固體泡沫鉆井方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種配合氣體鉆井技術(shù)的固體泡沫鉆井方法，是在常規(guī)氣體鉆井設(shè)備基礎(chǔ)上，增加輔料添加裝置、回收系統(tǒng)，所述工藝方法主要包括以下步驟：將氣體增壓后注入到井內(nèi)，并開始鉆進(jìn)；通過輔料添加裝置將固體泡沫加入增壓氣體中；固體泡沫隨增壓氣體入井，并吸附地層水；吸水固體泡沫通過環(huán)空返回地面；用回收系統(tǒng)將固體泡沫回收利用，該工藝方法固體泡沫用量少、回收方便、設(shè)備工藝簡單，綜合成本低，解決了氣體鉆井?dāng)y水能力不足的問題，拓寬了氣體鉆井應(yīng)用范圍，為鉆井工程提速提效提供了新的方法。
【專利說明】固體泡沬鉆井方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油和天然氣鉆井工藝技術(shù)，特別是一種配合氣體鉆井技術(shù)的固體泡沫鉆井方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于氣體鉆井技術(shù)提高鉆井速度明顯，儲(chǔ)層保護(hù)效果好，而且綜合鉆井成本低，因此在石油鉆井工程中已得到了廣泛應(yīng)用，但氣體的攜水能力非常有限，一旦地層出水時(shí)，使氣體鉆井技術(shù)就難以發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢，氣體鉆井技術(shù)應(yīng)用受到極大的制約。為了提高氣體鉆井的攜水性能，工程技術(shù)人員先后發(fā)展和應(yīng)用了霧化、泡沫鉆井技術(shù)，但霧化和泡沫的攜水性能仍然不能完全解決地層出水問題，當(dāng)?shù)貙映鏊枯^大時(shí)，仍不得不轉(zhuǎn)化為鉆井液鉆井。
[0003]一些固體材料的吸水性非常強(qiáng)，特別是隨著固體材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，某些合成固體材料吸水性量較強(qiáng)，其吸水量甚至可達(dá)到原來體積的成百上千倍，為解決氣體鉆井?dāng)y水問題提供了一種新的方案:固體泡沫鉆井工藝方法。其可行性主要體現(xiàn)于:
(I)具有較強(qiáng)吸水性的固體材料本身密度較低，吸水后其密度仍小于巖屑密度，氣流將吸水后的固體材料攜出井筒返回地面較為容易；
(2 ) 一些吸水性固體材料吸水后是可以通過離心、烘干方法除去吸附水，材料可以重復(fù)利用，降低固體泡沫鉆井工藝成本，具有較強(qiáng)的推廣價(jià)值。
[0004]鑒于在很多油氣田都可能鉆遇水層，當(dāng)前氣體/霧化/泡沫鉆井?dāng)y水能力不足，亟需提供一種具有很大攜水能力的氣體鉆井工藝方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為解決氣體鉆井?dāng)y水難的問題，提供一種利用固體材料吸附地層水的固體泡沫鉆井工藝方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案:在常規(guī)氣體鉆井工藝基礎(chǔ)上，將固體泡沫加入到增壓氣體中，所述固體泡沫為具有較強(qiáng)吸水性的輕質(zhì)固體顆粒材料。
[0007]所述方法中還包括使用回收系統(tǒng)對固體泡沫進(jìn)行回收處理。
[0008]固體泡沫加入到增壓氣體是通過輔料添加裝置加入高壓充氣管線內(nèi)，輔料添加裝置帶有計(jì)量器；所述回收系統(tǒng)是由排砂池、清洗池、脫水裝置及烘干裝置組成。所述清洗池內(nèi)設(shè)有攪拌器。
[0009]所述回收系統(tǒng)進(jìn)行回收處理步驟包括:(I)返回地面固體泡沫均排放到充水的排砂池內(nèi)，初步分離固體泡沫與巖屑；(2)初步分離的固體泡沫進(jìn)入清洗池，在機(jī)械攪拌作用下，進(jìn)一步分離附著于固體泡沫的巖屑；(3)經(jīng)過清洗池清洗后的固體泡沫進(jìn)入脫水裝置脫水；(4)脫水后的固體泡沫進(jìn)入烘干裝置烘干。
[0010]借助于本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)下述有益效果:
(I)固體泡沫用量少、回收方便、設(shè)備工藝簡單，綜合成本低； (2)解決了氣體鉆井?dāng)y水能力不足的問題；
(3 )拓寬了氣體鉆井應(yīng)用范圍，為鉆井工程提速提效提供了新的方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的固體泡沫鉆井方法具體應(yīng)用的布置示意圖。
[0012]圖中，1.氣體鉆井井場設(shè)備，2.輔添加裝置，3.排砂池，4.清洗池，5.脫水裝置，6.烘干裝置；
圖2是本發(fā)明的固體泡沫鉆井方法具體流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]現(xiàn)結(jié)合圖1、圖2對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。固體泡沫鉆井方法主要是:通過氣體鉆井的氣流將具有較強(qiáng)吸水性的固體泡沫(如淀粉接枝丙烯酸鹽聚合物或丙烯酰胺共聚物)攜入井底，固體泡沫在井筒內(nèi)吸水后，由氣體攜帶返回地面，通過清洗、脫水及烘干，使該固體泡沫能夠重復(fù)利用。
