欠平衡钻井技术原理及工艺
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。
浅析欠平衡钻井技术原理及工艺
环空 流体 的紊流状 态 。 １ ． ２ 在 大多数 欠平衡 钻井作业 中，一般使 用表面 活性 剂来抑 制稳 定 乳状 液 的形 成 。对 油基钻井 液体 系 ，如 果表 面活 性剂 搭配 不当 ， 可 能
小 直接 影响到 地层 流体 进 入井 筒 内量 的多 少 ，关系到 能 否 安全快 速 钻 进 。井底 负压 值 的控制 是欠 平 衡钻 井成 功 的关键 。负压 值太 大 ，有 可 能超过 井控 装备 的承压 能力 ，造成井 喷失 控事故 ，对稳 定井 壁也不 利 。 另外 速敏 的影 响也会 对 储集 层产 生新 的伤 害 ，负压值 太 小 ，有 可 能起 不到对 储集层 伤 害小 的作 用 。
２ ． 常 规钻井 中静 止时井 内压 力情况 Ｐ ｍ＝ （ １ ． ５ ～５ ＭＰ ａ ） ＋ Ｐ ｐ （ ２ — ２ ） 由式（ ２ — ２ ） 可看 出 ，钻井液 静液 柱压 力要 比地层 压 力大 １ ． ５ — ５ ＭＰ ａ ， 有 时考虑 为维 持井 壁 的稳 定 ，钻井 液 的密 度会 更大 ，这 就可 能 造成 钻 井 液对产 层的 损害 。 ３ ． 欠 平衡钻 井 中钻 进时 井 内压 力情况
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
欠平衡钻井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（承受高压的旋转防喷器引入油田后），又发展了用液体钻井液（清水、盐水、油基、水基钻井液）对高压地层进行欠平衡钻井的技术，如边喷边钻、钻井液帽钻井、不压井钻井等技术。
九十年代得以充分发展的欠平衡钻井技术是旋转钻井的发展和继续，是钻井工作者经过长期实践针对中、低压油藏所采用的科学对策。
由于减少了压差，阻止了滤液和固相进入储集层，因而能够最大限度地去发现和保护中、低压油藏，以获取比常规过压钻井高得多的经济效益。
另外，欠平衡钻井还可以克服液柱的压持效应，提高破岩效率，解放钻速，缩短建井周期，减少钻井液对储集层的浸泡时间，可以安全钻过严重水敏性地层及漏失层，避免大量钻井液漏失而降低了钻井成本。
这些优点，使得美国和加拿大的欠平衡钻井数已经占其总钻井数目的1/3或更多，欠平衡钻井技术还刚刚起步，截止到去年底，大约有100多口井采用欠平衡施工，且相继成立了大港欠平衡钻井公司、四川欠平衡钻井公司和新疆欠平衡钻井公司。
欠平衡钻井技术经过几十年的发展，至目前，国外已经发展了空气钻井、氮气钻井、天然气钻井、雾化钻井、泡沫钻井、充气钻井液钻井、边喷边钻等多种欠平衡钻井技术。
空气欠平衡钻井技术，是指空气作为循环介质进行欠平衡钻井，是最早发展的一种欠平衡钻井技术。
由于该技术是直接使用大气中的空气，所以可较大地节约钻井材料费用。
氮气钻井技术，在欠平衡钻井中，氮气能用作钻井液，或作为钻井液的一种组成成分。
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
P 井底 ＜P 地层 降低密度，使地层 流体溢出 继续钻进 继续钻进 将油气带出井口 可保持液面不变
过 平 衡 、 近 平 衡
泵入泥浆
泥浆柱压力>油层压力
油气层
泵入泥浆
欠 平 衡 泥浆柱动压力<油层压力
油气层
欠平衡压力钻井的优越性
