低密度白油基钻井液在欠平衡钻井中的应用
欠平衡钻井技术及应用
欠平衡钻井技术及应用摘要：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。
第1章欠平衡钻井相关理论1.1 油气藏筛选理论1.1.1 适合欠平衡钻井的油气藏1、具有潜在井漏或钻井液侵害的油气藏这些油气藏包括晶间渗透率大于1μm2的地层；具有大的宏观开放型裂缝的地层；具有大量连通孔洞的非均质碳酸盐地层；可以导致过平衡压力大于6.9MPa的压力枯竭地层。
过平衡钻井最坏的情况是高渗透性特点与严重的压力枯竭相结合。
对于上面提到的这些油气藏来说，由于很难设计有效的过平衡钻井液体系，所以它们是欠平衡钻井的最佳选择对象。
特别是在裂缝性或非均质碳酸盐油气藏，很难形成防止钻井液滤液和固相侵害地层的均质稳定滤饼，并且发生抽汲后，地层内的流体仍旧会不受约束的流入井眼。
在这种情况下形成的滤饼，经常引起压差卡钻，最终导致毁灭性卡钻事故。
在具有宏观渗透性特点的水平井中，由于重力引起的排泄，可能会发生井漏。
2、具有岩石-流体敏感性的地层相当大的地层损害可能是由于不相溶水基滤液与地层粘土或其它活性材料的有害反应引起的。
许多地层含有水活性粘土，如蒙脱石或混层活性粘土。
这些粘土与非抑止性水基钻井液接触会发生膨胀，并严重影响采收率，而且在某些情况下，会影响近井眼区域固结。
有些地层可能还含有悬浮粘土和细颗粒或可运移材料，如高岭石粘土，碎岩屑，焦沥青和无水石膏。
这些问题中的许多情况可以通过欠平衡钻井技术或合理的采用油基或抑制性水基钻井液的过平衡钻井技术来解决。
3、具有液-液敏感性的地层欠平衡钻井可以防止不相溶的钻井液滤液侵入地层，从而消除侵入滤液与地层盐水或原油发生有害反应。
其中的一种有害反应是高粘水包油乳化剂钻井液被圈闭在近井眼区域。
另外的有害反应包括：由于油基钻井液侵入油气藏原油引起脱沥，从而导致渗透率的降低；由于不相溶的水基钻井液滤液和地层盐水混合而导致地层胶合和固体物沉淀。
浅论低密度钻井液技术的应用
浅论低密度钻井液技术的应用低密度钻井液技术是一种新型的钻井液体系，其密度低于1.00g/cm3，其主要特性是具有良好的作业性能，能够很好地解决传统高密度钻井液技术所面临的一系列问题，如井壁稳定性问题、环境污染问题和人员健康问题等。
本文将从应用方面进行简要的分析。
首先，低密度钻井液技术的应用可以帮助解决井壁稳定性问题。
传统高密度钻井液技术的使用会导致井壁的稳定性受到影响，甚至出现井壁崩塌的情况。
而低密度钻井液技术相对来说密度较低，对井壁的压力较小，能够更好地保护井壁的稳定性，从而降低井壁崩塌的风险。
同时，低密度钻井液技术制备简单，使用成本低，与传统技术相比成本更具优势。
其次，低密度钻井液技术的应用还可以改善钻井过程的环保情况。
传统高密度钻井液技术使用的钻井液密度较高，其回收利用率较低，依靠露天堆放实现钻井液的废物处理，造成污染环境的情况较为普遍。
而低密度钻井液技术的密度较低，不仅易于回收再利用，还便于进行重复循环。
此外，低密度钻井液技术中所使用的添加剂物质无毒、无害，对环境污染的危害要小于传统高密度钻井液。
最后，在进行钻井过程中使用低密度钻井液技术还能改善工作人员的健康状况。
传统高密度钻井液技术中使用的钻井液往往含有致癌物质和其他有害物质，直接对工作人员的健康构成一定的威胁。
而低密度钻井液技术中所使用的添加剂物质无害，对人体健康无任何危害性，因此能够在一定程度上保障工作人员的身体健康。
综上所述，低密度钻井液技术在钻井作业中的应用具有明显的优势，可以很好地解决传统高密度钻井液技术所面临的一系列问题，比较适用于一些沉积岩地层、吸水岩地层等特殊地层的钻探，对提高勘查质量、保护环境和人员健康、降低成本等方面都具有一定的推动作用。
浅论低密度钻井液技术的应用
浅论低密度钻井液技术的应用随着我国石油工业的发展，深海、大陆架和复杂地质条件下的油气勘探成为工业发展的重要领域，而低密度钻井液就是钻井中非常重要的一个环节。
低密度钻井液技术在石油勘探工程领域得到了广泛应用，其主要是指在减小钻井乏燃料造成的地层破坏以及化学污染的情况下，将钻井液的密度下降到一定程度的技术。
首先，低密度钻井液技术可以减少钻井乏燃料造成的地层破坏。
由于石油勘探的要求越来越高，为了满足得到更多的油气资源的需求，勘探地点往往位于深海、大陆架等复杂地质条件下。
在这种情况下，如果钻井液的密度过高，会在钻井过程中产生非常大的压力，从而造成地层的破坏。
而低密度钻井液则可以减轻这种压力，减少地层破坏，从而对勘探工程的安全运行起到了重要的作用。
其次，低密度钻井液技术还可以减少化学污染的情况。
钻井液中的化学物质会溶解在地层水中，从而对地下水产生污染。
特别是在环境保护日趋重视的今天，对于环境污染问题需要重视。
低密度钻井液技术可以降低钻井中钻井液的密度，从而减少了钻井液中化学物质的含量，降低了钻井液的污染程度。
另外，低密度钻井液技术还可以降低钻井成本。
传统的钻井液密度较高，采用的是相对较贵的重质泥，费用较高。
而低密度钻井液可以采用较便宜的轻质材料作为填充物，这样可以大幅降低钻井液的成本。
最后，低密度钻井液技术需要注意一些问题。
首先，低密度钻井液技术需要掌握一定的工艺技术，确保钻井难度和勘探工程安全。
其次，在产品的成本上需要对轻材料的选择进行优化，以确保产品的性价比。
最后，也需要制定相应的保护措施，防止因钻井液密度过低而导致的意外事故发生。
