[发明专利]固体泡沫钻井方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油和天然气钻井工艺技术，特别是一种配合气体钻井技术的固体泡沫钻井方法。

背景技术

由于气体钻井技术提高钻井速度明显，储层保护效果好，而且综合钻井成本低，因此在石油钻井工程中已得到了广泛应用，但气体的携水能力非常有限，一旦地层出水时，使气体钻井技术就难以发挥其技术优势，气体钻井技术应用受到极大的制约。为了提高气体钻井的携水性能，工程技术人员先后发展和应用了雾化、泡沫钻井技术，但雾化和泡沫的携水性能仍然不能完全解决地层出水问题，当地层出水量较大时，仍不得不转化为钻井液钻井。

一些固体材料的吸水性非常强，特别是随着固体材料科学技术的发展，某些合成固体材料吸水性量较强，其吸水量甚至可达到原来体积的成百上千倍，为解决气体钻井携水问题提供了一种新的方案：固体泡沫钻井工艺方法。其可行性主要体现于：

（1）具有较强吸水性的固体材料本身密度较低，吸水后其密度仍小于岩屑密度，气流将吸水后的固体材料携出井筒返回地面较为容易；

（2）一些吸水性固体材料吸水后是可以通过离心、烘干方法除去吸附水，材料可以重复利用，降低固体泡沫钻井工艺成本，具有较强的推广价值。

鉴于在很多油气田都可能钻遇水层，当前气体/雾化/泡沫钻井携水能力不足，亟需提供一种具有很大携水能力的气体钻井工艺方法。

发明内容

本发明的目的就是为解决气体钻井携水难的问题，提供一种利用固体材料吸附地层水的固体泡沫钻井工艺方法。

本发明的技术方案：在常规气体钻井工艺基础上，将固体泡沫加入到增压气体中，所述固体泡沫为具有较强吸水性的轻质固体颗粒材料。

所述方法中还包括使用回收系统对固体泡沫进行回收处理。

固体泡沫加入到增压气体是通过辅料添加装置加入高压充气管线内，辅料添加装置带有计量器；所述回收系统是由排砂池、清洗池、脱水装置及烘干装置组成。所述清洗池内设有搅拌器。

所述回收系统进行回收处理步骤包括：（1）返回地面固体泡沫均排放到充水的排砂池内，初步分离固体泡沫与岩屑；（2）初步分离的固体泡沫进入清洗池，在机械搅拌作用下，进一步分离附着于固体泡沫的岩屑；（3）经过清洗池清洗后的固体泡沫进入脱水装置脱水；（4）脱水后的固体泡沫进入烘干装置烘干。

借助于本发明，能够实现下述有益效果：

（1）固体泡沫用量少、回收方便、设备工艺简单，综合成本低；

（2）解决了气体钻井携水能力不足的问题； 

（3）拓宽了气体钻井应用范围，为钻井工程提速提效提供了新的方法。

附图说明

图1 是本发明的固体泡沫钻井方法具体应用的布置示意图。

图中，1.气体钻井井场设备，2.辅添加装置，3.排砂池，4.清洗池，5.脱水装置，6. 烘干装置；

图2  是本发明的固体泡沫钻井方法具体流程示意图。

具体实施方式

现结合图1、图2对本发明做进一步的描述。固体泡沫钻井方法主要是：通过气体钻井的气流将具有较强吸水性的固体泡沫（如淀粉接枝丙烯酸盐聚合物或丙烯酰胺共聚物）携入井底，固体泡沫在井筒内吸水后，由气体携带返回地面，通过清洗、脱水及烘干，使该固体泡沫能够重复利用。

固体泡沫钻井方法现场布置如图1所示，相对于常规气体钻井，该工艺需在增加气体的管线后侧增加辅添加装置2，并在排砂池3附近增加清洗池4、脱水装置5和烘干装置6。

固体泡沫钻井工艺流程如图2所示。

根据本发明固体泡沫钻井方法，包括以下步骤：

（1）将气体增压后注入到井内，并开始钻进；

（2）通过辅料添加装置将固体泡沫加入增压气体中；

（3）固体泡沫随增压气体入井，并吸附地层水；

（4）吸水固体泡沫通过环空返回地面；

（5）用回收系统将固体泡沫回收利用。

所述的固体泡沫钻井工艺方法，需在在常规气体钻井设备1基础上，增加辅料添加装置2、清洗池3、脱水装置4及烘干装置5。

在所述步骤（2）中，所选用的固体泡沫为具有较强吸水性的轻质固体颗粒材料，而且辅料添加装置2能够控制固体泡沫添加量。

在所述步骤（4）中，返回地面的岩屑、吸水固体泡沫均排放到排砂池内。

在所述步骤（5）中，固体泡沫回收系由排砂池、清洗池3、脱水装置4及烘干装置5组成。

所述排砂池应充满一定的水，使吸水固体泡沫漂浮于水面。