1、减轻地层伤害，解放油气层，提高油气井产 能，低渗油气藏，压力衰竭的油气藏优势更为突 出。 2、有利于识别评价油气藏。 钻进过程中井内泥浆柱的压力低于地层孔隙压 力，允许地层流体进入井内，有利于识别和准确 评价油气藏。 3、明显提高机械钻速。 欠平衡压力钻井比超平衡压力钻井井底岩石容 易破碎，井底易清洗，机械钻速大幅度提高，同 时减轻了钻头磨损，提高钻头的使用寿命。 4、减少或避免压差卡钻和井漏事故的发生。
欠平衡钻井的优势和局限性
油藏的优点
（1） 减少井眼表面的表皮损害；
（2） 提高油层产量； （3） 早发现、早生产； （4） 提高最终采收率； （5） 有利于对地层进行实时评价。
欠平衡钻井的优势和局限性
钻井作业中的优点
（1） （2） （3） （4）
提高机械钻速； 延长钻头寿命； 减少钻机作业时间； 减少井眼复杂问题： —钻井液漏失 —压差卡钻 —水敏性页岩水化 —提高了钻井作业安全性
1994
1996
1998
堵塞孔隙 “咽喉”
钻井液与地层 流体不相容
地 层 损 害 机 理
堵塞裂缝
井眼表皮损害对 产层产量的影响
1000 800 600 400 200 0
°È ú ÈÈ ÈÈ
-3 -1
1
3
5 7 9 íÈ ± ¤È ò× È
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。
04欠平衡钻井技术(BJ)
大港欠平衡
⑷在施工过程中始终保持与当地 医院、消防部门联系； ⑸特别注意消防设施、人身防护 设施的完好，监督检查施工人员 按要求佩带各种防护设施；
⑹他在整个项目中的角色不能过 低也不能过高的强调。
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大港欠平衡
最后：报总经理 批准—可以施工
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大港欠平衡
二十一.欠平衡钻井项 目现场实施
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1、成立现场领导组织。该组织由甲方工 程总监任组长，成员有：地质监督、工程 监督、泥浆监督、录井监督、测井监督、 参加施工的乙方工程、地质录井、泥浆和 测井领导、乙方平台经理、服务公司项目 负责人等，总牵头人是甲方工程总监，其 职责是协调施工。 2、制定应急措施。总体包括防止井喷、 防火、防毒、防井下事故和复杂措施。各 施工作业单位还应制订相应的具体措施， 经过领导小组验收并经总监批准。
⑶选择钻井设备；
⑷井场规划；
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大港欠平衡
⑸钻井程序，包括从钻头到点火装置 的所有的过程和设备；
⑹优Байду номын сангаас井深；
⑺优选井眼尺寸； ⑻选择正确的钻井液体系；
⑼操作步骤、岗位分工；
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⑽编写推荐报告——从地面到总井深。
大港欠平衡
5、小组中的经济师——他的主要任务是：
⑴在整个项目的进展过程中，将该项目的费用分 成合理的界限 ； ⑵他有足够的权力增加或减少投资； ⑶他必须参与整个项目的每一工序，完成他的职 责，即保持所有费用与批准的预算一致。任何超 支都必须与小组其他成员进行讨论，再行使决策 权；
硫化氢气体处理
硫化氢是极其有害的，其既可以与液态的氢 化物结合，也可以自由态存在。硫化氢极其危险 在于其可伤害人的嗅觉，然后使嗅觉失去对其臭 鸡蛋气味的辨别能力。硫化氢在较低浓度下就可 发生死亡，硫化氢浓度越高，死亡越快，另外硫 化氢还对高碳合金产生伤害，导致氢脆破坏。 我国对硫化氢有明确的规定，如果作业者在 已知的含硫化氢地区或较远的未进行测试的地区 进行欠平衡作业，应采取特殊的防范措施保护员 5 工和设备。