总之，低密度钻井液技术已经成为石油勘探领域中非常重要的环节之一。
随着我国油气资源的日益丰富和石油工业技术的日趋成熟，低密度钻井液技术将进一步发挥重要作用，对于保障我国的能源安全以及促进国家的经济发展具有重大意义。
低密度钻井液技术在复杂地层中的应用
低密度钻井液技术在复杂地层中的应用熊㊀帆摘㊀要：井控井漏㊁井涌和井喷等事故给钻井施工带来了巨大安全隐患，也造成了较大的经济损失，特别是在经过多年开采的老区油田，这种现象更为普遍㊂在高产稳产期之后进入到压力枯竭㊁产能极低㊁特高含水率的后期开发阶段㊂地层压力系统变得极其复杂，最低地层压力系数远远小于１．０，不仅层间压力差异大，同层压力也极不稳定㊂在钻井施工过程中，极易发生井漏㊁井涌，甚至是漏喷同层的事故，对钻井液密度窗口要求极高，最低密度要求小于０．８ｇ／ｃｍ３，既要能够满足防漏需要，特殊情况下又能将钻井液密度提高至１．１５ｇ／ｃｍ３，满足压稳地层的需要，将井筒压力控制在安全范围之内㊂因此，研究了一套超低密度钻井液，有效降低了井漏㊁井涌等事故，有效保证了该区块石油资源的高效开发，产生了良好的经济效益和社会效益㊂关键词：低密度钻井液；复杂地层；井漏；经济效益一㊁低密度钻井液技术（一）玻璃微珠低密度钻井液技术从玻璃微珠低密度钻井液现场应用实例可知，当玻璃微珠达到４０％的极限加量时，由于钻头与地层㊁钻具与井壁以及钻头水眼的挤压㊁研磨作用，玻璃微珠会发生破碎和损耗，破碎率超过４０％，总损耗量超过６０％，这样既会引起钻井液密度升高，还会对钻井液流变性产生负面影响㊂如果继续维持钻井液的低密度，只有加大玻璃微珠加量，势必会增加钻井液成本㊂（二）微泡沫钻井液技术在玻璃微珠低密度钻井液之后，为了满足一些区块欠平衡钻井需求，又研发了微泡沫钻井液技术㊂这种钻井液技术是将具有发泡能力的表面活性剂添加到钻井液中，通过产生的泡沫降低钻井液密度㊂为了获得良好的发泡效果，保持较稳定的泡沫，往往要向钻井液中添加具有稳泡能力的表面活性剂㊂这种低密度微泡沫钻井液的密度范围在０．８６ １．１０ｇ／ｃｍ３，也无法直接应用于区块，不能满足安全钻井对低密度的需求；同时，仅靠添加大量发泡剂来降低钻井液密度，需要更高标准的设备来匹配发泡工艺，还会增加发泡剂和稳泡剂的成本㊂二㊁超低密度钻井液技术研究结合玻璃微珠钻井液和微泡沫钻井液的特点，为了研究一套密度小于０．８ｇ／ｃｍ３的超低密度钻井液，确定了研究思路：先通过控制中空玻璃微珠的加量，将水基钻井液密度降至０．９ｇ／ｃｍ３左右；然后在玻璃微珠低密度钻井液基础上，再添加发泡剂和稳泡剂，进一步将钻井液密度降至０．８ｇ／ｃｍ３以下，以满足超低密度钻井液需求㊂（一）玻璃微珠低密度钻井液性能１．玻璃微珠优选优选出平均粒径在４０μｍ㊁壁厚在１ ２μｍ的空心玻璃微珠，经过室内评价实验，这种空心玻璃微珠在承受１４ ７４ＭＰａ的压力下，破碎率小于５％，且在钻井液中具有良好的分散度，不会产生团聚㊁絮凝的情况㊂２．玻璃微珠加量确定在淡水基浆（配方：４％膨润土浆＋１％ １．５％抑制剂＋０．１％ ０．２％包被剂＋１．０％ １．５％降滤失剂）基础上，加入不同量的玻璃微珠，测量玻璃微珠对钻井液密度和流变性的影响规律，随着玻璃微珠加量增加，钻井液密度总体呈下降趋势，在质量分数达到４０％时，钻井液密度最低，为０．８５ｇ／ｃｍ３；钻井液塑性黏度和动切力随着玻璃微珠加量增加，总体呈上升趋势，在质量分数小于２５％，塑性黏度和动切力增加缓慢，对钻井液性能影响较小，但超过２５％时，塑性黏度和动切力快速增加，对钻井液性能影响较大㊂因此，综合考虑玻璃微珠损耗率㊁钻井液流变性和综合成本等因素，确定玻璃微珠质量分数为２５％，此时钻井液密度为０．９２ｇ／ｃｍ３㊂（二）超低密度钻井液性能在玻璃微珠低密度钻井液基础上，通过加入自主合成的发泡剂和稳泡剂，再进一步降低钻井液密度至所需要的范围㊂１．发泡剂合成及性能评价发泡剂是微泡沫钻井液技术的关键处理剂，形成的泡沫的质量直接决定着钻井液性能是否稳定㊂选用烷基酰胺㊁氨基和羧酸等亲水单体合成出能够满足要求的发泡剂㊂该反应为水溶液聚合反应：将氨基化合物与二级去离子水配制成一定浓度的溶液，置于搪瓷反应釜中，将温度升高至６０ħ；再缓慢加入烷基酰胺单体与氢氧化钠配制成的混合溶液；混合溶液加完后继续反应３ ４ｈ，可得到乳白色表面活性剂ＣＦ㊂采用常用的半衰期泡沫质量评价法对合成发泡剂ＣＦ的质量进行了评价，并和常用的发泡剂进行了对比分析㊂该方法是将一定的发泡剂加入水中，通过高速搅拌产生泡沫，测量产生泡沫的体积；并静止观察，记录开始析出液体的时间（出液时间）和半衰期（析出一半量液体的时间），自主合成的发泡剂ＣＦ，发泡体积和发泡能力都高于其他几种表面活性剂，且出液时间和半衰期都更长，说明其产生的泡沫性能稳定，质量较高，能满足泡沫钻井液发泡需求㊂２．稳泡剂合成及性能评价综合考虑稳泡能力㊁成本和维护工艺等因素，采用乳液聚合方式，以丙烯酸和酰胺类化合物合成出一种低黏度的中分子量聚合物钻井液体系用稳泡剂ＳＦ㊂对合成的稳泡剂的稳泡能力与其他几种稳泡剂进行了对比，合成的稳泡剂稳泡能力较好，与发泡剂具有较好的协同作用，可以延长半衰期㊂三㊁现场应用研制的超低密度钻井液在区块Ｎ１井进行了应用㊂该井三开井段为１１００ １６７０ｍ，预测井底压力系数小于１．０，存在易漏风险，所以采用超低密度钻井液进行钻井㊂三开作业前，将淡水基浆性能调整至合理范围，通过加料漏斗缓慢加入２５％钻井液体积的玻璃微珠，持续搅拌２ｈ以上；当玻璃微珠分散均匀㊁钻井液密度稳定之后，按照比例先后加入发泡剂和稳泡剂，经过搅拌桨剪切后，形成超低密度钻井液，经测量钻井液密度为０．８ｇ／ｃｍ３，能够满足三开井段欠平衡钻井需求㊂在钻井过程中，要根据钻井液密度和泡沫体积的变化情况，按比例随时补充玻璃微珠㊁发泡剂㊁稳泡剂或消泡剂，并保持搅拌桨正常运转㊂在整个三开过程中，超低密度钻井液性能稳定，密度始终维持在０．８０ｇ／ｃｍ３左右，ＡＰＩ失水在３ｍＬ以内，而且井底岩屑返出顺利，没有发生钻井液漏失㊁井涌和井喷等复杂事故㊂机械钻速比同区块邻井提高９６％，钻井周期也同比缩短１２ｄ以上㊂参考文献：［１］张振华，鄢捷年，樊世忠．低密度钻井流体技术［Ｍ］．东营：石油大学出版社，２００３．作者简介：熊帆，辽河石油勘探局有限公司辽河工程技术处㊂６５１。
