1999-5欠平衡泡沫钻井技术
《欠平衡钻井技术》课件
旋转头
01
旋转头是欠平衡钻井技术的核 心设备之一，其主要作用是提 供旋转动力，使钻头能够顺利 地钻进地层。
02
旋转头的旋转速度和旋转方向 可以通过控制系统进行调节， 以满足不同地层和钻井工艺的 需求。
03
旋转头的材质和加工精度对其 使用寿命和钻井效率有很大影 响，因此需要选择优质的材料 和先进的加工工艺。
非常规能源开发
在页岩气、煤层气等非常规能源开发中，欠平衡钻井 技术将有助于提高单井产量和降低开发成本。
地热能开发
在地热能开发中，欠平衡钻井技术将有助于提高地热 资源的利用率和减少环境污染。
对行业的影响与变革
推动行业技术创新
欠平衡钻井技术的发展将推动油气勘探和开发技术的进步 ，促进相关行业的技术创新。
分离器
分离器的主要作用是分离钻 井液中的气体和液体，保证 钻井液的密度和粘度符合钻
井要求。
分离器的分离效果直接影响 钻井液的性能和循环系统的 效率，因此需要选择高效的 分离器并定期进行维护和清
洗。
分离器的结构、材料和加工 工艺也会影响其分离效果和 使用寿命，因此需要综合考 虑各种因素进行设计和选型 。
欠平衡钻井技术通过控制井筒压力，减少了对钻井液的需求，从而降低了钻井 时间和成本。
提高钻速和进尺
由于减小了钻头与岩石之间的摩擦力，欠平衡钻井技术能够提高钻速和进尺， 缩短了钻井周期。
保护油气层
减少对地层的损害
欠平衡钻井技术通过维持较低的井筒压力，减小了对地层的压力，从而减少了地 层损害和油气层污染的可能性。
安全性和效率。
高压油气藏勘探
高压油气藏勘探是欠平衡钻井技术的又一应用场景。
高压油气藏具有高地层压力、高温度、高盐度等特点，传统钻井方法难以 适应。
欠平衡压力钻井技术
二、欠平衡压力钻井的优越性及其不足
1、欠平衡压力钻井的优越性 ⑴有利于识别、评价和发现油气藏。钻进过程中井内钻井液柱的压力低于 地 层孔隙压力，允许地层流体进入井内，这有利于识别和准确评价油气藏。 ⑵有利于油气层保护，减轻地层伤害，提高油气井产能。对于低渗透油气 藏、 压力衰竭的油气藏，这一优势更为突出。 ⑶有利于提高机械钻速。欠平衡压力钻井与过平衡压力钻井相比，井底岩 石 更为破碎、容易脱离井底坑进入环空，消除了压持效应，保证井底的清洁，能 大 幅度提高机械钻速。同时减轻了钻头磨损，延长了钻头的使用寿命。 ⑷有利于减少或杜绝压差卡钻和井漏事故。由于井内液柱压力的降低，有 效 地减少了压差卡钻和压漏地层等井下复杂情况发生的可能性，大大地缩短了非 生 产时间，确保了钻井生产的安全。 ⑸有利于增加防喷能力，降低井喷失控的风险。在欠平衡钻井过程中，由 于
3、欠平衡条件的产生
欠平衡条件是指负压差，产生负压差的方法： (1)、用常规钻井液密度，边喷边钻 这种方法适用于孔隙压力较高的地层，用常规钻井液，使循环液 柱的压力低于地层孔隙压力，自然处于欠平衡状态。 (2)、注气法 向钻井液基液中注入一种或多种非凝气，以降低钻井液基液密度。 非凝气的选择应以安全和经济为原则。 (3)、采用低密度钻井液 低密度钻井流体有:空气流体、雾流体、泡沫流体、充气流体分别 对应着四种不同的欠平衡钻井方式：空气钻井、雾化钻井、泡沫钻井、 充气钻井（课本218-220页）
C.欠平衡压力钻井井控所遵循的 原则
（1）在钻进过程中要保证地层流体 的流动状态； （2）当井发生轻微的循环漏失时要 继续保持钻进； （3）在欠平衡流体循环过程中要保 持泥浆池液面的恒定。
D.欠平衡压力钻井的井控的专用 设备 旋转防喷器 + 常规防喷器组
欠平衡钻井技术
欠平衡钻井技术平衡钻井技术是一种在高压油气井钻井中常用的一种技术。
由于油气井的井压较高，常规的钻井技术容易造成井喷事故。
而平衡钻井技术通过调整钻井液的密度和井口压力相等，以避免井喷事故的发生。
下面将详细介绍平衡钻井技术的原理和技术要点。
平衡钻井技术的原理是通过调整钻井液的密度，使其与油气井井口压力相等，达到井底压力和井口压力平衡的状态。
这样可以有效地控制油气井井底的压力，避免井喷事故的发生。
平衡钻井技术还可以降低钻井液对井下地层的侵入压力，减少地层的损害，保证井壁稳定。
平衡钻井技术的关键是通过调整钻井液的密度来达到井底压力和井口压力平衡。
在钻井过程中，钻井液的密度需要根据井底压力来进行调整。
当井底压力高于井口压力时，需要增加钻井液的密度，以增加井下压力。
当井底压力低于井口压力时，需要减少钻井液的密度，以降低井下压力。
通过不断调整钻井液的密度，达到井底压力和井口压力平衡的目标。
在平衡钻井技术中，需要注意以下几个技术要点。
需要选择合适的钻井液来进行平衡钻井。
常用的钻井液有水基钻井液、油基钻井液和气浮钻井液等。
不同的钻井液有不同的特点和适用范围，需要根据实际情况选择合适的钻井液。
需要根据井底压力和井口压力的差别来调整钻井液的密度。
通常情况下，钻井液的密度增加一克/立方厘米可以增加200千帕的井下压力。
需要通过实时监测和控制钻井液的密度来维持井底压力和井口压力的平衡。
可以通过测量钻井液的密度、循环压力和井口压力等参数来实时监测井底压力的变化，及时调整钻井液的密度。
欠平衡钻井(UBD)技术
目录 1. 绪论 ……………………………………………………………………………………… 2. 欠平衡钻井的基本介绍 ……………………………………………………………… . 2 .1 . 欠 平 衡 钻 井 的 概 念 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2.2 欠平衡钻井的技术优势及局限性……………………………………………… 2 .2 .1 对 油藏 的 优点 … … … … …… … … … … …… … … … … …… … … … … . 2.2.2钻井作业的优点………………………………………………………. 2.2.3局限性…………………………………………………………………. 2.3 欠平衡钻井的技术特征、要点和关键技术…………………………………… 2 . 3 .1 欠 平 衡 钻 井 的 技 术 特 点 … … … … … … … … … … … … … … … … … … . . 2.3.2欠平衡钻井的技术要点………………………………………………….. 2.3.3欠平衡钻井的关键技术………………………………………………. 2.3.4欠平衡钻井中应注意的问题…………………………………………….. 3. 欠平衡钻井的设备及设计 …………………………………………………………… . 3 .1 欠 平 衡 钻 井 的 主 要 设 备 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . 3 .1.1 常 规 钻 井 液 进 行 欠 平 衡 钻 井 主 要 设 备 … … … … … … … … … … … … … . 3.2 欠平衡钻井方式……………………………………………………………….