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。
02欠平衡钻井技术(BJ)
上述五种储层损害都与钻井过程中过平衡压力 有关。
美国阿拉斯加普鲁德霍湾油田针对油井产量 递减的问题进行三年的调查研究，分析了多个环 节对储层损害的影响，其结论是在钻井过程中， 由于过平衡压力使钻井液的液相、固相侵入地层， 结果使地层渗透率降低10—75%。采用薄片鉴定 和扫描电镜分析证明，颗粒侵入是储层损害的主 要原因之一。 因此人们得出结论：正压差是造成储层损害的万 恶之源，降低压差是钻井过程中的保护储层的重 29 要技术措施 ，这就是欠平衡钻井的生命力所在。
温降滤失剂的用量，提高泥饼质量及钻井液的化学抑制性，避免井壁失稳。
如果发现井壁掉块或井眼缩径，在调整钻井液密度的基础上，适当提高
钻井液的粘切及润滑性，保证井底干净、井眼润滑。
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• 如果在欠平衡开始实施时盲目的降低钻井液密度，极易造成 在非储层段由于欠压值太大而导致井壁坍塌，钻遇储层后由于欠 压值较大，进入井筒内的油气过大而导致井口难以控制。 • 本井钻井液密度下降到1.45g/cm3后，井下不同程度出现了 掉块，说明当量钻井液密度已低于地层坍塌压力，导致这样结果 的主要原因是在没有油气出现及储层能量较低的情况下无法点火。 针对实际情况及时上调密度，直到钻井液当量密度大于了坍塌压 力。钻达井深3803.44米成功地点火，钻达井深4230.66米发现溢 流，此时钻井液密度1.46g/cm3，实现了持续点火，最大瞬间气量 达3112m3/h。
量有很大的关系。该压力也是直接作用在地层上，其大小对Pud有影响，尤其是在低压产层 中。当地层流体进入环空后，由于环空为多相流体，环空的多相流动阻力Pam较难求出。
欠压值（Pu）：动态下的欠压值是由地层压力和钻井液静液柱压力、环空流动阻力以及
井口回压所确定的。其大小直接影响地层流体进入井筒内量的多少，其值过大，易造成产层 的速敏和井口设备载荷过大或其它钻井复杂情况。欠压值的大小应根据实际情况确定，一般 不超过2MPa。
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。
欠平衡钻井技术全套
欠平衡钻井技术一.欠平衡钻井的类型欠平衡钻井分为两种类型，即流钻和人工诱导欠平衡钻井。
流钻欠平衡钻井，就是用合适密度的钻井液（包括清水、混油钻井液、原油、柴油、添加空心固体材料钻井液等）进行的欠平衡钻井;而人工诱导欠平衡钻井，就是用充气钻井液、泡沫、雾、气体作为循环介质进行的欠平衡钻井。
一般而言，当地层压力当量密度大于或等于LlOg/cm3时，用流钻欠平衡钻井，否则可用人工诱导欠平衡钻井。
这两类方法不是绝对的，实际应用时应根据具体情况进行选择。
经过几十年的发展，目前已经发展了空气钻井、氮气钻井、天然气钻井、雾化钻井、泡沫钻井、充气钻井液钻井、边喷边钻等多种欠平衡钻井技术。
1.气体钻井技术气体钻井技术是指采用空气、天然气、废气和氮气钻井，密度适用范围为0〜0.02g∕Cm3。
采用空气欠平衡钻井可较大地节约钻井材料费用。
采用氮气钻井，主要优点是氮气和烧气的混合物不易燃烧，可消除井下着火的可能性。
采用天然气钻井，天然气排放到大气时，会形成易燃的混合物，存在着火的潜在危险，对大气也有污染。
2 .雾化钻井技术雾化钻井技术的密度适用范围为0.002~0.040g∕cm3,气体体积为混合物体积的96.0%~99.9%。