低密度水包白油钻井液在潜山欠平衡钻井中的应用
低密度水包白油钻井液在潜山欠平衡钻井中的应用低密度水包白油钻井液在潜山欠平衡钻井中的应用概述随着石油工业的不断发展，欠平衡钻井已成为石油勘探和开发中的常见作业方式之一。
然而，潜山地质条件下的欠平衡钻井，由于具有地层压力异常高和井壁稳定性难以控制等困难，对钻井液的性能要求更加严格。
低密度水包白油钻井液由于其具有低牵引力、高浸透性、适应性强等优点，在潜山欠平衡钻井中被广泛运用。
本文拟深入探讨低密度水包白油钻井液在潜山欠平衡钻井中的应用。
低密度水包白油钻井液的特点（1）低密度：经调配后，低密度水包白油钻井液的密度范围一般在0.8~1.0g/cm3，与常规钻井液相比，其密度低，因此可以减小钻井液对地层的扰动和压裂。
（2）高浸透性：低密度水包白油钻井液可以迅速渗透地层，使得地层中的油气能够更加顺畅地流动，从而增加钻井的效率。
（3）低牵引力：低密度水包白油钻井液中的润滑剂可以使得液体流动时的摩擦力降低，从而减少井眼磨损、减小井壁稳定损失。
低密度水包白油钻井液在潜山欠平衡钻井中的应用欠平衡钻井中最主要的问题是井壁稳定性和地层压力过高。
低密度水包白油钻井液具有流动性好、适应性强等优点，可以很好地解决这两个问题。
（1）减小井壁稳定性损失钻井液对井壁稳定性有很大的影响，而低密度水包白油钻井液中的润滑剂可以减少液体流动时的摩擦力，从而减轻钻井液对井壁的损伤，降低井壁稳定性损失。
（2）减少地层压力过大问题地层压力过大会导致钻头的损坏以及井壁的塌陷等问题。
而低密度水包白油钻井液可以减轻钻井液对地层的压力，减少地层损害。
（3）提高钻井效率低密度水包白油钻井液具有高浸透性，能够快速地渗透进入地层，这对于欠平衡钻井来说十分重要，因为当地层压力较大时，使用常规的钻井液可能会出现地层堵塞现象，导致钻井效率降低，而低密度水包白油钻井液则能够避免这种情况的发生。
总结低密度水包白油钻井液在潜山欠平衡钻井中表现出了较高的性能，能够有效地解决井壁稳定性和地层压力过大等问题，受到了石油勘探和开发人员的广泛应用。
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。
低压地层低密度防漏堵漏钻井液体系及应用
低压地层低密度防漏堵漏钻井液体系及应用发布时间：2021-08-09T15:20:44.437Z 来源：《中国科技信息》2021年9月中作者：李成林郭良王建军张大力宴剑[导读] 随着油田的密集开发，部分区块地层欠压严重，钻井过程中井漏复杂较为严重。
胜利石油工程有限公司黄河钻井总公司李成林郭良王建军张大力宴剑摘要：随着油田的密集开发，部分区块地层欠压严重，钻井过程中井漏复杂较为严重。
使用随钻堵漏剂能在一定程度上降低漏失风险，减少钻井液漏失，但井漏发生后堵漏难度大，且处理周期长，最后多采用水泥浆封堵，对储层污染严重。
因存在溢流的风险，漏失严重时还必须关井预防井喷，防漏、防井喷是重点。
关键词：低压地层；井漏问题；防漏堵漏；井液体系；效果；溢流1钻井液技术难点常规钻井液体系采用KCl无土聚合物钻井液体系，三开钻进低压储层时，钻井液密度为1.02~1.09g/cm3，使用随钻堵漏剂能在一定程度上降低漏失风险，减少钻井液漏失，但井漏发生后堵漏难度大，且处理周期长，最后多采用水泥浆封堵，对储层污染严重。
因存在溢流的风险，漏失严重时还必须关井预防井喷，防漏、防井喷是重点。
因为井漏的时常发生，也制约了钻井速度。
其中A井三开水平段漏失严重，无法应用常规钻井液进一步钻进。
因而，应用低密度钻井液成为一种趋势。
2低密度钻井液调研国内外研究低密度钻井液体系主要采用气基流体钻井、泡沫(或充气)钻井液、油包水或水包油乳化钻井液，油基钻井液是较好的实现方式，但存在着井壁失稳、环境污染严重、信号衰减、泵吸困难、设备投资量大等缺点，而且钻井液本身性能调控困难、流变性和水力学计算复杂、井眼净化效果不稳定等现实问题难以解决，在水平井钻井中更是如此，而比较成熟的是微珠和可循环微泡钻井液。
玻璃微珠不仅可以有效降低钻井液密度还具有降滤失的功能，加入后钻井液滤失量易于控制。
在钻井液中加入润滑剂、适当混油等，既可以改善润滑减阻性，又利于井浆密度控制。
浅论低密度钻井液技术的应用
浅论低密度钻井液技术的应用
低密度钻井液技术是一种新型钻井液处理技术，它可以有效地减小井口压力，降低钻
井成本，提高钻井效率，减少对环境的污染。
该技术的应用已经得到了广泛的推广和应用，本文将对低密度钻井液技术的应用进行浅论。
首先，低密度钻井液技术的应用可以大大减小井口压力。
井口压力是钻井过程中非常
关键的问题，它可以影响钻头的 penetration rate，增加钻井工程的难度，导致钻井事故的发生。