欠平衡钻井技术
欠平衡钻井技术
欠平衡钻井技术（Underbalanced drilling，简称UBD）是一种在井口维持地层压力低于井口压力的钻井方法。
该方法主要是通过减小钻井液密度或增加气体（氮气、天然气或压缩空气）注入到井内，以降低井底压力，使钻井过程中地层压井的现象得到控制。
欠平衡钻井技术的主要优势在于可以减少地层崩塌、井击、井喷等危险情况的发生，并且可以提高钻井速度和孔隙渗透率，从而减少钻井成本。
与常规钻井技术相比，欠平衡钻井技术可以更好地保持储层中的原始压力和流体性质，从而更好地评估储层的产能。
欠平衡钻井技术的应用范围广泛，适用于不同类型的油气井，包括深水井、高温高压井、气井、油藏难以气窜的井等。
在深水井中，欠平衡钻井技术可以减少水合物的形成并提高钻井速度。
在高温高压井中，欠平衡钻井技术可以减少井口附近的孔隙压力差，降低井喷和井击的风险。
欠平衡钻井技术的关键是控制井底压力和钻井液流量。
为了确保井底压力低于井口压力，需要通过控制钻头旋转速度、注入气体的流量和钻井液的密度来实现。
通常会使用特殊的测量设备和控制系统来监测井底压力和流量，以确保钻井过程的安全和有效。
但是欠平衡钻井技术也存在一些挑战和风险。
一方面，由于井底压力低于井口压力，有可能导致井喷和井击的发生。
由于钻井液密度较低，可能会导致钻井液中的固体颗粒无法有效地将井底产能传递到井口。
在实施欠平衡钻井技术时，需要对目标油气井的地层进行详细的分析和评估，选择合适的钻井液和气体注入方案，并严格控制钻井液和气体的流量和压力，以确保钻井过程的安全和顺利。
欠平衡钻井技术
欠平衡钻井技术
欠平衡钻井技术是一种在井底压力小于地层压力的情况下进行钻井的技术。
相比于常规平衡钻井技术，欠平衡钻井技术能够降低钻井过程中的井漏风险，并提高钻井效率。
欠平衡钻井技术的主要原理是利用人工创造的压差，使井底压力低于地层压力。
这种压差可以通过以下几种方法来实现：
1. 人工气体注入：在井底通过注入气体，如氮气或天然气，在井中形成气垫，降低井底压力，以实现欠平衡状态。
2. 全液体钻井：用轻质液体，如泡沫、泡沫水或汽液混合物，替代常规的钻井液来钻井。
这种液体的密度较低，能够降低井底压力。
3. 降低泥浆密度：通过减少钻井液中浆体材料的比重，使泥浆的密度降低，从而实现欠平衡。
欠平衡钻井技术的优势主要表现在以下几个方面：
1. 降低井漏风险：由于井底压力较低，井壁与地层之间的压差减小了，从而降低了地层的损害和井漏的风险。
2. 提高钻井效率：由于井底压力较低，钻进速度可以提高。
而且，欠平衡钻井中通常使用轻质液体进行钻井，减少了下钻时间和井深对泥浆密度所需的调整，进一步提高了钻井效率。
3. 可用于水平井和高井深：常规平衡钻井技术在水平井和高井深情况下的施工难度较大。
而欠平衡钻井技术由于井底压力较低，可以有效降低水平井和高井深情况下的井漏风险，减轻施工难度。
欠平衡钻井技术在实际应用中也存在一些问题和挑战。
欠平衡钻井技术的设计和操作要求高，需要充分了解地层特点和井漏风险，合理选择施工参数。
由于钻井过程中井底压力低于地层压力，地层中的气体和油可能会通过井眼进入井筒，需要采取相应的措施进行处理和处理。
欠平衡钻井技术
欠平衡钻井技术欠平衡钻井技术是一种在井筒内使压力低于地层压力的钻井技术。
相较于正平衡钻井技术，欠平衡钻井技术能够降低钻井过程中的井下事故风险，提高钻井速度和效率，适用于复杂地质条件下的钻井作业。
欠平衡钻井技术的原理是通过控制钻井液循环系统中的泵入流量，使井筒内部维持一个压力低于地层压力的状态。
这样可以减少地层破裂和井下沉积物堵塞的风险，从而提高钻井的安全性和效率。
欠平衡钻井技术主要有以下几种常用的方法：1. MEG（气泡剂辅助）技术：在钻井液中添加气泡剂，通过气泡的膨胀和爆破，形成一定的气泡力量来降低钻井液的密度，从而降低井筒内部的压力。
2. 流体耦合技术：将高压气体以流体耦合的方式注入套管与井筒之间的缝隙中，使套管外形成一个低压区域，从而降低井筒内的压力。
3. 膨胀管道技术：通过选用膨胀管道，使钻井液在膨胀管道内压力降低，然后再进入井底，形成平衡钻井管道，实现钻井液外泄来降低井筒内压力。
欠平衡钻井技术的应用范围比较广泛。
在高压气藏和高渗透油藏等特殊地质条件下，这种技术可以减少地层损伤和泥浆污染，保护地层储集能力。
在气体钻井和高温、高硫、高压等腐蚀井下环境条件下，欠平衡钻井技术可以提高钻井的安全性和效率。
欠平衡钻井技术还可以应用于水平井、大角度井和深水井等特殊钻井作业中。
不过，欠平衡钻井技术也存在一些问题和挑战。
由于钻井液密度的控制比较困难，需要选择合适的钻井液体系和气泡剂，以确保欠平衡钻井的效果。
欠平衡钻井的安全性较差，井下系统会面临较大的压力差，需要加强井控措施和监测手段，避免井下事故的发生。
欠平衡钻井技术能够提高钻井的效率和安全性，在特殊地质条件下有着广泛的应用前景。
随着钻井工艺和技术的不断发展，欠平衡钻井技术将进一步完善和应用于实际生产中。
欠平衡钻井技术
欠平衡钻井技术
欠平衡钻井技术是一种常用的钻井方法，用于在井筒内部维持较低的压力。
它通过在钻头底部连续注入气体或液体来实现。
这种技术的主要目的是减少井底孔洞的损害并提高钻井效率。
欠平衡钻井技术的原理是在井口维持一个较高的压力，以便在井底产生一个较低的地层压力。
