平衡压力钻井技术
精细控压压力平衡法固井技术
精细控压压力平衡法固井技术摘要：在现今的社会发展中，随着开采的不断深入出现了高产油气田，大多数油气田处于较复杂的地层中，此类油气田属于超深油气田，整个裸眼井的井段分布区域，大多数会受到多种不同压力的影响，导致固井质量较差，并存在安全风险隐患。
在整个作业施工中，井控风险因素较高，在实际的施工中无法将水泥浆所具有的顶替效率发挥出来。
在现今的油气田开采中，有很多油气田具有开采复杂性特点，尽可能选择密度窗口较小的地层，保障整体开采的安全性。
精细控压压力平衡法固井技术的应用，就能够实现这一根本的工作开展存在的问题，保障压力处于一种平衡的状态下，以及整个高深油气田施工作业开展的安全性与稳定性。
关键词：精细控压压力平衡法；固井技术；策略1精细控压压力平衡法固井技术应用存在的问题1.1压力的影响在当今的石油开采中，一些新增的油气田出现在相对复杂的地质环境中，这些油田大多是超深油气田。
在超深油气田裸眼段，受到各种压力因素的影响，增加了超深油气井固井作业的难度。
在超深油气田进行施工作业时，由于超深油气井井控工作风险较高，在平衡固井方法的应用中无法提高水泥浆的驱替效果，这将增加精细压力控制压力平衡固井技术的应用难度。
1.2漏井的风险在当前的油气井开采作业中，因为所要处理的大部分都是超深油气井，这种超深油气井的地层结构通常都是较为多变、较为复杂的，所以使得整个油气井的渗透率都相对较高，并且，由于这种超深油气井不能及时地满足油气井的环空水泥浆所需填充的特定要求，造成了油气井的漏失风险较大。
根据有关油气井的漏失风险分析，因为油气井漏层的自身压力通常是不稳定的，并且油气井漏层的压力是在不断变化的，所以，如果油气井的岩层中的整个网络系统不能很好地发育，就会导致油气井的整体丰度处于较高的转换状态，增加了油气井井漏的风险。
除此之外，当油气井的厚度相对较大时，也会造成油气井的压力不能维持在一个均衡的状态，使得油气井的填充堵漏效果不够理想，增加了提升漏失现象的发生概率，还会造成油气井出现更为严重的事故，进而对油气井的作业效果产生影响。
平衡压力钻井技术
平衡压力钻井技术《平衡压力钻井技术：一场地下的微妙舞蹈》嘿，你们知道吗？这平衡压力钻井技术啊，就像是一场在地下悄悄进行的超级微妙的舞蹈。
我曾经有幸跟着一位钻井老师傅在现场瞧过这钻井的事儿。
那场面，真是让我开了眼。
钻井的设备就那么威风凛凛地立在那儿，像是一个等待出征的钢铁巨人。
钻头呢，就是它的武器，准备往地底下猛扎。
在开始钻井之前啊，大家可都紧张着呢。
为啥呢？这平衡压力钻井技术可不是闹着玩的。
就好比你走钢丝，稍微一不小心，两边的力量不均衡了，那就得掉下去。
这钻井也一样，压力要是没平衡好，那可就出大乱子了。
我就看到那些工作人员，眼睛紧紧盯着各种仪表。
那些仪表就像是神秘的魔法镜，能反映出地下的各种情况。
老师傅跟我说：“小子，你可别小看这些仪表，这里面的数据可都是决定成败的关键呢。
”我就使劲点头，感觉自己像是在听武林高手传授绝世秘籍。
当钻井开始的时候，机器发出轰隆隆的声音，那声音大得感觉能把我的耳朵震聋。
不过我可顾不上这个，我的眼睛一直盯着钻头下去的地方。
这平衡压力钻井技术，就是要让钻井液的压力和地层压力保持一种巧妙的平衡。
这钻井液可神奇了，它一边要把钻屑带出来，一边还要像个温柔的守护者一样，防止地层里的东西突然跑出来捣乱。
我看到工作人员时不时地调整着一些设备的参数。
就像厨师在做菜的时候，一会儿加点盐，一会儿加点糖，精心调配着味道。
他们也是，这个阀门拧一下，那个数值改一点。
这时候，我发现有个年轻的小伙子，眉头皱得紧紧的，嘴里还嘟囔着：“这压力可真不好控制啊，就差那么一点儿。