低密度钻井液技术可以通过调整钻井液的密度和黏度来降低井口压力，从而提高
钻井效率和安全性。
其次，低密度钻井液技术的应用可以降低钻井成本。
钻井成本是钻井工程中的重要因素，它涉及到钻井设备、劳动力、钻井液等方面。
低密度钻井液技术可以通过使用轻质材
料来制备钻井液，比如空气泡沫、泡沫玻璃等，这样可以降低钻井液成本，减少钻井成本，从而降低钻井项目的总体成本。
最后，低密度钻井液技术的应用可以减少对环境的污染。
钻井液的使用会导致钻井废
液的产生，这些废液需要进行处理和排放，如果不得当处理，就会对环境造成污染。
低密
度钻井液技术可以使用环保型的轻质材料来制备钻井液，从而减少对环境的污染。
综上所述，低密度钻井液技术的应用是非常有价值的，它可以降低井口压力、降低钻
井成本、提高钻井效率、减少对环境的污染，从而能够帮助钻井工程取得更好的经济效益
和环境效益。
欠平衡钻井液体系研究
第1章概述在一般钻井技术中，为了保证井眼稳定和防止井喷，钻井液密度在平衡地层孔隙压力的基础上往往附加一定的安全系数。
有时因探井的地层压力预测不是十分准确，附加系数较大，对发现和保护油气层均会产生不利影响。
过高的钻井液密度在某些区块易引发井漏事故，也影响机械钻速。
实践证明，目前国内外许多油田正在应用的欠平衡钻井技术能够较好地解决这些问题。
欠平衡钻井技术的核心是维持地层“负压差”，其目的是更有效地实施对油气层的保护。
该项技术特别适用于钻探和开发“三低”储层油气资源；防止井漏和压差卡钻；显著提高钻速；延长钻头寿命；也便于进行产能实时评价。
通常情况下，适应欠平衡钻井的地层主要有：(1)地层稳定性好、井壁不易垮塌的地层；(2)高压低渗，容易被污染的地层或区块；(3)裂缝型、溶洞型等低压易漏储层；(4)产层比较集中，但层间孔隙压力变化不大的地层或区块；(5)产层中不能存在硫化氢及其他有害流体，或有害流体的扩散浓度不会超过允许标准。
国外很早就开始使用低密度钻井流体，美国在上个世纪30年代就开始使用空气和天然气钻井来保护油气层，50年代到70年代泡沫钻井流体较成熟地应用于钻井作业，充气钻井流体的应用也取得了较好的效果。
目前，各种低密度流体都曾成功地应用于欠平衡钻井中。
用于欠平衡钻井的低密度钻井液有两大类：一是单相流体类，如清水、柴油、稀原油、空气或者低密度常规钻井液；二是气/液两相流体类，如充气钻井液和稳定泡沫钻井液等。
国内外低压钻井流体主要有以下几种：(1)气体体系：由空气或天然气、氮气、二氧化碳气及防腐剂、干燥剂等组成的体系；(2)雾体系：由空气、发泡剂、防腐剂和少量水混合组成的循环流体；(3)充气体系：将气体注入钻井液内，从而降低流体的密度；(4)泡沫体系：指气体介质分散到液体中，并配以发泡剂、稳泡剂或粘土及降滤失剂等形成的分散体系；(5)液相体系：当储层压力足够高时，使用的由常规钻井液、清水或油等钻井流体；(6)加低密度固体（空心玻璃球等）形成的流体。
欠平衡钻井技术
欠平衡钻井技术
欠平衡钻井技术是一种有效的钻井方法，它采用低于地层压力的钻井液压力实现井底
压力低于地层压力的状态，使得岩层泥浆得以尽可能快速地向井口移动而不被井底压力阻碍，从而达到提高钻进效率和减少发生卡钻事故的目的。
该技术主要应用于较软的岩层和
低透水性的地层中。
有以下 3 个显著的优势：
1. 提高钻进效率
欠平衡钻井技术中使用的钻井液压力较低，可以减小钻头和井壁之间的摩擦力和阻力，使得岩层泥浆得以尽可能快速地向井口移动。
因此，欠平衡钻井技术相比传统的钻井技术，可以减少井深相同的情况下所需的钻进时间。
2. 减少卡钻
在传统的钻井技术中，通常需要使用高压的钻井液来控制井底压力，然而，如果地层
的透水性较低，钻井液可能无法快速地向井口移动，导致井底压力过高，从而引发钻具卡
钻等问题。
而欠平衡钻井技术中使用低压力的钻井液，可以有效地避免卡钻等问题的发
生。
3. 减小地层侵入和物质损伤
欠平衡钻井技术主要适用于以下场景：
1. 钻井深度不超过 2000 米
2. 井壁不过分稳定，且易塌陷
3. 钻进的地层破碎和填充性较好，即其透水性不太高
4. 采用的岩层泥浆能够清除钻屑，防止其在井孔中堆积
总之，欠平衡钻井技术在适用场景中具有显著的优势。
在选用该技术时，需要综合考
虑地层条件、岩层类型、钻具、钻井液等多个因素，以确保其应用效果达到最好。
欠平衡钻井技术浅析
欠平衡钻井技术浅析【摘要】本文主要对欠平衡钻井技术进行论述。
【关键词】欠平衡；钻井技术1.欠平衡钻井的含义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。
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Flow Drilling（国内译为边喷边钻）、钻井液帽钻井、不压井钻井等技术。
2.欠平衡钻井的分类根据油气藏类型、地层压力以及采用的钻井液密度的不同，欠平衡钻井技术有以下两种分类方法：2.1按工艺方法分类自然欠平衡钻井：是指以普通钻井液为循环介质的欠平衡钻井。
人工诱导的欠平衡钻井：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的钻井。
人工诱导的欠平衡钻井有以下六种系列：（1）气体钻井：包括空气、天然气、废气和氮气钻井，密度适用范围0～0.02g/cm3。
（2）雾化钻井：密度适用范围0.02～0.07g/cm3。
