[发明专利]一种处理气体钻井过程中地层出水的方法

说明书

技术领域

本发明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。

技术背景

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。

发明内容

本发明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。

本发明的目的就是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。

本发明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。

本发明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。

本发明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