在空气钻井过程中，如出现少量的地层水，通常做法是将空气钻井转变成雾化钻井。
雾化钻井的具体做法是，在压缩的空气流未注入钻柱之前，向其注入少量的含有起泡剂的水。
注入的这种液体与地层产出的水就会分散成不连续的液滴。
3 .泡沫钻井技术泡沫钻井技术的密度适用范围为0.04~0.60g∕cm3,井口加回压时可达到0.8g∕cm3以上，气体体积为混合物体积的55%~96%β泡沫用作钻井的循环流体，它具有静液柱压力低、漏失量小、携屑能力强、对油气层损害小等特点，适用于低压、易漏、水敏性地层。
欠平衡泡沫钻井技术是应用较为广泛的一项钻井技术。
4 .充气钻井液钻井技术充气钻井液钻井技术包括通过钻杆和井下注气两种方式。
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(UBD)技术
其次，世界目前石油市场价格体系的失调，低成本的 OPEC石油与高成本的非OPEC石油在获利方面有巨大差别， 这种现象导致了油价体系的失调，世界性的低油价给石油工 业上游领域的发展带来了极大不利。但由于中东原油产量还 远不能满足整个世界市场的需求，从而必然有相当一部分非 中东原油进入世界市场参与竞争。而能否进入世界石油市场 参与竞争，其关键因素就是石油的生产成本。因此，降低石 油开发成本就是目前石油工业上游领域的重要任务之一。
首先，目前世界石油工业面临着严峻的形势，主要体 现在两个方面：一是远景性的石油资源严重匮乏，勘探开 发难度日益增大，新探明储量的增加速度远远小于可动用 储量的减少速度。从世界范围的勘探形势来看，发现巨型 大型油田的可能性越来越小，作为目前工业能源的石油已 明显不能保证未来几十年后工业发展的需要，但能够替代 石油作为今后工业主要能源的新能源仍然未能发现，所以 人们仍将能源发展的重点放在勘探开发更多的石油和天然 气上。而目前石油上游领域的重点则放在中、小型油田、 复杂地质条件和地表条件下的油田、非常规油气资源的勘 探开发上，以及中、后期油田的改造和挖潜上，这种形势 和任务必然导致勘探开发的难度日益增大，成本日益增加。
从世界范围的勘探形势来看发现巨型大型油田的可能性越来越小作为目前工业能源的石油已明显不能保证未来几十年后工业发展的需要但能够替代石油作为今后工业主要能源的新能源仍然未能发现所以人们仍将能源发展的重点放在勘探开发更多的石油和天然气上
摘要：有意图的降低钻井液的密度来促使井内静液压力低 于地层空隙压力，从而允许产层的流体在钻井过程中能得 到开采。一次成功的欠平衡钻井作业可以被定义为有效控 制住井眼和地层。传统意义上的钻井泥浆比重用于过平衡 的地层空隙压力，因此提供首要的安全屏障就是井底压力。 欠平衡钻井就是用流体来保持有效地井内静液压力略小于 地层空隙压力的影响。欠平衡所有的泥浆可能是传统的钻 井液，水，油，充气系统（充气泥浆或是泡沫）或是纯空 气或是雾气。“空气”或是充气系统可能会利用空气，天 然气，氮气，或是富含天然气。广义上说，欠平衡钻井被 采用时因为以下三个原因：1.提高钻井速度2.有限减少漏 失3.保护储层。这三条的任何一条还都有其他另外的许多 分支。无论怎样，如果欠平衡钻井不能减少钻井的成本或 是不能提高产能，它将不再有广泛采用的价值了。因此， 其最终的目的是开发产层来降低成本。
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，
欠平衡钻井工艺技术
4. 雾化钻井 液相以非连续液滴的形式存在于连续气相中
作为循环介质的钻井称为雾化钻井。
雾化钻井在一定程度上能克服地层出水问题， 并具有气体钻井的优点。
作业程序：用小型小缸泵将液体低速注入循环 气体中，（注入液相通常为水、表面活性剂及防 腐剂）。有时加入聚合物或盐以防止水敏性页岩 与钻井流体间的作用。