气体体积为混合物的96%～99.9%，常规的雾化钻井液含液量少于2.5%。
（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0.07～0.60g/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%～97.5%。
（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0.7～1.0g/cm3，是应用广泛的一种欠平衡钻井方法。
气体体积低于混合物体积的55%。
（5）液体欠平衡钻井：a.油包水或水包油钻井液钻井。
准噶尔盆地金龙4井欠平衡油基钻井液技术研究
准噶尔盆地金龙4井欠平衡油基钻井液技术研究准噶尔盆地是我国重要的油气储藏区之一，该地区地质情况复杂多变，往往需要使用先进的钻井技术和完善的钻井液来解决一些难题。
针对准噶尔盆地金龙4井欠平衡油基钻井液的技术研究，本文进行了详细的探讨和研究。
一、欠平衡钻井技术的基本原理欠平衡钻井技术是指钻井液的压力小于地层压力，以达到快速钻井、减少钻头磨损和减少地层的污染作用。
其原理是将钻井液的密度调低至地层压力以下，钻井液流入井壁裂隙，从而达到营造压力失衡的状态。
这种状态下，井壁裂隙内的压力将驱动钻井液流入井眼，形成自动强制循环，使钻井液流经井壁，同时泥浆中的粘土和其它颗粒物质被井壁重力阻力固定住，从而达到快速钻进地层的目的。
二、欠平衡钻井液的分类按照钻井液使用形态的不同，欠平衡钻井液可以分为固体欠平衡钻井液、气体欠平衡钻井液和液体欠平衡钻井液三类。
其中，气体欠平衡钻井液应用较少，主要采用液体欠平衡钻井液和固体欠平衡钻井液。
三、准噶尔盆地金龙4井欠平衡油基钻井液技术研究1、欠平衡控制技术在欠平衡状态下，井眼内压力低于地层压力，很容易导致井壁的塌陷和钻柱的丧失。
因此，在钻探过程中，需要采用欠平衡控制技术来保持井眼内的压力稳定，防止井壁松散或发生互窜等危险。
2、沉降相稳定性沉降相稳定性是钻井液的重要性能之一，其稳定性直接影响着钻井液的使用效率和成本。
该性能受到石灰粉、铁掌和碱性物质等影响，因此需要将这些物质加入到钻井液中，来增加钻井液的沉降相稳定性。
3、欠平衡钻井液的优势相比传统的平衡钻井液，欠平衡钻井液具有很多优势，主要包括提高钻速、提升井壁稳定性、减少钻头磨损、减小泥浆污染等方面。
在准噶尔盆地的欠平衡钻井液应用案例中，通过实际操作，发现该技术可以提高钻井效率30-50%，并且减少了约10%的总成本。
四、结论作为一种高效节能的钻井技术，欠平衡钻井技术能够大幅提高钻井效率，同时保证井壁稳定，减少井壁塌陷和钻头磨损，因此得到了广泛的应用。
浅论低密度钻井液技术的应用
浅论低密度钻井液技术的应用
低密度钻井液技术是一种常用的钻井工程技术，通过控制钻井液的密度，能够减少井漏、井壁塌陷等问题，提高钻井的安全性和效率。
本文将从原理、应用和前景三个方面对低密度钻井液技术进行浅论。
低密度钻井液技术的原理是通过控制钻井液中的固相含量和添加特定的化学物质，来降低钻井液的密度。
常见的化学物质包括泡沫剂、减黏剂和增黏剂等。
泡沫剂通过产生气体泡沫的形式，将液相和气相的混合物的密度降低到低于土壤的密度。
减黏剂和增黏剂则是控制钻井液的黏度和流动性，以确保钻井液在井壁中形成稳定的液膜，并减少井漏风险。
低密度钻井液技术有着广泛的应用。
在海洋油气开发中，钻井液的密度控制是关键问题。
通过采用低密度钻井液技术，可以减少井漏和井壁塌陷的风险，确保钻井作业的安全性。
在碳酸盐岩地层中，低密度钻井液技术可以防止井漏并维持井筒的稳定性。
在高温、高压等特殊条件下，低密度钻井液技术也能够有效地进行钻井作业。
低密度钻井液技术在油气田开发中具有广泛的应用前景。
低密度钻井液技术在未来的发展中还存在一些挑战和改进的空间。
需要进一步提高低密度钻井液的稳定性和持久性，确保在长时间的钻井作业中不出现问题。
还需要加大对低密度钻井液技术的研发投入，开发更加环保和高效的低密度钻井液产品。
还需要加强对低密度钻井液技术的培训和推广，提高钻井人员的技术水平和应对能力。
低密度有机盐钻井液技术研究与应用
２．２低 密 度 有 机 盐 Ｗｅｉｇｈ０水 溶 液 密度 与 Ｗｅｉｇｈ０加 量 的 关 系 低 密 度有 机 盐 Ｗｅｉｇｈ０的密 度 ｐ为 １．５０￣ｃｍ ，往
水 中加入 不 同质 量 的 Ｗｅｉｇｈ０，搅 拌 ，使其 充 分 溶 解 ， 在 常温下 测定其 密度 ，见 图 １。
ｌ
①作 者简介 ：工程师 ，１９９３—０７毕业 于承德石油高等专科 学校钻井液专业
低 密度 有机 盐钻 井液技 术研 究与应 用 表 １ 不 同产 品溶 液 中的 ａ水值
·１９·
３ 低 密 度 钻 井 液 的抑 制 性
（１）低 密 度有 机 盐 中有 机 酸 根 比例 较 高 ，当低 密 度有 机盐 溶液 浓度 较 高时 ，其有 机 物有 形成 连续 相 的 趋势 ，可表 现 为类 似 于 油 基钻 井 液 的 抑制 能 力 ，可 有 效抑制 粘 土 、钻 屑的分 散 、膨 胀 ；
２．１ 密 度 有 机盐 Ｗｅｉｇｈ０的分 子 结构
采用 天 然有 机 物 （包 括有 机 矿 物 ）催 化 氧 化 断链 逐步 降解 的方 法 ，获 得平 均 分子 量 为 ５０００的有 机酸 盐— —Ｗｅｉｇｈ０。该 产 品密度 为 １．５０ｇ／ｃｍ。，在 水 中溶解 度 可达 １００ｇ，饱和水 溶液 密度 为 １．２５ｇ／ｃｍ。。
