欠平衡钻井技术的发展研究_冯永兵
欠平衡钻井技术的发展与展望
欠平衡钻井技术的发展与展望摘要：欠平衡钻井是国际上90 年代初再次兴起的提高勘探开发效益的钻井新技术。
近几年我国来在油、气田勘探开发方面已进行了大量技术研究和现场试验，并取得了显著的成果。
欠平衡钻井的相关理论和技术研究已经成为钻井工作者的一个研究热点。
一、欠平衡钻井的概况欠平衡钻井是指钻井过程中钻井液液柱压力低于地层孔隙压力，允许地层流体流入井眼、循环出并在地面得到有效控制的一种钻井方式。
欠平衡钻井具有能提高硬地层的机械钻速，减少循环漏失和压差卡钻等优点，从而获得发展。
推动欠平衡钻井技术的发展，其主要原因是减少和防止水平井钻井中钻井液对地层的损害。
早期的欠平衡钻井所采用的循环介质为空气，后来相继发展了用氮气、天然气、雾、泡沫或空气的轻质低密度钻井液的欠平衡钻井技术，主要用于钻低压地层。
随着欠平衡钻井技术进一步成熟及井控设备的发展，又发展了用液体钻井液对高压地层进行欠平衡钻井的技术等。
二、欠平衡钻井的基本分类常规的钻井属于过平衡钻井，钻井液压力大于地层流体压力，小于地层破裂压力。
这样做主要是防止井喷。
欠平衡钻井时，钻井液压力略小于底层流体压力，仍小于地层破裂压力。
这样能及早发现油气藏。
1.欠平衡钻井系列分为①气体钻井，包括空气、天然气和氮气钻井，密度适用范围0～0.02克/立方厘米；②雾化钻井，密度适用范围0.02～0.07克/立方厘米；③泡沫钻井液钻井，包括稳定和不稳定泡沫钻井，密度适用范围O.07～0.60克/立方厘米；④充气钻井液钻井，包括通过立管注气和井下注气两种方式。
井下注气技术是通过寄生管、同心管、钻柱和连续油管等在钻进的同时往井下的钻井液中注空气、天然气、氮气。
其密度适用范围为0.7～O.9克/立方厘米，是应用广泛的一种欠平衡钻井方法；⑤水或卤水钻井液钻井，密度适用范围1～1.30克/立方厘米；⑥油包水或水包油钻井液钻井，密度适用范围为0.8～1.02克/立方厘米。
2.欠平衡钻井技术按工艺分类可分为两种流钻（flow drilling）是指使用普通钻井液的欠平衡钻井；人工诱导欠平衡钻井是指由于地层压力太低，必须采用特殊的钻井液和工艺才能建立欠平衡。
浅谈欠平衡钻井技术的发展
２ ）欠平衡钻井模型会更加完善 ， 计算结果将更切合实际。 ３ ）欠平衡钻井技术 中与套管钻井相结合 的技术也逐渐完善。 ４）最终会慢慢推广和应用关 于空气钻井 、泡沫钻井、雾化钻井等
技术 。
改进 的欠平衡钻井技术将更安全 、 简便和适用。而且这项技术的发 展对于发现低孔低渗储层油气 、保护油气层 、提高钻井速度有非常重要 的意义 ， 最终在低压低渗油 田和老油田将被广泛应用 。 ５ 结论 就 目前而言 ，我 国在油气资源勘探开发方面要面对开发中后期老油 气 田的改造开发 的问题 ，稠油 、致密气层 等非常规油气 资源的开发问 题 ，低压 、低渗 、低产能油气资源开发的问题 ，还有复杂储层物性和复 杂地质条件油气资源开发的问题 以及世界石油市场竞争 的挑战。所以， 我国２ 世纪油气资源开发中欠平衡钻井技术将是不可或缺的主干技术之 ｌ
术 、工 艺和 装备 逐 步迈 进 。
４ 欠平 衡钻井 的发 展趋 势
】 由于工具逐步的改进 ， 平衡钻井技术将要得到更为广泛的应 ） 欠
用。
７ 常规钻井液钻井 （ ） 采用密度减轻剂） ，密度适用范围大于０ 克位 方 ． ９
厘米；
８ 泥浆帽钻井 ，国外称之为浮动泥浆钻井 ，用于钻地层较深的高压 ） 裂缝层或高含硫化氢的气层。