[0014]固體泡沫鉆井方法現(xiàn)場布置如圖1所示，相對于常規(guī)氣體鉆井，該工藝需在增加氣體的管線后側(cè)增加輔添加裝置2，并在排砂池3附近增加清洗池4、脫水裝置5和烘干裝置6。
[0015]固體泡沫鉆井工藝流程如圖2所示。
[0016]根據(jù)本發(fā)明固體泡沫鉆井方法，包括以下步驟:
(1)將氣體增壓后注入到井內(nèi)，并開始鉆進(jìn)；
(2)通過輔料添加裝置將固體泡沫加入增壓氣體中；
(3)固體泡沫隨增壓氣體入井，并吸附地層水；
(4)吸水固體泡沫通過環(huán)空返回地面；
(5 )用回收系統(tǒng)將固體泡沫回收利用。
[0017]所述的固體泡沫鉆井工藝方法，需在在常規(guī)氣體鉆井設(shè)備I基礎(chǔ)上，增加輔料添加裝置2、清洗池3、脫水裝置4及烘干裝置5。
[0018]在所述步驟(2)中，所選用的固體泡沫為具有較強(qiáng)吸水性的輕質(zhì)固體顆粒材料，而且輔料添加裝置2能夠控制固體泡沫添加量。
[0019]在所述步驟(4)中，返回地面的巖屑、吸水固體泡沫均排放到排砂池內(nèi)。
[0020]在所述步驟(5)中，固體泡沫回收系由排砂池、清洗池3、脫水裝置4及烘干裝置5組成。
[0021]所述排砂池應(yīng)充滿一定的水，使吸水固體泡沫漂浮于水面。
[0022]所述清洗池內(nèi)裝有清水及機(jī)械攪拌器，除去附作于吸水固體泡沫中的巖屑。
[0023]所述脫水裝置4烘干裝置5除去吸水固體泡沫中的水，使固體泡沫可重復(fù)利用。
[0024]具體應(yīng)用時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)地層出水量已經(jīng)達(dá)到無法采用氣體實(shí)現(xiàn)攜水時(shí)，根據(jù)地層出水量選擇所需吸水性固體泡沫并優(yōu)化材料參數(shù)，例如材料粒徑大小、加入量，所選固體應(yīng)滿足以下述幾點(diǎn)要求:(1)固體泡沫吸水后表面強(qiáng)度良好，避免發(fā)生固體泡沫吸水后附作于井壁或鉆具上，造成井下風(fēng)險(xiǎn)；(2)固體泡沫的吸水后膨脹不易過大，避免吸水后膨脹體積過大；(3)固體泡沫的粒徑不易過大，避免堵塞鉆具；(4)固體泡沫的選擇應(yīng)與地層水相配伍，以提高其吸水速度；(5)固體泡沫加入量應(yīng)與地層出水量、材料的吸水能力相配套。
[0025]固體泡沫通過輔料添加裝置2加入高壓充氣管線，并隨管線氣流進(jìn)入井筒，其中輔料添加裝置2具有調(diào)節(jié)加入量功能，以便隨時(shí)根據(jù)地層出水量的情況調(diào)節(jié)固體泡沫加入量。
[0026]固體泡沫通過鉆頭進(jìn)入井筒內(nèi)，吸附地層水，由高速氣流攜帶出到井口，如果要停止注氣(如接單根時(shí)),應(yīng)先停止加入固體泡沫,并注氣循環(huán)一定時(shí)間，以防止大量吸水后的固體泡沫停滯于井筒內(nèi)，造成井下風(fēng)險(xiǎn)。
[0027]吸水固體泡沫隨氣流排入排砂池，氣體將排放或燃燒，充有一定量水的排砂池將固體泡沫懸浮于表面，采用人工或機(jī)械方法將其打撈，并投入清洗池4中清洗。為提高清洗效率，可以在清洗池4中增加機(jī)械攪拌裝置。清洗后，將吸水固體泡沫倒入脫水裝置5中脫水，最后在烘干裝置6中烘干，固體泡沫恢復(fù)其吸水性，重復(fù)利用，降低成本，保護(hù)環(huán)境。
【權(quán)利要求】
1.固體泡沫鉆井方法，其特征在于:在常規(guī)氣體鉆井工藝基礎(chǔ)上，將固體泡沫加入到 增壓氣體中，所述固體泡沫為具有較強(qiáng)吸水性的輕質(zhì)固體顆粒材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體泡沫鉆井方法，其特征在于:所述方法中還包括使用回 收系統(tǒng)對固體泡沫進(jìn)行回收處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體泡沫鉆井方法，其特征在于:固體泡沫加入到增壓氣體 是通過輔料添加裝置加入高壓充氣管線內(nèi)，輔料添加裝置帶有計(jì)量器，所述回收系統(tǒng)是由 排砂池、清洗池、脫水裝置及烘干裝置組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固體泡沫鉆井方法，其特征在于:所述清洗池內(nèi)設(shè)有攪拌器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固體泡沫鉆井方法，其特征在于:所述回收系統(tǒng)進(jìn)行回收處 理步驟包括:(1)返回地面固體泡沫均排放到充水的排砂池內(nèi)，初步分離固體泡沫與巖屑；(2)初步分離的固體泡沫進(jìn)入清洗池，在機(jī)械攪拌作用下，進(jìn)一步分離附著于固體泡沫 的巖屑；(3)經(jīng)過清洗池清洗后的固體泡沫進(jìn)入脫水裝置脫水；(4)脫水后的固體泡沫進(jìn)入烘干裝置烘干。
【文檔編號(hào)】E21B7/18GK103573184SQ201210273950
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月3日
【發(fā)明者】唐波, 馮光通, 唐洪林, 耿應(yīng)春, 劉新華, 牛洪波 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化集團(tuán)勝利石油管理局鉆井工藝研究院