”我在旁边都替他着急，心想要是我能帮上忙就好了。
随着钻头不断地往地下深入，那种紧张的气氛好像更浓了。
我就像个热锅上的蚂蚁一样，虽然我啥实际的忙也帮不上，但就是跟着紧张。
老师傅却很镇定，他就像一个经验丰富的老船长，不管风浪多大，都能稳稳地掌舵。
突然，一个仪表上的数值好像有点不太对劲儿了。
大家一下子都围了过去，气氛紧张得像是一根绷紧的弦。
钻井工程总复习及答案
《钻井工程》综合复习资料一、判断题1、在二维定向井设计轨道上，某点的水平位移和水平投影长度是相等的。
（）2、井斜角越大，井眼曲率也就越大。
（）3、气侵关井后，井口压力不断上升，说明地层压力在不断升高。
（）4、采用裸眼完井方法可以避免水泥浆对产层的损害。
（）5、钻井液的n、k值是宾汉流型的流变参数。
（）6、在相同的泵压水平下，采用大尺寸钻杆，能够降低循环压耗，提高钻头压降。
（）7、岩石的抗拉强度小于抗压强度，但大于抗剪强度。
（）8、牙轮钻头的移轴目的是为了使牙轮钻头产生轴向滑动剪切掉齿圈间岩石。
（）9、紊流顶替水泥浆的效率比层流顶替的效率高。
（）10、套管柱在承受轴向拉应力时，其抗外挤强度减小。
（）11、用dc指数法检测地层压力时没有考虑到水力因素的影响。
（）12、在正常压力层段，声波时差随井深的增加呈逐渐减小的趋势。
（）13、关井立管压力等于地层压力与钻柱内钻井液液柱压力之差。
（）14、造斜工具装置角为75°时，所钻井眼的井斜角与井斜方位角都增大。
（）15、岩石的强度随围压的增大而增大，塑性随围压的减小而减小。
（）16、钻井液中固相含量越高、分散性越好，机械钻速越高。
（）17、随着埋藏深度的增加，地层压力增加。
（）18、牙轮钻头的寿命主要取决于牙齿寿命和轴承寿命中最短的一个。
（）19、压井时控制井底压力不变的途径是保持井底压力不变。
（）20、满眼钻具既能有效地控制井斜角的变化，又能降斜。
（）21、钻柱偏磨严重，说明钻柱在井下的运动形式主要是公转。
（）22、只要套管居中，水泥浆的顶替效率就可以达到100%。
（）23、钻速方程中的门限钻压是钻进中限制的最大钻压。
（）24、取心钻井的关键环节包括形成岩心、保持岩心和取出岩心。
（）25、装置角是以高边方向线为始边，顺时针转至装置方向线所转过的角度。
（）26、射孔完井法是目前完井最常采用的方法。
（）二、名词解释1、牙齿磨损量：2、水泥浆稠化时间：3、上覆岩层压力：4、卡钻：5、平衡压力钻井：6、钻柱中性点：7、装置角：8、固井：9、岩心收获率：10、地层破裂压力：11、先期裸眼完井：三、回答问题1、简述异常高压地层形成的原因。
钻井技术简介
钻井技术简介钻井技术是石油工程中重要的环节之一，它是通过钻井设备将钻头在地下钻孔，以达到获取地下矿藏或取得地质信息的目的。
本文将对钻井技术进行简要介绍。
一、钻井工艺流程钻井工艺流程包括井选、井设计、钻井液、钻具、钻井工艺等环节。
1. 井选：根据勘探资料、地质构造、矿藏分布等因素，选择合适的井位。
2. 井设计：根据勘探目标和井位条件，设计钻井参数，确定钻井方法、井眼直径、井深等。
3. 钻井液：钻井液是一种循环流动在井孔中的重要物质，它具有冷却钻头、携带岩屑、平衡地层压力等作用。
4. 钻具：包括钻杆、钻铤、钻头等，用于将钻头运行到井底。
5. 钻井工艺：包括井下作业、钻井参数调整、固井、完井等环节，以达到钻井目标。
二、钻井方法常见的钻井方法有旋转钻井、振动钻井、冲击钻井和旋挖钻井等。
1. 旋转钻井：通过旋转钻头，使钻头切削地层，将岩屑带到井口。
2. 振动钻井：利用振动原理，使钻头在井底振动，破碎地层并带出岩屑。
3. 冲击钻井：利用冲击力将钻头推进地层，达到钻井的目的。