这种压力差可以有效地减少钻井液到穿透层的渗透压差，从而降低损伤地层的风险。
欠平衡钻井技术还可以通过控制地层渗流来减少井底的泥浆侵入，从而提高钻井速度。
欠平衡钻井技术有两种主要的方法：气体欠平衡钻井（UBD）和液体欠平衡钻井（LWD）。
气体欠平衡钻井是指通过向井底注入气体来降低地层压力，而液体欠平衡钻井是指通过向井底注入液体来实现。
这两种方法各有优缺点，选择应根据具体情况。
欠平衡钻井技术的应用非常广泛。
它可以用于突破复杂地层，如高渗透性、高泥浆侵入性和高井壁稳定性等条件下的困难地层。
它可以用于提高钻井速度和降低操作风险。
欠平衡钻井技术还可以用于井下作业，如井底测试、钻井液循环、产能测试和井壁修复等。
欠平衡钻井技术也存在一些挑战和风险。
它需要特殊的设备和技术，增加了操作成本和难度。
欠平衡钻井过程中可能出现井喷和井漏等安全问题，需要采取有效的安全措施。
欠平衡钻井技术在一些特殊的地质条件下可能不适用，需要根据具体情况进行评估。
欠平衡钻井技术是一种有效的钻井方法，可以减少地层损伤、提高钻井效率和降低操作风险。
随着技术的不断进步，它将在更广泛的领域得到应用。
为了确保安全和效果，需要充分考虑各种因素，并采取适当的措施和监测手段。
欠平衡钻井技术
欠平衡钻井技术欠平衡钻井技术是一种钻井技术，可以在沉积岩层中高效率地进行作业。
该技术是在溢流地层下进行的，对途径的地层结果有着较好的控制。
欠平衡钻井技术在减少地层破损、提高作业速度和减小地层污染等方面都具有明显优势，因此在石油开发领域具有重要地位。
欠平衡钻井技术的主要优点之一是它可以显著地减少井壁的破坏。
在传统的钻井技术中，井眼往往在钻井的过程中会受到较大的挤压力，并且受到地层岩石和井壁完整性的影响。
而欠平衡钻井技术是在井眼内部形成一定的压力差，使岩层不会对井壁产生挤压作用，从而实现了最大程度地减少了井壁的破坏，提高了井的完整性。
欠平衡钻井技术还可以提高作业的速度，因为它可以在一段时间内不断地往井眼内喷入泥浆，从而使钻头在井眼内快速作业。
与传统的正平衡钻井技术相比，欠平衡钻井技术可以在相同的时间段内完成更多的进尺，节约了作业成本和时间，并提高了作业的效率。
欠平衡钻井技术还可以显著地减小地层的污染。
在传统的正平衡钻井技术中，井眼内的泥浆会不断地向地层中渗透，导致地层岩屑的渗出，从而污染了地下水资源。
而欠平衡钻井技术是在井眼内形成了一定的压力差，使得地层岩屑不易渗出，从而减小了地下水资源的污染。
欠平衡钻井技术的应用也有着一些局限性。
在选择欠平衡钻井技术时需要根据地层的实际情况来决定，因为并非所有的地层都适合欠平衡钻井技术。
欠平衡钻井技术需要高额的投资成本，包括设备、人力成本等，这对一些小型石油公司来说可能具有一定的难度。
欠平衡钻井技术在实际操作中需要严格的控制，否则可能会引发一系列地质灾害，如地层崩塌、封堵等。
欠平衡钻井技术的发展具有十分重要的意义。
它可以有效地提高油气的开采率，减少能源资源的浪费。
欠平衡钻井技术可以在一定程度上缓解地下水的污染问题，有助于保护地下水资源。
欠平衡钻井技术的推广应用还可以促进石油装备技术的升级，促进我国石油装备行业的发展。
欠平衡钻井技术的应用还可以促进我国石油产业的结构调整和转型升级，促进我国石油产业的转型升级。
欠平衡钻井技术
四、欠平衡压力钻井适用的地层
欠平衡钻井的主 要特点是在钻进过 程中钻井液的循环 压力始终低于地层 的孔隙压力，因此 在需要足够的泥浆 密度才能控制井塌 的地层，不易采用 欠平衡钻井。
压力 （ MPa ） Pf-地层破裂压力
Pp-地层孔隙压力
Pt-地层坍塌压力
欠平衡钻井 适用的地层
井深（m）
Pt
Pp
钻井液循环压力的计算
这是一个复杂的课题，涉及到多相流的理论，国 内外多采用多相流数值模拟的方法进行求解。
• 美国莫尔工程公司
Mutelite 水力设计软件， 欠平衡压力钻井环空多相 流 设计、计算。
• 胜利油田研究了动态欠
平衡钻井多相流水力设计 软件，在该软件中，考虑 了油气产量对环空循环压 力的影响。
负压差的确定还与欠平衡钻井方式有关
Flowdrilling欠平衡钻井
选择低一些为好 对于高油气比或气井，动负压差（指没 有油气侵） 可选为0，因为产出的气会使环 充气 (氮气）欠平衡钻井
在停钻接单根时，因失去了环空摩阻， 负压差会增加，因此只要在循环钻进时达到 欠平衡就能满足欠平衡钻井的要求，负压差
欠平衡压力钻井技术
提
纲
1、欠平衡压力钻井的概念 2、欠平衡压力钻井的优越性 3、欠平衡压力钻井国内外发展概况 4、欠平衡压力钻井适用的地层 5、欠平衡压力钻井工作方式、负压差设计与控制 6、欠平衡条件的产生及钻井液技术 7、欠平衡压力钻井井控及装备 8、欠平衡压力钻井循环流体地面处理技术 9、欠平衡压力钻井完井技术 10、胜利油田欠平衡压力钻井技术攻关情况 11、欠平衡压力钻井技术的发展趋势
钻井液静液柱压力的计算
在欠平衡钻井中， 环空流体是多相流 （气相、液相、固 相和原油）。 气体是可压缩的， 在井眼中随钻井液 一起向上运移，所 占体积及所处的形 态是井深的函数。
欠平衡钻井技术
欠平衡钻井技术欠平衡钻井技术是一种在井筒中应用压力差异来驱动钻头进入地层的钻井技术。