术。
１２ 欠 平 衡钻 井分 类 ．
１）气 体钻 井 ，包 括空 气 、天 然气 和氮 气钻 井 ，密 度适 用 范 围
０～ ．２ 位 方厘 米 ； ０ｏ克
２） 雾化钻井，密度适用范围０ ２— ． 克位 方厘米 ； ． ００ ０ ７ ３）泡 沫 钻 井 液 钻井 ，包括 稳 定 和不 稳 定 泡 沫 钻 井 ，密 度 适 用 范 围 Ｏ０ ０６克 ， 厘 米 ； ． ７～ ． ０ 立方 ４）充气钻井液钻井 ，包括通过立管注气和井下注气两种方式 。井下 注气技术是通过寄生管、同心管 、钻柱和连续油管等在钻进 的同时往井 下的钻井液中注空气 、天然气 、氮气 。其密度适用范围为０ — ． ． ０ 克位 ７ ９ 方厘米，是应用广泛的一种欠平衡钻井方法 ； ５）水或 卤水钻井液钻井 ，密度适用范围】 ３ 克位 方厘米 ； ～１ Ｏ ６）油包水或水包油钻井液钻井 ，密度适用范 围为０８ ． 克／ ．～１ ２ ６方 ０
欠平衡钻井的应用条件与装备技术进展
欠平衡钻井的应用条件与装备技术进展【摘要】欠平衡钻井是一种在井下压力维持高于地层压力的钻井技术，通过控制井底压力大于井口压力来避免井漏和井喷。
本文首先介绍了欠平衡钻井的基本原理，包括其优点和适用条件。
接着详细分析了欠平衡钻井的应用条件，探讨了在不同地质条件下的适用性和效果。
随后对欠平衡钻井的装备技术进行了深入解析，包括各种新型设备的应用和发展趋势。
文章还探讨了欠平衡钻井在油田开发中的作用，总结了其对提高钻井效率和降低成本的重要性。
展望了欠平衡钻井的应用前景，指出了技术挑战和未来发展方向。
欠平衡钻井技术的不断创新和发展将为油田开发带来更多的机遇和挑战。
【关键词】欠平衡钻井、应用条件、装备技术、油田开发、作用、发展趋势、应用前景、技术挑战、未来发展方向1. 引言1.1 欠平衡钻井的应用条件与装备技术进展在油田勘探与开发过程中，欠平衡钻井可以有效地提高钻井效率、降低钻井风险、确保油井稳定生产，因此备受业内关注。
欠平衡钻井并非适用于所有情况，其应用条件需要综合考虑油藏性质、地层条件、钻井井底情况等因素。
针对欠平衡钻井的装备技术也在不断创新发展，包括钻井液系统、气体循环系统、钻井工具等，以提高钻井作业的效率和安全性。
欠平衡钻井技术的不断进步将进一步推动油田开发的发展，并在未来取得更广泛的应用和推广。
2. 正文2.1 欠平衡钻井的基本原理欠平衡钻井是一种通过在井内维持一定的压力差，使井内压力低于地层压力的钻井技术。
其基本原理是利用气体、液体或泡沫等轻质钻井液替代传统的重质钻井液，以减少钻井工艺中产生的地层损害和环境污染。
在欠平衡钻井过程中，钻井液通过钻头进入井底，将岩层中的地层水和气体排出井面，有效地减少了钻井液对地层的侵蚀和封堵作用。
通过欠平衡钻井，能够有效地提高钻井速度，降低井眼固定、掉漏等钻井事故的风险，减少井壁塌陷和阻塞等问题，提高钻井质量和效率。
欠平衡钻井还可以实现减少环境污染、节约能源、提高油气开采率等多种经济和环保效益。
“欠平衡钻井井筒多相流动规律研究”获2003年度教育部提名国家科学技术奖
“欠平衡钻井井筒多相流动规律研究”获2003年度教育部提
名国家科学技术奖
焦念友
【期刊名称】《石油大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】2004(28)2
【总页数】1页(P19-19)
【关键词】“欠平衡钻井井筒多相流动规律研究”;2003年;空隙率波;流动湍流度;平均含气率
