体共聚、交联合成类高分子吸水材料， 或天然高分子吸水材料与合成类高分子吸水材料的混合物，如淀粉-丙烯腈枝节共聚、淀粉-丙烯酸共聚、淀粉-丙烯酰胺、纤维素枝节物、琼脂糖、鞘多糖、聚丙烯酸盐、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、聚环氧乙烷、聚马来酸、聚丁烯、 马来酸以及上述吸水材料的混合物。所述聚丙烯酸盐为聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾和聚丙烯酸铵中的至少一种。本专利技术所述的防粘结剂为工业用表面活性剂，具体为烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、 烷基硫酸盐和三甲基烷基氯(溴)化铵，如十二烷基苯磺酸钠(钾、铵)、十四烷基苯磺酸钠(钾、铵)、十六烷基苯磺酸钠(钾、铵)、十八烷基苯磺酸钠(钾、铵)、三甲基十二烷基氯 (或溴)化铵、三甲基十四烷基氯(或溴)化铵、三甲基十六烷基氯(或溴)化铵和三甲基十八烷基氯(或溴)化铵中的至少一种。在气体钻井过程中应用上述方法可以迅速、有效地将进入井筒的地层水携带至地面，避免大量地层水涌入裸眼井筒侵蚀而引起的膨胀、掉块、坍塌等复杂情况，应用该方法可利用气体钻井技术安全、高效钻穿出水地层，可以大大延长气体钻井施工井段，大幅度缩短钻井周期；而且该方法处理钻井地层出水不会带来井场大量泡沫或者废泥浆等环境污染问题；再者应用于该技术工艺的吸水材料使用后经脱水处理可再次在现场重复使用，做到循环使用，节约钻井施工成本。附图说明图1为正常的气体钻井施工。图2为气体钻井中钻遇地层出水，经环空返回的钻屑量明显减少。图3为通过钻柱泵入吸水材料，部分吸水材料吸水饱和后，留在井底，大部分吸水材料经环空返回地面。图4为气体钻井已钻穿水层后，仍加入少量吸水材料，钻屑以及少量吸水材料经环空返回地面。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。本专利技术的范围不受这些实施例的限制。实施例11四川某地区一开设计井深59^1，利用一套供气设备(3430增压机一台、XRVS976 空压机六台)开展空气钻井施工。一开钻井参数钻压4 8t，转速40 65rpm，注气量 110 150m3/min，立压1. 8 2Mpa，转盘扭矩8 14KN. m，见图1所示。2钻进施工过程中38 !钻遇水层，初始钻屑返出出现粘结现象，说明地层出水，加大气体排量至150m7min，但3mins后返出钻屑量仍明显减少，见图2所示。3通过加料口以^g/min的加量速度连续加入吸水材料(吸水材料由聚丙烯酸钾 (中石化石油勘探研究院，WAM-1)与防粘结剂(阳离子表面活性剂，中石化石油工程技术研究院，FNJ-1)组成，聚丙烯酸钾与防粘结剂的重量比为20 1，粒径小于0.2cm)，加入aiiin 后钻屑返出量逐渐增大，5min后钻屑返出量恢复正常，颗粒松散、无任何粘结现象。可以保持正常钻进，后续又连续加入吸水材料30mins，共计加入吸水材料180kg，由38 !处水层至一开完钻未发生任何复杂情况，钻井施工顺利，一开平均机械钻速达20. 4m/h，见图3和图4 所示。现场实验表明利用吸水材料法处理气体钻井地层出水对设备要求简单，而且不会造成像泡沫钻井那样的井场污染。实施例21四川盆地地区二开设计井深^40m，利用一套供气设备(3430增压机一台、 XRVS976空压机六台)开展空气钻井施工。一开钻井参数钻压4 8t，转速40 65rpm， 注气量110 150m7min，立压1. 8 2Mpa，转盘扭矩8 14KN.m，见图1所示。2施工至1358m钻遇水层，初始返出钻屑出现粘结现象，说明钻遇出水地层，现场加大气体排量至160m7min，但;3min后返出钻屑量仍明显减少，见图2所示。3通过加料口以8kg/min的加量速度连续加入高分子吸水树脂材料(高分子吸水树脂材料由高分子吸水材料与防粘结剂组成，高分子吸水材料与防粘结剂的重量比为 20 1，高分子材料为常州市新亚环保材料有限公司丙烯酸树脂SAP，防粘结剂为中石化石油工程技术研究院FNJ-1，是一种阳离子表面活性剂；该配方材料粒径均小于0. 2cm)。吸水配方加入細in后钻屑返出量逐渐增大，7min后钻屑返出量恢复正常，颗粒比较松散、基本无粘结现象。可以保持正常钻进，后续又连续加入吸水材料30min，共计加入吸水材料 3本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种处理气体钻井过程中地层出水的方法，其特征在于将粒径≤０．５ｃｍ的吸水材料通过钻杆吹入井筒，吸水材料在气体循环介质的带动下抵达出水位置，吸水材料吸水后又由气体循环介质携带经还空返回井口；其中所述的吸水材料是由６０％～１００％（重量）高分子吸水材料和０～４０％（重量的）防粘结剂组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于培志，苏长明，王显光，李家芬，张进双，钱晓琳，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：11