为克服 有机 盐钻 井液 存 在 的不 足 ，开发 了一 套低 密度有 机盐 钻井 液体 系 。该体 系在一 定密 度范 围 内除 水 、加 重料 、配浆 土外 仅 使 用 一种 添 加剂 ，配方 简 单 ， 同时 可兼顾 体系 的各种 性能 。
２ 低 密 度 有 机 盐 Ｗｅｉｇｈ０的基 本 性 质
（２）低 密度有 机 盐钻 井液 中 Ｗｅｉｇｈ０含量 较 高 时 ， 可束缚 大量 自由水 ，水活 度 （水活 性 ）低 ，粘土 颗粒 、钻 屑在其 中浸 泡 时水 化应力 较 低 ，在其 中的分散 趋 势被 有 效抑制 。
★★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。
3 欠平衡钻井液
漏斗粘度，s 密度，g/cm3 塑性粘度，mPa•s 动切力，Pa 初切/终切，Pa API滤失量，mL pH值
63～80 0.96～0.98 29～37 5～ 8 1～2.5/4.5～7 3～ 4 10～11
现场应用—文23-40井
钻井液阶段性能
井深 /m ρ /（g/cm3） FV /S PV /mPa.S YP /Pa Gel /Pa FL /mL
水分，提高其稳定性，使配制的油基钻井液滤
失量小于1mL。
（4）加重：加入加重剂，搅拌、使密度达到性
二、油基钻井液
国外发展现状：
在全油基钻井液中，水是无用的组分，其 含水量不应超过7％；而在油包水钻井液中，水 作为必要组分均匀地分散在柴油中，其含水量
一般为10％～60％。
二、油基钻井液
中国海洋石油南海西部公司与石油大学等 共同承担的国家863项目。 主要技术指标： 密度 > 2.30 g/cm3、抗温220 C以上 HTHP滤失量（220 C）< 20 mL 破乳电压：7501500 v
欠平衡钻井优势
3、延长钻头寿命 原理： 钻井液引起的过平衡压力会增强岩石 的抗压强度，欠平衡钻井可减小压持效应， 因此容易破碎岩石，另外钻屑容易带离井 底，减少重复研磨。
欠平衡钻井优势
4、减少粘卡
欠平衡钻井没有泥饼的形成，因此减少粘卡。
5、减少地层损害 过平衡钻井过程中，钻井流体通过改 变岩石润湿特性、堵塞孔隙，导致油气储 层渗透率降低。
欠平衡钻井优势
1、提高机械钻速 避免钻头底部对岩石的牙齿效应，钻头 可更好的切削井底，一般情况下，在同样 的地层钻进，欠平衡钻井的钻速是普通泥 浆钻井的几倍。
低密度白油基钻井液在欠平衡钻井中的应用
隆起克百断裂带 下盘５ ｌ ８ 井西 断块 上 布 置 ２ ２ 安 全性研究 ．
的一 口预 探 井 ， 目的 层位 岩 性 为 白 色 、 褐 灰
色、 绿色凝灰岩及 凝灰质碎屑岩 。 龙４ 灰 金
如表２ 示。 所 ５ 白油的 闪 点大 于 １ ５ ， ＃ Ｏ ℃ 添加 各种 处
３ １ １现场 配 置 工艺 ．．
（） 照 设 计 配 方 在 白 油 中加 入 主 乳 、 Ｉ按
辅 乳 、 湿 剂 、 机土 ， 环 均 匀 ； 润 有 循
闪 井 是 新 疆 油 田准 噶 尔 盆地 西 部 隆 起 东 北 翼 理 剂 和 盐 水 配 置成 油 井 南 断 块 圈 闭 上 布 置 的 一 口预 探 井 ， ３ 凝 灰 质 砾 砂 岩 互 层 ， 亚 组 主 要 岩 性 为 安 下
（ ） 设 计 要 求 比 例 加 入 降滤 失 剂 、 ３按 天
目的 层 岩 性 为 灰 黑 色 泥 岩 与 灰 色 、 灰 色 ５ 白油 是 低 毒 矿 物 油 ， ５ －９ ｈ 大 干 至 ９ １ 深 ＃ ＬＣ ０ ６ 值 ０：０； 山 质 、 山 角砾 岩 及 砂 砾 岩 与 泥 岩 或 凝 灰 境 基 本 无 毒 。 场 施 工 未 发 生 任 何安 全 和 然 沥 青粉 和 石 灰 ， 火 现
根 据 实 验 室 微 量 白油 热 解 一气 相 色 谱
图 ） 峰 ２ ｃ 钻进 ， 至 ２ ０ ｍ时 ， 下 出 水严 重 ， ｍ 钻 ４０ 井 根 分 析 谱 图（ １特 征 ： 形 呈 为 基 线 明 显 抬 ３． 白油基 钻井液 主 要性 能 的控 制和 维护
工 业 技 术
Ｓｉｃ ｄ ｅｈ ｌｙｎｏ ｃｎ ａ ｃ ｏｇ Ｉ ｖ ｅ ｅ ｎ Ｔ ｎｏ ｎ ｓ
低密度钻井液在沈289井的应用
３ 室 内实 验 ［ ］
１ 乳化 剂 加 量 的 确定 。在 油 水 比 为 ６ ： ０ 密 ） ０４、
的效 果 ， 发现 了 良好 的 油气显示 ， 为重新 认识 和评 价 潜 山构造 提供 了重要 依 据 。
度 为 ０ ９ ／ ｍ。的基 浆 中分 别 加 入 不 同 比例 的 乳 ． １ｇ ｃ
液 ， 井 三开 施 工 中一 直 处 于 点 火燃 烧 状 态 ， 现 了 良好 的 油 气 显 示 ， 重 新 认 识 和 评 价 潜 山 构 造 提 供 了重 要 依 该 发 为 据 ， 且 钻 井 速 度 大 大 提 高 。指 出 ， 钻 井 液适 用 于 在 井 壁 比较 稳 定 的地 层 实施 的 欠 平 衡 钻 井 ， 时 中 空玻 璃 微 珠 而 该 同 随 着 水 眼 喷 射 剪切 和 钻 具 的 研 磨 会 发 生 破 碎 ， 钻 井 液 密 度 逐 步 上 升 的 问题 尚待 解 决 。 使 关键 词 水 包 油 钻 井 液 中 空玻 璃 微 珠 欠平 衡 钻 井 低 密度 钻 井 液