【作者】焦念友
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TE242
【相关文献】
1.欠平衡钻井井筒多相流技术研究 [J], 代锋;孙凯;厉爽;江川;陈亚妮
2.王代树教授等20余年潜心研究中药抑癌制剂紫龙金获教育部提名国家科学技术
奖 [J],
3.2018年度国家科学技术奖揭晓自然资源部提名的7个项目获自然科学奖二等奖、科学技术进步奖二等奖 [J], 王少勇;
4.“欠平衡钻井井筒多相流动规律研究”通过鉴定 [J], 焦念友
5.“铁路提速线路强化技术及其理论基础与工程实践”获2003年度教育部提名国家科学技术奖——科技进步一等奖 [J],
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欠平衡压力钻井技术研究的开题报告
欠平衡压力钻井技术研究的开题报告一、选题的背景随着石油工业的高速发展，越来越多的油气资源被开发出来，而钻井技术是开采油气资源的主要工具之一。
传统的钻井技术往往存在着工作效率低、钻头易损坏等问题，因此需要不断地进行技术创新和研究。
其中，欠平衡压力钻井技术成为当前石油工业发展的重要趋势之一。
欠平衡压力钻井技术是在钻井时通过减小钻井液压力，使钻头下方的井眼形成低于地层压力的欠平衡压力，使钻井液不进入地层中，从而减少井筒侵入的损害和滞留。
因此，这种钻井技术可以有效地提高钻井效率，减少成本，并保护地层。
二、研究的目的欠平衡压力钻井技术的研究旨在通过改善传统钻井技术中存在的一些问题，来提高钻井效率、降低成本和保护地层。
具体目的如下：1. 研究欠平衡压力钻井技术的原理，了解它的优点、局限性和适用范围。
2. 分析欠平衡压力钻井技术中的关键技术和难点以及它们的解决方案，为钻井的实施提供支持。
3. 研究欠平衡压力钻井技术在不同工况下的操作方法和参数选择，以提高钻井效率。
四、研究的方法根据研究的目的，本研究将采取以下方法：1.文献研究法：通过查阅大量的文献资料，分析和总结欠平衡压力钻井技术的研究现状、进展和应用情况。
2.现场实验法：通过实际的钻井操作，收集数据，并对相关数据进行分析。
同时，通过现场实验来验证欠平衡压力钻井技术的实用价值。
3.数值模拟法：使用数值模拟软件，模拟欠平衡压力钻井技术的钻井参数，并对其进行分析和优化。
五、研究的意义随着油气资源的日益紧缺，钻井技术的效率和成本已成为石油工业发展的关键问题之一。
欠平衡压力钻井技术作为一种创新型的钻井技术，有望在一定程度上解决传统钻井技术中存在的一些问题。
研究欠平衡压力钻井技术的原理、关键技术以及操作方法，可以帮助我们更好地应用该技术，提高钻井效率，降低成本，同时保证地层的安全。
此外，还可以推动我国石油工业的发展，提升我国在这一领域的技术水平。
浅析欠平衡钻井技术的研究现状及发展趋势
部分 油 田储层 已进 入低 压 、低 渗储 层 、衰竭储 层 、难采储 层 ，就 国内而 言 ，
难 动 用 的储量 就 高达 ６ Ｏ多亿 吨 。 与此 同 时，各 油 田钻井 过 程 中处理 井漏 、 且 成为 钻 井成 本 居高 不 下 的主 要 因素 。 也 因处 理上 述 复杂 情 况 导致 钻 井速
１ ３ 篓 一
中国化 Ｉ ： 贸易 Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ Ｔ ｒ ａ ｄ ｅ