与传统的平衡钻井技术不同，欠平衡钻井技术被广泛应用于一些难以钻进的地层，例如自然气水合物地层、高温高压地层以及高粘度油藏等。
本篇文章将从欠平衡钻井技术的概念、原理、优点和应用等方面详细介绍该项技术。
欠平衡钻井技术是利用在井筒中形成的气体、泡沫、液体的压力差异来推动钻头快速进入井壁中使井筒完成一个完整的钻进过程。
该方法通常通过在井筒中注入空气、泡沫、气液两相、纯气等气体以及液体，使钻井作业能够在恶劣的地质环境下广泛应用。
欠平衡钻井技术的优势在于可以显著提高效率和降低钻井成本。
欠平衡钻井技术的原理是在井筒中形成一个压力差异，使得钻头受到推力而能够顺畅快速地钻入地层。
欠平衡钻井技术的原理可以分为两个部分：1、井筒内高压与低压的形成在欠平衡钻井技术中，通过在井筒中注入气体或者液体的方式，形成了不同压力、不同密度的介质，从而形成了井筒内的高压和低压区域。
当在井筒中形成了不同密度的介质时，就会出现一定的静差压力，静差压力是指两点之间沿表面法线方向的压力差。
2、钻头推进力的形成井筒内部形成的静差压力可以充当一定的驱动力量来推动钻头进入地层。
在欠平衡钻井技术中，静差压力可以克服摩擦力和阻力，从而形成一定的推进力。
因此，钻头在井筒内的进展速度直接决定了静差压力和钻头推进力的效果和质量。
欠平衡钻井技术由于其独特的特点，在钻井作业中得到了广泛应用，其主要优点包括：1、提高钻井效率相比于传统的平衡钻井技术，欠平衡钻井技术采用的是压力差异来驱动钻头入井，能够很大程度上提高钻井效率，缩短钻井周期，加快钻井作业进度，从而降低了整个钻井作业的成本。
2、适用范围广欠平衡钻井技术具有适用性广的特点，特别是在一些难以钻探的地层、高压高温地层、高黏度油藏中，采用欠平衡钻井技术可以避免钻头被地层催生物卡住或卡钻，进而可以提高钻井成效，降低钻井成本。
3、提高生产欠平衡钻井技术可以有效地改善钻屑清除，避免了关井作业、停电清井等情况的发生，从而可以加快地层开发，提高生产效率。
欠平衡钻井技术
欠平衡钻井技术欠平衡钻井技术（Underbalanced Drilling，简称UBD）是在钻井过程中，使钻井液压力低于井底地层流体压力，从而实现井底地层流体向井口运移的钻井技术。
这种钻井技术主要适用于含有高产量天然气和高液位油藏的区域。
1. 避免地层污染。
与传统的过平衡钻井技术相比，欠平衡钻井技术可以避免钻井液污染地层。
2. 提高井产量。
由于欠平衡钻井技术会将井底地层流体连接到井口，因此可以在钻井时降低地层压力并提高井产量。
3. 提高采收率。
通过欠平衡钻井技术采出的油气含水低，可以提高采收率。
4. 减少地层损伤。
欠平衡钻井技术可以减少地层的损伤，从而降低永久性损伤和补偿成本。
虽然欠平衡钻井技术带来了许多优势，但它也面临以下挑战：1. 安全风险。
欠平衡钻井技术需要在高压、高温下操作，很容易发生事故。
2. 钻井液处理问题。
欠平衡钻井技术需要使用高质量的钻井液，这种钻井液需要特别处理。
3. 设备成本高。
欠平衡钻井技术需要特殊的设备和工具来实现，因此成本较高。
4. 需要高技术水平。
欠平衡钻井技术需要专业的技术人员来操作，需要在现场处理许多技术问题。
1. 水滴井或高液位油藏。
这些地层可以用欠平衡钻井技术来钻探，可以降低地层压力并提高采收率。
3. 复杂地层。
欠平衡钻井技术可以在复杂地层中有效地进行钻探，可以减少地层损伤和清洗周期。
总结欠平衡钻井技术是一种先进的钻井技术，可以提高井产量和采收率，减少地层污染和损伤。
但它也面临一些挑战，需要高技术水平和特殊的设备和工具。
欠平衡钻井技术可以用于含有高产量天然气和高液位油藏的区域，以及复杂地层和浅层钻井。
欠平衡钻井技术
罗151-11井
使用硬胶泡沫钻井 液，地层压力系数 0.96,静欠压1.19MPa; 完井投产日产油18t， 是同地区同期完成 常规井产量的两倍。
•灰岩裂缝性油藏
埕北244井
本井钻至奥陶系灰岩 先发生井漏，又发生 井涌，应用欠平衡钻 井技术，解决了既漏 又涌的难题，顺利地 完成了高漏失地层的 钻探任务，取准取全 了地质资料，并取得 φ10mm油嘴235.2t/d油、 6940m3/d气的高产。
3） 低压储层 V孔<1.05
低压欠平衡钻井
国外普遍采用低 压欠平衡钻井技 术来开发低压油 藏
充气钻井是低压欠平衡钻井主 要的工作方式
立管注 气法
气相和液相 在立管内混 合,MWD的 使用受到限 制
气体注入方式：
第一部分 现场制氮充气系统
第三部分混气装置及 两相流循环系统
第四部分井口装置及 两相流循环系统
设备的分离能力、井口装置的承压能力、井壁 稳定、气液两相流的不稳定性、速敏、应力敏 感性以及地层压力的不确定性等；
其中，气液两相流的不稳定性因素要求负压 差不能太小，以防止由于压力波动造成周期性 的瞬时正压差，而其他因素则要求负压差小一 些为好。
负压差的确定与欠平衡钻井方式有关
Flowdrilling欠平衡钻井技术 在停钻接单根时，因失去了环空摩阻，负 压差会增加，因此只要在循环钻进时达到欠 平衡就能满足欠平衡钻井的要求，负压差选 择低一些为好 对于高油气比或气井，动负压差（指没有 充油气气侵(氮）可气选）为欠0，平因衡为产钻出井的气会使环空 (一静 井氮般液 口气由大柱 压）一于于压 力欠般环2力 的平推.1空急控衡荐M多剧制钻动P相减a井负为流小负压佳系，压为。统控差0的制.7要不M产求稳P气大a定量。一性可些，实为充现好气对，