文 章 编 号 ：０ １５ ２ （ ０ ８０ —０ １０ １０ －６ Ｏ ２ ０ ）４０ ６—３
低 密 度钻 井液 在 沈 ２ ８ ９井的 应 用
孙 洪斌 李先 锋 姚 烈。 张 继 国。 杨 永 胜。
（ ． 河 石 油勘 探 局 ， 宁 盘 锦 ；． 河 石 油勘 探 局 钻 一 泥 浆 公 司 ， 宁 盘 锦 ； ． 河 石 油 勘 探 局 钻 二 泥浆 公 司 ， 宁盘 锦 ） １辽 辽 ２辽 辽 ３辽 辽
表 １ 不 同 乳 化 剂 加 量 乳 化 效 果
配 方 乳化效果 评 价
营组 ， 沙河街 组一 段 、 三段 、 四段地 层 ， 房身 泡组 和太
浅论低密度钻井液技术的应用
浅论低密度钻井液技术的应用低密度钻井液技术是一种应用广泛的钻井技术，它在油田勘探开发中发挥着重要的作用。
低密度钻井液技术的应用可以帮助提高钻井效率、降低成本、减少环境污染，因此备受行业关注。
本文将就低密度钻井液技术的应用进行浅论，以期为相关行业提供一些参考。
一、低密度钻井液技术的概念及特点低密度钻井液技术是指通过调整钻井液的密度，使之低于地层压力的一种钻井技术。
与传统的高密度钻井液相比，低密度钻井液具有密度小、粘度低、渗透性好等特点。
这种技术的主要目的是为了减小钻井液对地层的侵入及对孔隙压力的影响，从而减小钻井液损害地层和减小地层流体泄漏的风险。
低密度钻井液技术已经被广泛应用于油田勘探开发中的各个方面。
它在油气原油勘探开发领域中得到了广泛的应用，包括在潜水、陆上和海上油气井钻井过程中。
低密度钻井液技术还被广泛应用于地下水与环境保护工程中，它可以帮助减小钻井对地下水的影响，达到环境友好的钻井效果。
三、低密度钻井液技术对油田勘探开发的意义低密度钻井液技术的应用对油田勘探开发有着重要的意义。
它可以帮助提高钻井效率，由于低密度钻井液对地层的影响较小，因此可以减小钻井液对地层的侵入及对孔隙压力的影响，提高钻井速度和减小钻井液对地层损害，从而增加了钻井效率。
采用低密度钻井液技术可以减小成本，由于该技术可以减小对地层的侵入及对孔隙压力的影响，因此可以减小钻井液对地层的损害，降低了维护和环境恢复的成本。
低密度钻井液技术的应用可以减少环境污染，由于该技术可以减小地层流体泄漏的风险，减小了对地下水的影响，因此可以减少了环境污染。
随着油田勘探开发行业的发展，低密度钻井液技术也在不断地进行改进和完善。
在技术方面，低密度钻井液技术将越来越多地引入新材料和新工艺，以提高其在钻井工程中的适用性和可靠性。
随着环境保护意识的增强，低密度钻井液技术将更加重视对地下水和环境的保护，在技术和管理方面会更加严谨，以满足环保要求。
在市场方面，低密度钻井液技术将会迎来更广阔的市场和更多的应用领域。
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欠平衡钻井是一种钻井技术，它通过在钻井过程中向钻头下游注入一定压力的液体，以使井底压力高于地层压力，从而控制钻井液含固相物的循环和清除井底剪切力，提高钻速，减小地层侵入，实现井下高效作业，是一种高效、节能、安全的钻井方法。
近年来，欠平衡钻井技术在油气勘探和生产中得到越来越广泛的应用，并在装备技术方面不断取得进展。
欠平衡钻井的应用条件有哪些呢？欠平衡钻井适用于具有一定的孔隙度和渗透性的油气层和钙质岩石中，对于低渗透、低孔隙度的地层应用效果并不佳。
欠平衡钻井还需要考虑地层条件、井筒结构、井深、井径等因素，才能正确选择欠平衡技术的处理参数。
在具体应用中，需要充分评估地层条件、井筒结构、流体循环系统和BHA装备等方面的要求，以保障钻井的顺利进行。
在欠平衡钻井技术的装备技术方面，近年来取得了哪些进展呢？首先是液压气动搅拌系统的研发应用。
传统的液压钻井液搅拌系统在处理欠平衡钻井中的气液两相悬浮物时效果不佳，因此需要将气动技术引入搅拌系统中，以提高悬浮液体的搅拌均匀度，增加气液两相的混合效果，从而提高井下钻井效率。
其次是钻头及BHA的改进设计。
欠平衡钻井中，井下工具的设计和改进对于钻井效率的提高至关重要，需要根据井下地层情况，适当改进钻头和BHA的结构设计，以提高井下的作业效率和安全性。
还有就是欠平衡钻井液体防喷系统的研发应用。
在欠平衡钻井中，为了保障井下作业人员和设备的安全，需要研发液体防喷系统，以解决井下高压液体喷射造成的危险，保障井下作业人员和设备的安全。
欠平衡钻井在应用条件和装备技术方面都在不断取得进展，正在成为油气勘探和生产中的主流钻井技术之一。
通过持续改进技术装备，不断提高钻井效率和作业安全性，将为油气开发提供更好的技术支持。
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低密度白油基钻井液在欠平衡钻井中的应用摘要:叙述了一种低毒矿物油(白油)钻井液的应用情况,包括其配方研制、安全性研究及现场应用时的性能控制及使用效果。
关键词:白油基钻井液欠平衡钻井天然气井边喷边钻
白油是一种低毒矿物油,白油基钻井液不仅具有其它油基钻井液的所有特性,而且还具有低毒、安全、保护环境等优势[1],本文主要叙述了低密度白油基钻井液体系在新疆油田探井金龙3井和金龙4井三开目的层为天然气井欠平衡钻井工艺中的应用情况。
金龙4井3711m 点火至4250m完钻,实现了“边喷边钻”,真正意义上实现了欠平衡负压钻井,最大限度的减少了对天然气层的损害。
1 地质和工程简述