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浅析 欠平衡钻井技 术的研 究现状及发展趋 势
任建新
胜 利油 田渤海 钻井 总公 司
摘要 ：随 着全 球石 油工 业 的飞速 发展 ， 陆上石 油钻 采面 临 的压力 不 断攀 升 ：一方 面 ，油气
井 斜 、卡 钻、 出水 、井 壁 坍 塌 等井 下 复 杂情 况 不 但 占去大 量 钻 井 时间 ，而 套 比较 系统 、科 学 的充 气 欠平 衡 钻 井 、泡 沫欠 平 衡钻 井 、 气体 欠 平衡 钻井 度 慢 、 周 期长 、成 本 高 ，对 勘探 开 发 造 成严 重 的瓶 颈 制约 。欠平 衡 钻井 技 气 体 钻井 液 ４种 欠平 衡 钻井 方 式 ，可 用 于直 井 和 定 向井 欠 平衡 多 相流 动 水 术 以其 独特 的 优 势一 举解 决 了 上述 地 质 和工 程 两 大难 题 ，成 为各 大 钻井 公 力 设计 和 计算 。该 软件 经过 大港 等 ５ 个油田 ｌ ３口井 的数 据验 证 ，满 足 了工 司的 “ 新宠 。本文 分析 了钻 井技 术 的研 究现状 及 发展趋 势 ，望 大 家参考 。
气体钻井 ９ ４口， 国 内各 油 气 田 ２ ０ ０ ７年 完 成欠 平 衡 钻井 １ ５ ５口， 其 中气 体
欠平衡水平井钻井技术
欠平衡水平井钻井技术1 前言近年来，随着钻井技术水平的提高和应用范围的拓展，欠平衡钻井工艺和水平井钻井技术在国际石油钻井市场上得已迅速发展。
众所周知，两种钻井技术在提高采收率、节约钻井成本和保护油气藏等方面各自具有显著的优势，许多石油公司、钻井公司及服务公司都在寻求降低勘探开发费用、提高经济效益的方法和途径，以降低钻井成本和提高采收率为目的欠平衡水平井钻井技术恰恰满足了这方面的要求。
水平井钻井技术可以使井眼与油藏有更充分的接触，提高单井产量；欠平衡钻井技术能够有效地发现和保护油气层。
这两项技术结合，将会更有利于发现和开发油气资源，已经成为当今钻井行业的研究热门。
水平钻井和完井技术是二十世界80年代和90年代早期发展最成功的一种技术。
在水平钻井技术应用发展方面起巨大作用的一项关键技术是欠平衡钻井和完井技术，水平井欠平衡钻井是在钻井流体循环液柱压力低于地层孔隙压力状态下的钻井技术，也称有控状态下的“边喷边钻”工艺技术。
这就意味着可渗透性地层在节流管线未开时有流体流入，且当节流管线一经关闭时，可能存在井口压力。
水平井欠平衡钻井技术已在美国、加拿大和德国得以推广应用，并且取得了显著的经济效益。
在国内，由于测量手段和设备能力等因素的限制，在此之前该技术的现场应用尚不多见。
2 水平井欠平衡钻井技术的优势用欠平衡钻井技术钻水平井(这里应正确选择许可条件和候选条件)的优势很多。
(1) 有利于保护和发现油气层、提高单井产量欠平衡技术钻水平井的主要优势是减小或降低地层损害，获得更大的单井产量。
在常规钻井或过平衡钻井中，由于损害地层的钻井液在水平井地层中存在时间比直井存在时间长，因此地层损害对水平井的影响比直井大。
由于水平井的前半水平段与流体接触时间比后半水平段长，因而其地层损害也比后半水平段更为严重。
另外，在水平井中裸露于钻井液中的地层比直井也多，因而钻井液对水平井地层的损害的影响比直井大。
如无大量钻井液完井液滤失渗入地层，则可避免严重的地层伤害，因此在特定地层采用欠平衡技术进行钻井和完井可防止由于流体侵入而产生的地层损伤。
2000-2胜利油田欠平衡钻井技术
收稿日期:1999 06 24;改回日期:1999 09 20作者简介:孙荣华,1988年毕业于江汉石油学院开发系钻井工程专业。