类型
井数（口）井数（口） 井数（口） 井数（口）
加重盐水体 1
9
系钻井液
2
0.2
普通钻井液 6
24
18
0.1
非加重盐水 1
9
11
1.2
体系钻井液
泡沫雾化流 2
23
69
1.5
体
35.0% 30.0%
百分率 欠平衡井数
12000 10000 8000 6000 4000 2000
25.0%
20.0%
15.0%
普遍认为： ●利用欠平衡钻井技术能取得高产油气流； ●随着经验增多和各种技术问题的解决，欠平衡钻
井技术正在逐步得到改进和完善。
欠平衡钻井UBD
1. UBD分类
UBD分类
气体钻井（空气、天然气、氮气、烟道气） 雾化钻井 充气钻井 泡沫钻井 玻璃微珠、塑料微珠钻井 钻井液
2. 不同类型UBD流体密度
术应注意它适用范围和施工中注意的问题。
● 设备与工具的研制。多种型号的旋转头与旋转 防喷器，如：Williams， Grant和国产旋转头 的开发，基本能满足欠平衡钻井的需要。地面 处理设备，如：气，液；油，气，水，岩屑分 离器的研究取得了令人满意的成绩，加拿大的 四相分离器已在现场投入使用，国内也正在积 极开展这方面的研究工作。不同井口装置方案 能应付复杂的井下情况。此外，还开发了欠平 衡钻井过程中注入惰性气体的产生设备
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浅析欠平衡钻井技术原理及工艺
摘要：欠平衡钻井的是指在钻井过程中钻井液循环体系的井底压力低于地层孔隙压力，使产层流体有控制的计入井筒并将其循环到地面的钻井技术。
本文主要是从欠平衡钻井的原理出发，讨论工艺参数的设定以及钻井液的选择依据。
关键词：欠平衡钻井工艺欠平衡钻井液
利用可靠的装备在万千能控制的情况下，合理的确定钻井液液柱压力与地层孔隙压力的负压差值，引导地层流体进入井筒，形成溢流或井喷，在溢流或者井喷状态下钻进时，控制进口钻井钻井液保持稳定，将出口的钻井液与地层流体的混合物通过地面管汇引到距井口较远的体外除气加重装置里，除去95%以上的气体，需要时可加重到所需要的钻井液密度，然后返回到钻井液循环罐中，如此反复。
一、欠平衡压力钻井工艺技术原理
1.储层伤害较小的基本原理
根据力的平衡原理，当地层孔隙压力大于井筒液柱压力（动态、静态）压力时，地层孔隙流体就会侵入井筒，引起溢流和井喷，而井筒钻井液滤液及固相就不能入侵地层，外界的液体和固相不能对地层产生伤害，即基本保持储层性质的原始面貌，这就是储层伤害较小的基本机理。
2.负压差值的选择
负压差值的确定对欠平衡压力钻井技术能否成功地实施起着重
要的作用。
欠平衡压力钻井和其他技术一样，工艺技术是核心。
而欠平衡钻井工艺的核心就是井底压力的研究和控制，其中井底负压值的大小直接影响到地层流体进入井筒内量的多少，关系到能否安全快速钻进。
井底负压值的控制是欠平衡钻井成功的关键。
负压值太大，有可能超过井控装备的承压能力，造成井喷失控事故，对稳定井壁也不利。
另外速敏的影响也会对储集层产生新的伤害，负压值太小，有可能起不到对储集层伤害小的作用。
二、欠平衡钻井中井内压力情况
三、影响欠平衡钻井的压力
1.钻井液静液柱压力（pm）
钻井液静液柱压力与钻井液密度有关；该压力直接作用在地层上，直接影响欠压值的大小。
但在地层流体进入环空后，由于环空为多相流体，环空的钻井液静液柱压力很难求出。
2.环空压耗（pa）
环空压耗是由于钻井液的流动而产生的，与钻井液性能和钻井参数有很大的关系。
该压力也是直接作用在地层上，其大小对欠压值有影响，尤其是在低压的地层中。
一般情况下可近似地认为1mpa，当地层流体进入环空后，由于环空为多相流体，使得很难求出。