欠平衡钻井技术
欠平衡钻井技术欠平衡压力钻井是指在钻井过程中钻井液柱作用在井底的压力（包括钻井液柱的静液压力，循环压降和井口回压）低于底层孔隙压力。
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。
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；⑦常规钻井液钻井(采用密度减轻剂)，密度适用范围大于O.9克/立方厘米；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。
欠平衡钻井技术按工艺分类可分为两种：流钻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。
欠平衡钻井所用的地面常规装备有：氮或压缩气供应装置、容积小且压力大的注液泵、液-气混合管汇、节流管汇、钻屑或钻井液取样器、化学剂注射泵、采油分离系统和自动燃烧气体系统，以下是国外目前比较先进的专用装备。
①高压旋转分流器-防喷器系统又称旋转防喷器(BOP)。
国外有好几个厂家都有专利产品，其中美国Williums工具公司生产的旋转防喷头使用最多，压力级别最为齐全。
该公司供应的高压系统有7000型和7100型两种：7000型的静试验压力为21MPa，工作压力为10.5MPa；7100型包括旋转控制头总成、热传递-润滑装置、遥控监控台和遥控防爆电源设备。
欠平衡钻井的概念及要求
欠平衡钻井的概念及要求一、前言欠平衡钻井是一种钻井技术，它是在井口内部维持一个低于地层压力的压力环境，使得钻头在钻进地层时能够更加顺畅地进行。
本文将介绍欠平衡钻井的概念、要求以及相关技术和应用。
二、概念欠平衡钻井是指在钻井过程中，通过控制井口内的气体或液体压力，使其低于地层压力，从而实现减小孔壁稳定性影响和减小岩石破碎度的目的。
这种技术可以提高钻头的进尺速度和降低钻头磨损率，并且还可以降低水泥固井质量。
三、要求1. 精确控制压力：欠平衡钻井需要精确控制气体或液体的流量和压力，以确保其始终低于地层压力。
这需要使用高精度的仪器和设备来监测并调整气体或液体流量和压力。
2. 安全措施：由于欠平衡钻井会产生高压气体或液体，因此需要采取一系列安全措施来确保钻井过程的安全。
例如，需要使用防爆设备和安全阀等设备来避免事故发生。
3. 高效率：欠平衡钻井的目的是提高钻头进尺速度和降低磨损率，因此需要确保钻井过程的高效率。
这需要使用先进的技术和设备，并且对钻井过程进行精细化管理。
四、相关技术和应用1. 气体驱动式欠平衡钻井：该技术主要通过在井口内部注入氮气或天然气来实现欠平衡状态。
这种技术可以有效地减少岩石破碎度，并且可以提高钻头的进尺速度。
2. 液体驱动式欠平衡钻井：该技术主要通过在井口内部注入泡沫液或水泥浆来实现欠平衡状态。
这种技术可以在一定程度上提高孔壁稳定性，并且可以降低水泥固井质量。
3. 应用领域：欠平衡钻井广泛应用于石油、天然气勘探和开发领域，特别是在复杂地质条件下的钻井作业中。
例如，在高温高压油藏、薄层气田和致密油气藏等领域都有广泛应用。
五、总结欠平衡钻井是一种高效的钻井技术，它可以提高钻头进尺速度和降低磨损率，并且可以降低水泥固井质量。
然而，欠平衡钻井需要精确控制压力、采取安全措施以及实现高效率等要求。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的技术和设备，并进行精细化管理。
泡沫欠平衡钻井技术
便于描述；对岩屑冲刷力小、污染程度低，岩屑保 存完好，荧光显示明显，因此有利于准确分析评价 油气层；
•连续不断的对所钻地层进行评价；
•安全可靠
大港欠平衡
①消除发生在低压漏失层的钻井液漏失、 卡钻；
②泡沫流体举升能力强，井筒清洁，井径 规则，因而井眼畅通，避免发生阻卡等复 杂情况；
第三个区域为稳定泡沫区，泡沫质量为74％～96％，此时气体 不再是球形，而最终变成平行六面体，这时的流体属于宾汉流 体或屈服假塑性流体；
第四个区域为雾区，此时泡沫质量大于96％。
不稳定的泡沫以间断的泡沫段塞或一段液体、纯气体形式 流动，举升能力骤然下降。
粘度 屈服应力
泡 沫
泡沫区
粘
度
（
）
泡处于分散状态
大港欠平衡
泡沫化学剂主要包括起泡剂和稳泡 剂。起泡性能好的物质称为起泡剂，最 常用的起泡剂是表面活性剂、蛋白质和 各类高分子化合物，固体粉末等也能产 生较稳定的泡沫。起泡剂必须在一定条 件下才具有良好的起泡能力，如搅拌和 吹气等。
大港欠平衡
• 其它的化学剂视井下情况和实际需 要选择加入，如防塌剂、防腐剂、 缓蚀剂和消泡剂等。
④钻枯竭以及裂缝漏失层。
•能够使用空气锤，提高钻速。
缺点
大港欠平衡
•增加了处理剂和设备的费用；
•存在井眼不稳定性问题；
•需要防腐；硫化氢控制问题；
•产出到地面的地层水、油的排放问题。
•制泡沫工艺难度较大。如果发泡剂、稳泡剂、 液相黏度、液相含量和气相含量调配不合理， 则泡沫无法满足钻井需要，甚至导致钻井事故 和复杂的发生；
大港欠平衡
在不同的压力下，泡沫流体特征不同，即泡沫是动态流体。 泡沫质量在井底可以达到50%左右，而到井筒上部可以达到 80%以上。因此Mitchell把泡沫流体按其质量差异分为四个区 域：