现任胜利油田钻井工艺研究院钻井所工程师。
赵秀风,1988年毕业于江汉石油学院开发系采油工程专业,现任胜利油田钻井工艺研究院开发所工程师。
杲传良,1982年毕业于华东石油学院开发系钻井工程专业,高级工程师,现任胜利油田钻井工艺研究院总工程师。
电话:(0546)8797403钻井工艺胜利油田欠平衡钻井技术孙荣华1 张达2 赵秀风1 杲传良1(1 胜利石油管理局钻井工艺研究院,山东东营257017;2 中原油田管具工程一处,河南濮阳457331)摘 要 欠平衡钻井(U BD)是伴随着水平井、多底井而发展起来的先进钻井技术。
采用这项技术,可以有效地防止钻井过程中对产层的伤害,有利于保护油气层,提高钻速、降低成本,减少井漏及压差卡钻等复杂情况。
根据国内外现状、结合胜利油田具体情况,制定了一套包括常用井身结构及钻具组合、井控装置、欠平衡钻井施工要点为主要内容的胜利油田欠平衡钻井技术。
关键词 欠平衡钻井 工艺 钻具组合 施工方法 胜利油田中图分类号:TE 249 文献标识码:A 文章编号:1006 768X(2000)02 0005 03Underbalanced drilling technology in Shengli OilfieldSU N Rong-hua,ZHANG Da,ZHAO Xiu-feng,GAO Chuan-liang(Shengli Dr illing T echnology Resear ch I nstitute,Dongying 257017,China)Abstract :U nderbalanced drilling is an advanced technology accompanied w ith horizontal w ell technology and multilateral w ell technolog y.Adopting the technolog y can prevent from form ation dam -age effectively in drilling process,protect reservoir,increase penetration rate,decrease drilling cost,lost circulation and differential sticking.This article has discussed the underbalanced drilling technolog y about the bit sizes,BHA,well control equipment,and main points on operation of underbalanced drilling technology according to the specific situation in Shengli Oilfield.Key words:underbalanced drilling,process principle,bottom hole assembly,Shengli Oilfield1 欠平衡钻井工艺原理1 1 欠平衡钻井定义钻进过程中钻井液液柱压力低于产层压力,允许产层流体流入井眼,通过地面有效控制,将其循环到地面,进行有效分离的技术叫欠平衡钻井。