金龙3井是新疆油田准噶尔盆地西部隆起克百断裂带下盘581井西断块上布置的一口预探井,目的层位岩性为白色、灰褐色、灰绿色凝灰岩及凝灰质碎屑岩。
金龙4井是新疆油田准噶尔盆地西部隆起东北翼克83井南断块圈闭上布置的一口预探井,目的层岩性为灰黑色泥岩与灰色、深灰色凝灰质砾砂岩互层,下亚组主要岩性为安山质、火山角砾岩及砂砾岩与泥岩或凝灰岩互层。
金龙3井完钻井深3350m,三开实际进尺1114m。
根据设计要求配制密度0.92g/cm3钻进,钻至2400m时,井下出水严重,根据井下安全
需求逐渐将钻井液密度提高至1.22g/cm3,采用了超级凝胶等堵水措施将密度降低至1.16g/cm3完钻。
金龙4井完钻井深4250.00m,三开进尺688m。
三开欠平衡井段使用低密度白油基钻井液,钻进过程地层压力系数为 1.00～1.09,钻进过程中使用的钻井液密度为0.93～0.97g/cm3,3711m开始点火,采用边喷边钻的方式直至完钻,真正意义上全井段实现了欠平衡钻进。
2 室内研究
2.1 配方的确定
针对金龙3井、金龙4井天燃气欠平衡钻井的需要,确定使用低密度白油基钻井液体系,通过室内实验研究,筛选出适合该地层特点的低密度白油基钻井液配方:如表1所示。
2.2 安全性研究
如表2所示。
5#白油的闪点大于105℃,添加各种处理剂和盐水配置成油基泥浆后,闪点大于300℃,苯胺点86℃,相对柴油安全性较高,5#白油是低毒矿物油,LC50-96h值大于1000000mg/l,对人体无毒及其它生物和环境基本无毒。
现场施工未发生任何安全和环境污染事故,相对柴油等非矿物油更安全、环保。
根据实验室微量白油热解-气相色谱分析谱图(图1)特征:峰形呈为基线明显抬升规则梳状峰,出峰时间为16分钟开始、40分钟结束。
出峰温度为90℃～276℃。
主要碳数分布范围nC14-nC24,与天然气nC1-nC4有明显区别。
经测量后效和气测异常时钻井液性能与正常时钻井液性能比较,性能无明显变化,天然气循环到地面后不会在钻井液中大量溶解和聚集。
金龙4井欠平衡钻进中边喷边钻,连续测量除气器脱气后的钻井液密度等性能均无变化,与正常钻进时相等;经液气分离器后,录井监测气测下降明显,可见白油基钻井液在发生气侵的时候,经液气分离器后就可以很快被脱离出来,不会在白油基钻井液中溶解和聚集,不影响天然气层的发现。
3 现场应用及性能控制情况
3.1 现场配置
3.1.1 现场配置工艺
(1)按照设计配方在白油中加入主乳、辅乳、润湿剂、有机土,循环均匀;
(2)补充20%CaCl2水溶液,调整油水比至90:10;
(3)按设计要求比例加入降滤失剂、天然沥青粉和石灰;
(4)调整钻井液性能至设计要求。
3.1.2 设计性能与实际性能
如表3所示。
3.2 白油基钻井液主要性能的控制和维护
3.2.1 密度的控制
白油基钻井液现场配制密度可以达到0.90g/cm3,有利于欠平衡钻进的实现,同时,密度具有可控性。
金龙4井正常钻进时钻井液密度0.93g/cm3,提钻时,配制密度1.16g/cm3的压井液,确保井下安全;下钻到底后,通过固控和补充白油等措施,2～3循环周内,将钻井液密度恢复至正常钻进时密度。
合理使用固控设备,振动筛使用120～200目筛网,可一次清除74mm以上的固体颗粒。
3.2.2 流变性的控制
金龙3、4井都是直井,尽可能维持低的流变性和携砂能力以获得最大的钻速。
流变性控制是经过大量室内试验,确定有良好流变性的钻井液配方。
在现场,要求控制好固相和油水比,通过补充白油稀释,补充乳化剂和润湿剂来调整白油基钻井液的流变性。
(3)电稳定性及油水比的控制
电稳定性是衡量油基钻井液稳定性的一个重要参数。
破乳电压的大小通常跟油水比、电解质的浓度、水润湿固体、处理剂、剪切状况、温度等有关。
油水比降低,破乳电压下降,反之升高。
金龙3井钻进至2318～2410m时,地层水入侵,油水比由91∶9下降至70∶30,电稳定性也大幅度下降。
其处理方法是:提高比重,平衡地层压力,防止地层水的侵入,补充白油,提高油水比,再按设计比例补充处理剂,使电稳定性逐步上升。
若油水比过高,则采用补充盐水的方法控制油水比90:10,以确保钻井液具有良好的粘切力。
3.3 使用效果
(1)井壁稳定,防塌效果好;2口井井径规则,钻进中提下钻无任何阻卡,金龙3井平均井径扩大率仅0.05%,金龙4井平均井径扩大率0.31%。
(2)水侵后钻井液性能依然稳定。
现场检测性能表明(如表4),本白油基钻井液体系在低密度欠平衡钻井中油水比达到70:30时破乳电压仍高于500V。
(3)金龙4井试油成果。
金龙4井2007年9月27日对井段3800～3814m射孔,4mm油嘴中压分离器试产,自喷投产日产气最高达13.16×104m3。
4 结论
(1)低密度白油基钻井液可以应用于天然气井,不会影响气层发现和引发安全问题。
(2)白油基钻井液性能稳定,防塌性能好,安全性较高,低毒环保,保护油气层等特性可较好替代传统油基钻井液。
(3)白油基钻井液密度现场可以配制密度约0.90g/cm3,是地层当量密度在1.0g/cm3左右油气井中欠平衡钻井施工最佳工作液。
(4)本体系钻井液对于水侵具有一定的局限性,油水比最大70:30。
(5)对于单口井来说,初配成本偏高,但可重复使用,单井钻井液成本逐渐降低。
参考文献
[1]鄢捷年.钻井液工艺学.石油大学出版社.2003,3:236-270.
[2]彭放.低毒油基钻井液钻井液在南海西部的应用,钻井液与完井液,1996,13(6),28-32.。