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快速进展。
众所周知，两种钻井技术在提高采收率、节约钻井本钱和保护油气藏等方面各自具有显著的优势，很多石油公司、钻井公司及效劳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，以降低钻井本钱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觉察和保护油气层。
这两项技术结合，将会更有利于觉察和开发油气资源，已经成为当今钻井行业的争论热门。
水平钻井和完井技术是二十世界80 年月和90 年月早期进展最成功的一种技术。
在水平钻井技术应用进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力量等因素的限制，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)有利于保护和觉察油气层、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峻。
另外，在水平井中暴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，则可避开严峻的地层损害，因此在特定地层承受欠平衡技术进展钻井和完井可防止由于流体侵入而产生的地层损伤。
★★有关欠平衡泡沫钻井液性能及评价技术
有关欠平衡泡沫钻井液性能及评价技术汪能宝(新疆维吾尔自治区有色地质勘查局 乌鲁木齐830000)1 概 述欠平衡钻井是目前发展速度较快的一种钻井技术,和常规过平衡或近平衡钻井相比,具有减少地层损害、提高机械钻速、降低循环压耗、避免井漏和减少压差卡钻等优点,因此越来越多的国家和地区在采用该项钻井技术,并且在未来10年内,欠平衡钻井技术的应用将稳步增长。
目前,欠平衡压力钻井多应用于低压、易漏、强水敏地层和储层能量较低的各类气藏层的钻探。
用于欠平衡钻井的主要几种钻井液类型中,泡沫钻井液是应用最广的低密度钻井液。
在泡沫钻井液的设计和实际应用中,必须首先进行性能评价,了解泡沫钻井液的性能和选择正确的评价方法,这对于确保评价结果的可靠性和准确性,保证钻井施工的顺利进行具有重要的意义。
2 泡沫钻井液的优点泡沫是气体与液体在表面活性物质存在下形成的热力学不稳定分散体系,气相是分散相,液相是分散介质。
泡沫质量(气体体积占泡沫总体积的百分数)是泡沫的一个重要参数。
泡沫按质量可分三种:泡沫质量为0～52%的称为牛顿流体,气泡间相互作用的程度低;泡沫质量为53%～96%的称为冥律流体,泡沫具有一定的粘度和稳定性;泡沫质量超过96%的称为雾化流体,这时基液为内相、气相为外相。
用于欠平衡钻井液的泡沫属于第二种。
泡沫在20世纪60年代就已经成功应用于石油天然气钻井行业,国内则始于20世纪80年代初。
泡沫钻井液与常规井液相比,具有以下的优势:密度低,可在低压地区用于欠平衡钻井;钻井液滤失量低,可减少地层损害;携岩能力强,能有效地清除井底岩屑;提高钻速,延长钻头的使用寿命;防止井下起火和爆炸,用稳定水基泡沫钻井,由于水的存在和气体被包在泡沫中,通常不会发生井下起火和爆炸事故;有利于井壁稳定,由于泡沫钻井液具有泥皮特性、低滤失特性和粘弹特性,能有效地降低滤失量,限制自由水的流动,对冲洗液的压力有缓冲作用,能在一定程度上起到防塌作用。
欠平衡钻井技术
欠平衡钻井技术
欠平衡钻井技术是指通过钻井液压力低于地层压力，使得钻井液能够在钻井作业过程
中尽可能少地进入地层中，从而达到减少井壁崩塌、防止钻井液污染地层的目的。
欠平衡钻井技术的优势在于，可以降低井壁塌陷的风险，减少钻井事故的发生，并且
可以减少钻井液对地层的侵蚀，从而保护地下水资源。
同时，欠平衡钻井技术还可以提高
钻进速度，降低钻井成本。
然而，这种技术也有一定的缺点，主要包括钻井风险较大、需
要高强度的完井技术等。
欠平衡钻井技术的实现需要依靠钻井液的选择和钻井液压力的控制。
一般来说，要采
用低密度、低粘度的水基钻井液，同时根据地层压力、钻井深度等因素，合理确定钻井液
的密度和液压。
在钻井过程中，通过调整钻井液的密度和液压，保证钻头和井壁之间的压
力差控制在一定的范围内，从而实现欠平衡钻井。
为了更好地实现欠平衡钻井技术，还需要引入一些相关技术，比如井眼稳定技术、密
度调整技术、完井技术等。
井眼稳定技术主要通过原位固化、井眼衬衫等手段来防止井眼
崩塌，从而保证钻进速度。
密度调整技术则可以根据地层变化，实时调整钻井液的密度，
从而避免体积膨胀从而引起的井壁塌陷。
完井技术则可以在钻井完成后，采用套管、钻杆、水泥、封隔器等工具来加强井壁支撑和污染防治，保证井口的安全性。
总之，欠平衡钻井技术在石油钻井领域具有广阔的应用前景，能够有效减少钻井事故，降低钻井成本，而且还能有效保护地层和地下水资源。
随着技术的不断发展和完善，欠平
衡钻井技术将会在石油勘探、开发和生产领域中发挥越来越重要的作用。
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*赵卫红,女,1970年生,助理工程师;1993年毕业于江汉石油学院钻井专业;现从事期刊编辑及石油科技信息研究工作。