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欠平衡钻井技术的发展研究冯永兵1,孙 凯2,唐一元3,邹 春4(1.长庆油田分公司第三采气厂;2.西南石油大学;3.四川石油管理局川东钻探公司;4.中原油田分公司采油二厂) 摘 要:欠平衡钻井是国际上20世纪90年代初兴起的提高勘探开发效益的钻井新技术。
在打开油气层后,如果钻井参数、钻井方式、钻井液性能等选择不当,会对生产层造成不必要的损害。
通过研究欠平衡钻井的技术的优势,指出欠平衡钻井比常规钻井具有更显著的技术优势,表明欠平衡钻井对保护油气层是一种理想的钻井技术,对生产层的保护和开发具有重要现实意义。
关键词:欠平衡钻井;钻井参数;钻井方式;钻井液性能;储层损害;完井和测井引言欠平衡钻井指在钻井过程中钻井液柱压力低于地层压力、允许地层流体进入井筒,并可将其循环到地面的可控制的钻井技术,即:P mE<P p一般要求:P P-P mE= P, P=0.7～7MP a。
欠平衡钻井的主要作用及意义在于: 欠平衡钻井中,地层流体进人井筒,可为及时发现和准确评价油气层提供最直接的地质信息; 显著降低因钻井液固相与液相侵人对储层造成的伤害,有效地保护油气层; 钻井过程中负压差的存在,可消除在常规钻井过程中正压差的存在对井底岩屑造成的压持作用,从而大大提高机械钻速和钻头进尺,缩短钻井周期,并减少储层的浸泡时间,也有利于保护油气层; 减少井漏、压差卡钻等复杂情况的发生。
欠平衡钻井可分为两种类型:边喷边钻和人工诱导的欠平衡钻井。
所谓边喷边钻,一般是在地层压力系数大于1.10时,采用常规钻井液,用降低钻井液密度来实现欠平衡钻井;而人工诱导法欠平衡钻井,一般是在地层压力系数小于1.10、采用常规钻井液无法实现欠平衡钻井时而直接使用低密度流体(气雾、泡沫、空气、二氧化碳、天然气、氮气等)作循环介质,或往钻井液基液中注气等方法,实现欠平衡钻井。
1 国内外欠平衡钻井技术的发展方向欠平衡钻井技术是20世纪90年代在国际上成熟并迅速发展的一项钻井新技术(图1)。
欠平衡钻井分为:气体钻井、雾化钻井、泡沫钻井、充气钻井、淡水或卤水钻井液钻井、常规钻井液钻井和泥浆帽钻井。
在美国,欠平衡钻井技术被称为上游石油工业新技术,已经成为钻井技术发展热点,并越来越多地与水平井、多分支井及小井眼钻井技术相结合。
国外欠平衡钻井技术主要集中在井控、钻井液、程序设计、特殊工具等方面。
图1 世界采用欠平衡钻井技术增长趋势现在已有20多个国家应用欠平衡技术钻井,技术先进的国家包括美国、加拿大、英国、阿根廷、墨西哥等国。
这些欠平衡技术先进的国家,创造欠平衡条件采用的常用技术有:边喷边钻、泥浆帽钻井、立管气体注入、环空气体注人、连续油管钻井。
水、地层水、海水、淀粉水、柴油、原油都曾用做欠平衡钻井的循环工作介质。
散装或膜滤氮气、工业废气、空气、氮气和空气的混合气、天然气和空心玻璃球都作为减轻剂或发泡剂。
早在20世纪50年代,国内的四川油田就开始运用欠平衡钻井技术,但由于设备能力不足、地层出水等问题而放弃。
进入80年代以来,新疆石油管理局首先开展了泡沫钻井技术的研究与应用,于1984年在克拉玛依油田红-29井成功地进行了我国第一口泡沫钻井。
为了满足不同地层对欠平衡钻井的需要,随后又相继开发了空气钻井、雾化钻井、充气钻井和低密度泥浆钻井等欠平衡钻井技术。
目前全国各大石油院校及油田都在不同程度上开展了欠平衡钻井技术的研究和推广应用,并取得了显著的经济效益。
如大港油田于1998年采用欠平衡钻井技术在板桥地区的勘探上取得了重大突破,发现了亿吨级整装油气田。