3.欠压值（）
欠压值是由地层压力和钻井液静液柱压力以及环空压力所确定。
其大小直接影响地层流体进入井筒内的量的多少，其值过大，易造成产层的速敏和井口设备载荷过大或失控，造成重大的钻井故事。
根据大港油田的经验，一般将其确定在0.2～1mpa之问，欠压值的大小因地层和油田的实际情况由设计者定出。
4.井口回压（p回）
当地层流体不断进入井筒内，环空的静液柱压力不断下降，欠压值也急剧升高，如果不在井口控制一定的回压，从而控制地层流体的流入量，将会给欠平衡钻井带来很大的危害井口回压与欠压值是一对伴生的关系，即由于存在欠压而产生井口回压，反过来井口回压又限制欠压值的大小。
井口回压一般确定在0～7mpa的范围内。
当欠压值过小时，其井口也没有必要用回压控制。
5.地层压力（pp）
地层压力是在欠平衡钻井中首先要摘清楚的最基础的压力，一切欠平衡的压力计算，都建立在这个压力基础上。
对于开发井，地层压力较为清楚可直接采用；而对于勘探井，由于地层压力有许多不确定性，所以只能作为参考。
即在勘探井的欠平衡钻井中，先使用参考的地层压力，通过公式求出欠平衡的钻井液的密度，依据此密度钻进；当钻遇溢流和钻时加快时，要停止钻进，近似地求出地层压力，再根据所求的地层压力，调整钻井液参数。
四、欠平衡钻井液选择依据及影响因素
在欠平衡钻井技术中，钻井液的选择也是一个很重要的方面，在钻井液选择方面，主要是从以下几个方面来考虑：
1.钻井液与地层流体的相容性
在欠平衡钻井中，如实现了真正的欠平衡，地层中的油水气就会
进入井眼，同循环的钻井液接触，可能出现生成高粘度乳状液、润湿反转、结垢和沉淀物以及注入介质的氧化作用问题。
1.1地层产出水和循环油紊流混合，形成极稠的稳定乳状液，增加了泵压，导致欠平衡状态破坏，且气体难以分离。
另外高粘也破坏了环空流体的紊流状态。
1.2在大多数欠平衡钻井作业中，一般使用表面活性剂来抑制稳定乳状液的形成。
对油基钻井液体系，如果表面活性剂搭配不当，可能导致钻屑分离不良，钻屑成团或卡钻。
而且含有表面活性剂的钻井液漏失到地层，易引起地层的润湿性转变为亲油性。
1.3不相容的地层产出水和水基钻井液滤液混合，生成结垢和沉淀物（或者产出油与油基钻井液混合，形成沥青沉积物）。
如果注入气中含有co2，co2溶解在产出油和循环油中，在很高的井底循环压力下就可能产生沥青，出现结垢和沉淀物。
2.地层产出流体对钻井液的稀释
在任何欠平衡钻井作业中，循环流体会被地层产出的混相流体迅速稀释，即便使用闪点调控的很好的油基钻井液体系也可能受到污染。
多数泡沫钻井液体系与油和地层盐水接触后会迅速稀释，并产生不良反应。
应测量储层中产出的原油的苯胺点和浊点，以确定产出油是否会影响到钻井液重复使用。
另外还要确保产出液与温度较低的循环钻井液接触时，石蜡不会结晶析出。
3.钻井液的防腐问题
如果用充有空气或氮气的钻井液体系，则咸盐水（产自地层或用
作循环流体）与其中的微量（迹量）氧接触具有极强腐蚀性。
如果地层产出气中含有氢和硫，腐蚀问题会更严重。
因此，需要使用腐蚀抑制剂来防止钻柱、连续软管和井下装置过早失效，应详细分析游离气、溶解气以及地层中可能产生的地层水，以评价它们的可燃性和腐蚀性。
4.钻井液的粘度
在人工诱导的欠平衡作业中，一般不考虑使用高粘度的钻井液，这是因为高粘度的钻井液难以维持充分清洁井眼所需的紊流，而且难以控制固相和分离气体。
另外泵送高粘度钻井液产生的高摩擦压力也可能导致钻头处欠平衡状态的丧失。
参考文献
[1]杨文冉何修启元坝地区欠平衡钻井技术[j] 天然气技术与经济 2012.3
[2]杨毅宋瑞宏姜玉芳气体全过程欠平衡钻井压力控制技术探讨[j] 西部探矿工程 2011.1.。