地址:(457001)河南省濮阳市。
电话:(0393)4824957、4820093。
欠平衡泡沫钻井技术赵卫红*(中原石油勘探局信息中心)赵卫红.欠平衡泡沫钻井技术.天然气工业,1999;19(5):51~54摘 要 粘稠泡沫在对付大量水侵和有效改进岩屑携带能力方面的稳定性,进一步促进了欠平衡泡沫钻井的应用。
泡沫品质是控制泡沫携带岩屑能力的一个重要参数,井底泡沫品质不应低于53%。
聚合物的加入增强了泡沫流体的稳定性、流变性和失水性。
采用泡沫钻井,具有井眼清洗良好、减少流体分离、机械钻速高、井下不发生着火和爆炸等优点,降低了钻井成本。
由于安全、井控和环境方面的原因,越来越多的地区将采用封闭循环欠平衡泡沫钻井系统。
旋转控制头、四相分离器等装置是进行欠平衡泡沫钻井的关键设备。
我国的欠平衡泡沫钻井较少。
中原油田采用清水混气钻了一口毛8井,吐哈地区在恰102井进行了泡沫钻井试验。
在成本意识日益增强的工业中,正不断寻找节约成本的方法以提高现有油气田的生产寿命,泡沫钻井技术将是可靠的选择。
主题词 欠平衡压力钻井 井眼净化 钻井速度 钻井费用欠平衡钻井技术已被证明是一种可行和经济有效的方法。
由于粘稠泡沫在对付大量水侵和有效改进岩屑携带能力方面的稳定性,进一步促进了欠平衡钻井的应用。
泡沫流体系气液两相乳化液,具有静液柱压力低、漏失量小、携岩能力强、对油层损害小等特点,适用于低压、易漏、水敏性地层。
欠平衡泡沫钻井是目前国外应用较为广泛的一项钻井技术。
泡沫特性泡沫可描述为大量气体(如压缩空气、N 2等)分散在少量含起泡剂(表面活性剂)的液体中。
液体是外相(连续相),气体是内相(非连续相)。
气泡间发生的相互作用是产生粘度的机理。
1.泡沫品质泡沫流体以泡沫品质为特征。
泡沫品质是指气体体积占总流体(气体和液体)体积的百分比。
即Q =V g /(V g +V L )式中:Q 为泡沫品质;V g 为气相体积;V L 为液相体积。
随着泡沫品质的增加,泡沫可分为三种不同的流动状态。
第一个泡沫状态范围是0~52%。
由于气泡间没有充分相互作用而产生粘度,这时为牛顿流体,划分为增能流体。
第二个泡沫状态范围是53%~96%。
泡沫从此开始具有稳定性,并且随着泡沫品质的增加,粘度和稳定性增加。
稳定的泡沫具有和宾厄姆塑性一样的屈服点,然而在非常低的流速下这会影响泡沫的特征。
在此范围,泡沫可以有效地模拟为幂律流体。
最后,当泡沫品质超过96%以后,泡沫转化为雾。
在这个状态,基液为内相(非连续相),气体为外相(连续相),泡沫流体划分为雾化流体。
所以,一个稳定泡沫的品质范围是53%~96%。
如果泡沫品质低于此范围,气相和液相间就产生分离。
如果存在过多的气体,泡沫就转化为雾;如果存在过多的液体,泡沫就转化为增能液体。
在这两种情况下,泡沫的流变性和失水性都会降低。
在欠平衡钻井中,了解井下泡沫的特征非常重要。
为了防止环空负载及井底压力的连续增高,必须清除井底岩屑和井眼流体。
因此,泡沫品质的计算应建立在井下气体和液体体积基础之上。
假定液体是不可压缩的,然而气体占据的空间数量将随压力和温度发生变化。
利用一个三次状态方程计算井下气体的当量体积,然后再用该值计算泡沫品质。
如果利用地面压力和温度计算并调整注气速度,井下的泡沫品质就不正确。
2.稳定性当泡沫遇到油气时,其稳定性很差。
尤其遇到高浓度的油及脏水时会马上破裂。
泡沫流体的稳定51性受许多材料的影响,例如:防泡剂/解泡剂、烃(作添加剂)、浓盐水(地层水盐度大于2%)、酒精和互溶剂等,这些在井下都应该避免。
在液相中加入聚合物,则增强了泡沫的稳定性、流变性和失水性。
泡沫稳定性受以下因素影响: 聚合物的类型、用量或浓度; 表面活性剂的类型、用量或浓度; 泡沫品质; 混合能力。
起泡剂在小于3%(体积比)的水相中,通常能产生污染物。
所有的添加剂和任何可能产生的流体在钻井之前都应进行相溶性试验,防止意外发生。
通过分析井眼摩阻损失,可以确定泡沫流体的流动特征。
泡沫摩阻损失通常大于纯基液时的摩阻损失。
如果摩阻压力损失低于预测值,则表明泡沫稳定性不好。
泡沫钻井的优点1.良好的井眼清洗泡沫的有效粘度随泡沫品质增加而增高。
钻屑是泡沫气泡的5~10倍大。
由于钻屑通过泡沫沉降,它必须克服气泡间的表面张力。
在动态条件下,这种降落过程是非常缓慢的,且沉降速度也很慢。
钻井过程中,低的沉降速度能够提供非常好的岩屑携带能力和运输性能,减少了井眼清洗的问题。
另外,泡沫还可提供辅助的润滑性能,使气体处于泡沫溶液,从而减少了井眼阻力,同时也提高了井眼的清洁程度。
泡沫品质是控制泡沫携带岩屑能力的一个重要参数。
从地面到井底泡沫品质减少,然后当它上返时,由于可压缩性气体的膨胀,泡沫品质增加。
为了有效地净化井眼,在井底泡沫品质不应低于53%。
较差的井眼净化经常发生在接近井底的地方(泡沫品质小于53%)或接近地面的环空里(泡沫到雾化的过渡区,泡沫品质大于96%)。
由于气体膨胀,当泡沫转化为雾时,岩屑上升速度减少,就发生岩屑携带能力不足的问题。
井眼净化较差是用空气、气体和雾钻井的主要问题。
2.减少环空流体分离泡沫系统不仅能有效地清除井底岩屑,而且在循环停止后使岩屑处于悬浮态,减少环空流体的分离,阻止流体在井底形成大的段塞。