四川油田从1999年～2002年间,从单15 2008年第11期 内蒙古石油化工收稿日期:2008-01-12作者简介:冯永兵,男,1984年生,助理工程师,长庆油田分公司第三采气厂。
一欠平衡钻井技术初步发展形成了欠平衡钻井、欠平衡取心、不压井起下钻、不压井测井、欠平衡完井等全过程欠平衡钻井完井配套技术,推动了国内欠平衡钻井技术的发展,实现了欠平衡钻井技术的重大突破。
就我国来说,特殊油气资源分布于全国各大油田,其储量占总探明储量的三分之一以上。
同时,还有相当一部分开发中、后期油田由于压力递减而进入低压油田范畴。
欠平衡钻井的主要技术特点适合开发这类油田。
因此,欠平衡钻井自身具有的技术优势与世界石油工业勘探开发形式的需求决定了欠平衡钻井技术必定具有广阔的应用前景。
2 欠平衡钻井的技术关键2.1 欠平衡钻井地质选井依据(1)地层孔隙压力、漏失压力、坍塌压力剖面和其他地质资料较清楚,而且满足欠平衡钻井裸眼井段地层一井眼系统的平衡条件:G l>G p>G e>G t式中:G l—地层漏失压力梯度,M Pa/m;G p—地层孔隙压力梯度,M Pa/m;G e—钻井液当量循环压力梯度,M Pa/m;G t—地层坍塌压力梯度,MP a/m。
(2)地层稳定性好,不易发生坍塌。
(3)储层H2S含量低于20m g/m3。
(4)对钻井完井作业伤害敏感,而且不能有效消除这种伤害的低压、低孔、低渗储层,特别是碎屑岩储层。
2.2 欠平衡合理欠压值确定最大欠压值引起的地层出气量Q必须满足四个条件的最小值: 不能大于液气分离器的最大液气分离能力; 总出气量引起的井口压力不能大于旋转防喷器的额定动密封压力的80%; 总出气量引起钻井液当量循环密度不能低于裸眼段坍塌压力当量密度的最小值; 总出气量引起的钻井液当量循环密度不能大于套管鞋附近的漏失压力当量密度。
2.3 相对稳定的井口回压控制技术当储层出气量增加,环空液柱压力降低,欠压值△p也增加。
出气量再增加,环空液柱压力再次降低。
因此,需要对井口施加回压,以保持相对稳定的欠压值。
保持立压值、钻井液体积相对稳定,可实现相对稳定的欠压值。
在现场操作中由于地层产出的油气是一个变量,因此井口回压应根据立管压力、钻井液总的体积实时调整。
若井口回压上升到接近旋转控制头的工作压力时应停止钻进,迅速关闭环形或半封闸板防喷器进行循环,待井口压力正常后,再恢复欠平衡钻进作业,否则适当提高欠平衡钻井液密度。
2.4 不压井起下井内管串(包括钻具、尾管和油管)工艺技术欠平衡钻井一旦停泵关井,其井口压力将产生增量,初期增量是循环压耗与动态欠压值之和,同时井口压力还会由于起钻液面下降而增加;后期由于气体密度差产生的滑脱气上升至井口,井口密闭,其压力值将接近地层压力,作业风险较大。
为了实现井口带压安全作业,采取以下工艺技术: 用不压井起下钻液动加压装置与国产旋转控制头配合使用可实现井口压力10.5M Pa条件下的带压起下钻作业; 起钻前,调节井筒钻井液密度,使得井口压力降至2～3M P a; 起钻过程中,利用水泥车向井简内及时补充与起出钻具相同体积的钻井液; 井口压力超过8MP a时,利用节流阀泄压至4～5M Pa,以消除密闭系统滑脱气产生过高的井口压力; 适当增加钻铤重量,尽量在钻铤段进行井口带压作业; 起钻时管柱悬重在30～50KN时,安装不压井起下钻液动加压装置; 进行井口带压作业,井口要安装双闸板、环形防喷器; 带压下油管其筛管长度应小于1. 2m,同时井口须安装座挂式油管头。
2.5 带压测井技术带压测井是在地层压力大于钻井液液柱压力状态下的一种测井方法。