这有两个重要作用:(1)阻止井筒垂直段的岩屑降落到井底,减少井眼清洗,缩短循环时间,从而缩短了接单根时间。
(2)阻止水平段岩屑沉降到井眼低边,从而使岩屑不会被钻柱重复研磨得很小,大而规则的岩屑迅速返至地面。
因此,当采用泡沫系统钻井时就可获得高质量的岩屑样品。
大的岩屑更能代表地层,并且大大简化了地质学家的工作。
3.提高钻速尽管采用泡沫钻井的钻压低,岩屑和流体的清除却更为有效。
由于良好的井眼清洗和环空流体分离的减少,泡沫系统将允许快速钻井,持续维持高钻速。
以英国Columbia自1995年采用清水/N2系统和泡沫系统在东北部Jean Marie地层所钻的14口井为例,进行了两种系统的对比。
(1)平均钻速。
从开钻至完钻,在总的钻井时间(包括起下钻、接单根和维修时间)里,清水/N2和泡沫系统的平均钻速分别为3.5m/h和8.2m/h。
(2)48h钻速。
在48h(不包括起下钻和维修时间)里,清水/N2和泡沫系统的平均钻速分别为5.1 m/h和10.1m/h。
这表明泡沫系统的钻速几乎是清水/N2系统的2倍。
(3)钻井天数。
利用平均钻速,可以确定使用两种循环系统钻一口750m长的裸眼井所需的天数。
使用泡沫系统钻该裸眼井需3.8d,而使用清水/N2系统则需8.9d。
通过对比可以看出,从保护油藏方面考虑,清水/N2系统是可行的,但从钻井的角度出发,钻速较高的泡沫系统则优于清水/N2系统。
4.防止井下着火和爆炸用稳定的泡沫钻井,由于水的存在和气体被包在泡沫中,所以通常不会发生井下着火和爆炸。
封闭循环系统出于安全、井控和环境方面的原因,封闭循环欠平衡钻井系统的应用正在增加。
加拿大已成为欠平衡钻井的世界领先者,它把封闭循环N2泡沫钻井系统普遍地应用于水平井。
由于所钻欠平衡井的油气产量大大提高,并且利用N2泡沫避免了井下着火和爆炸,从而促进了加拿大欠平衡钻井的广泛应用。
在德国,国际石油设备公司也设计了一套封闭循环欠平衡泡沫钻井系统。
随着欠平衡钻井技术的不断提高,越来越多的地区将采用这项工艺。
1.组成该系统包括常规防喷器组、旋转控制头、流动控制设备、采样、分离、储存和泥浆泵等所有地面设备。
关键组件是旋转控制头、流动管线、节流管汇、样品52收集系统、四相分离器和所有附加设备(如火矩装置等)。
(1)旋转控制头。
由于气相的存在,泡沫流体是一种可压缩的流体。
在井底,它的上返速度最低。
随着泡沫上返液柱压力的降低,泡沫体积逐渐膨胀,返速逐渐增高。
至井口处,返出速度达到最大,是普通钻井液的数十倍。
所以其井口必须实现完全密封,并能将返出的泡沫流体分流至安全区域,因而在常规井口装置上安装了旋转控制头。
旋转控制头是一种既不污染油层和环境、又可控制的安全钻井所不可缺少的关键设备。
多年来,人们在泡沫钻井中成功地使用了旋转控制头,取得了很好的效果。
(2)四相分离器。
四相分离器的主要作用是将钻井液、钻屑、产出液和气体分离出来。
泡沫钻井过程中,四相分离器在距钻机大约80m处运转,这样气体就能被分离,送到火炬装置中,所钻的岩屑和流体(钻井液和产出液)则通过排出管线分流到储存罐中,从而防止了原油在泡沫池中着火的危险性。
(3)空气马达。
使用的马达是一种新型的经过改进的空气马达。
重新设计的大容量气室,适应了泡沫钻井大流量的需要。
马达设计为弯外壳式,辅以改进的定子和轴承系统。
(4)EMM WD。
在泡沫钻井中,采用一种电磁传播系统EM MWD进行定向测量。
该系统以传统的方法进行定向测量,只是通过低频电磁波将数据传输到地面上。
如果电磁波衰减幅度过大,为加强数据传输,可把一种顺序动作继电器系统ECO与EM MWD同时使用。
(5)泡沫发生器。
采用正确的表面活性剂浓度,在紊流条件下很容易产生泡沫;然而在较低的泵速下不可能出现紊流。
如果摩阻压力表明泡沫流体处于层流,混合不充分,就需要一个泡沫发生器。
气液两相流体在泡沫发生器里可形成均匀、致密的泡沫。
2.优点(1)实时数据测量。
随着实时技术的发展,使用封闭系统成为精确测量和容纳钻井操作过程中所有钻井液返出物的唯一途径。
在精确测量操作的物质平衡中,封闭系统起着决定性作用。
(2)安全。
当烃类到达地面,确保无易燃混合物的唯一方法是使用封闭系统,关键是没有氯气进入该系统。
对于含硫的情况,封闭系统是保证安全操作的唯一方法。
(3)良好的环境。
使用封闭系统,对地面没有一点污染。
所有的地面流体在封闭容器或火炬装置中存储。
一旦完成操作,不需要回收。
(4)很少的租赁费用。
封闭系统设备不会占用很大场地,使得利用老井眼钻井很有吸引力。
(5)生产测试。
一旦钻井完毕,便可利用进行欠平衡钻井操作的设备进行流动试验。
3.存在的主要问题(1)重复循环N2。
作为循环介质,由于N2的惰性和不可燃性,其应用正在迅速增加,尤其是在烃引起井下着火和爆炸的水平井以及空气中的O2引起严重腐蚀的井中。
目前现场多采用薄膜装置法产生N2,以降低钻井成本。
发展重复循环N2技术是欠平衡钻井项目的主要目的,它能够大大地节约成本。
在封闭循环系统中重复循环N2是可行的,尤其是在不存在H2S的地方。
(2)泡沫破裂和重复循环泡沫。
用泡沫钻井液的主要问题是在重复循环中,当钻井液在井下时如何使泡沫稳定不破裂,而返到地面时如何破裂稳定的泡沫。
表面活性剂有效地应用于高盐度、高烃类环境中。