由于井内钻井液液柱压力不能平衡地层压力,在井口存在井口套压,所以要求测井时井口密封,同时测井仪器如何入井和出井也与常规测井有所不同。
成功研制的带压测井的特殊工具,包括大直径电缆动密封控、大通径高压防喷管、大直径电缆防喷器、加重杆等,为带压测井的顺利施工提供了硬件条件。
2.6 欠平衡完井技术欠平衡钻井后若仍采用传统方法完井,压井、固井作业势必对产层造成巨大伤害,在有条件的情况下,采用欠平衡完井可以最大限度地保护油气层。
目前有两种可行的欠平衡完井方法: 不压井下油管先期裸眼完井。
该方法是对于岩性坚固稳定、裸眼段短且产层物性基本一致的油气层,先下油层套管到油气层顶部固井后,采用欠平衡钻井方式打开产层,钻至完钻井深采用不压井带压起钻和不压井带压下油管串作业后试油投产; 特殊衬管完井。
欠平衡钻井钻至完钻井深,用不压井带压作业下入套管后不注水泥,再带压下入油管传输射孔管串,射孔完井后试油投产。
该方法适合于井壁稳定性相对较低、不适于裸眼完成的井。
3 欠平衡钻井的技术挑战欠平衡钻井作为一种新型的钻井技术,在开发特殊油气资源方面有其自身优势;但随着勘探开发难度的增加和欠平衡钻井应用范围的拓展,它所面临的技术问题也越来越多,有些技术问题已经严重地制约着欠平衡钻井技术的进一步发展,主要表现在以下几个方面:3.1 钻井成本高16内蒙古石油化工 2008年第11期 钻井设备多,井场面积大,占地费用高; 钻机日租金高; 控流钻井通常采用含油钻井液,成本高; 采用注氮方式进行欠平衡钻井时,特别是在边远地区采用现场制氮设备制氮时,制氮设备的租金较高; 完井时若采用强行起下钻起下钻柱,导致钻井成本上升。
3.2 储层损害及储层选择储层伤害的方式是多种多样的,有外来流体(液相、固相)与地层不配伍而造成的储层伤害,也有因储层本身因受力平衡发生破坏而造成的储层伤害。
伤害的程度则随着储层特征的不同而有所不同。
在欠平衡钻井过程中,地层压力高于循环钻井液井底压力,所以在岩石表面不能形成泥饼,一旦在钻井和完井作业期间不能保持连续的欠平衡状态,无泥饼的井壁无法阻止液相和固相对地层的侵入,有更大的污染几率。
欠平衡钻井时,储层的损害形式主要表现为:气锁、水锁、裂缝闭合及因储层固相颗粒的移动而造成油气运移喉道的堵塞,有些损害可能是非常严重的和不可逆转的,特别是储层的裂缝闭合和固相颗粒的移动而造成的油气运移喉道的堵塞。
因此如何避免和减少欠平衡钻井对储层的损害,是欠平衡钻井所面临的主要问题之一。
另外,不是所有的储层都适合欠平衡钻井。
如高压和高渗透率相结合的地层、受压力束缚的地层、地层孔隙压力不确定或井壁稳定性差的地层、含有H2S或CO2的地层均不适合欠平衡钻井。
只有针对目标地层的油藏特性,精心制定欠平衡钻井计划,才能获得显著的经济效益。
3.3 钻井液的选择在进行欠平衡钻井作业时,选择适宜的钻井液是十分重要,为了达到欠平衡钻井的目的,其循环介质可以是气基流体、液基流体和气液多相混合流体。
选择钻井液时,应综合考虑储层、流体作业等方面的因素,主要包括储层压力、循环流体与地层流体的相容性、钻井基液与储层岩石之间的配伍性以及储层岩石湿润性等因素。
另外,还应考虑钻井基液本身的一些物理性能,比如粘度应较低、毒性低、无腐蚀性等等。
3.4 完井及测井常规的完井技术无法满足低压地层条件下的欠平衡完井以及现有的测井设备和仪器都无法在气基流体中完成全套测井任务,造成了欠平衡测井技术基本上的空白和欠平衡条件下的测井、下套管或下尾管、注水泥等完井工艺难以实现。