4. 旋挖钻井：利用旋转钻头和钻铤，通过推进钻进地层，形成井孔。
三、钻井技术1. 钻头选择：根据地层性质和井设计要求，选择合适的钻头，如钻头形状、刀具结构等。
2. 钻井液控制：钻井液的配方和控制对钻井过程至关重要，需要根据地层条件和钻井目标进行调整。
3. 钻井参数调整：包括钻速、转速、钻压、钻力等参数的调整，以保证钻井的顺利进行。
4. 钻井过程监测：通过测井、岩芯分析、地层测试等手段，获取地下地质信息，指导钻井工作。
5. 固井：在钻完井后，通过注入水泥浆或其他填充材料，将井壁固定，防止地层塌陷和井壁塌陷。
6. 完井：包括井内装置的安装和地面设备的调试，使井口能够正常产生石油或天然气。
四、钻井技术的应用钻井技术广泛应用于石油勘探、开发和生产过程中。
1. 石油勘探：通过钻井技术，获取地下地质信息，确定石油储层的分布、厚度等参数。
2. 石油开发：通过钻井技术，建立油井系统，实现石油的开采、生产和输送。
钻井作业溢流与压井现场操作技术
长庆井控培训中心---井控培训讲义
长庆井控培训中心---井控培训讲义
长庆井控培训中心---井控培训讲义
对一些低压、低渗，中低产的气田，且气层保护要求高的特点， 更要认真搞好平衡压力钻井工作，避免发生溢流和压井。须知，溢 流后压井，对产层伤害是最大的。运用欠平衡钻井、空气钻井、天 然气钻井、氮气钻井等技术，这些都是保护油气层的有效办法。
长庆井控培训中心---井控培训讲义
H2S的中毒症状
① 慢性中毒 人体暴露在低浓度H2S环境(如50-100ppm)下，将会慢性中毒，症状是：
头痛、晕眩、兴奋、恶心、口干、昏睡、眼睛剧痛、连续咳嗽、胸闷及皮
肤过敏等。长时间在低浓度H2S条件下工作，也可能造成人员窒息死亡。当 人受H2S伤害时，往往神智不清、肌肉痉挛、僵硬，随之重重的摔倒和摔死。 ② 急性中毒 吸入高浓度的H2S气体会导致气喘，脸色苍白，肌肉痉挛；当H2S浓度 大于700ppm时，人很快失去知觉，几秒钟后就会窒息，呼吸和心脏停止工 作，如果未及时抢救，会迅速死亡。而当H2S浓度大于2000ppm时，人体只
在常压区，也不乏这样的例子。
长庆地区G18-11B井，二开钻进设计泥浆密度≤1.10g/cm3，使用
1.10g/cm3的泥浆在钻进中发生溢流，没有及时发现，发现后仅进行 循环排气，没有适当控制回压。发现三次溢流后才开始控制回压。 以致回压较高，被迫放喷，放喷中主放喷管线刺漏，被迫改为压井 管汇放喷 长庆王394-13井，2009年3月1日，用1.05g/cm3泥浆，钻至井深 1354m，发现溢流时，溢流量已达50～60m3/h。其性质不仅仅是发现 溢流不及时，这应该是严重的责任事故。
立即不省人事，几分钟内死亡
长庆井控培训中心---井控培训讲义 含硫天然气井一旦井喷失控，大大增加了处理的难度。 含硫天然气井钻井对施工作业者和周边居民造成严重威胁与高 含硫气田较多的其他国家相比，我国除西北地区外，人口密度都很 大，川渝地区更属特别突出地区之一。
压井
现象：立管压力和套管压力均要下降，
处理：此时不能用控制地面压力的方法进行压井作 业。
①发现小漏，可适当地减小压井排量，适当地降 低压井钻井液密度，继续施工；
②如发现大漏，可以起钻至适当位置，再循环钻 井液；
如漏，再起，再试循环，一直起到能建立起循 环的井深为止，调整好钻井液性能，再分段下钻循 环，将井压稳；
第二循环周：用重钻井液将环空中的钻井液，顶替到 地面，恢复井内压力平衡。 （2）工程师法压井（又称一次循环法压井，循环一周完成 压井）
用重钻井液将受污染的钻井液顶替出井，恢复井内压 力平衡。
（3）、边循环边加重压井法
溢流量较小使用。（一般不采用此法）
1、只有在下列情况下才被迫使用：
a、未安装井控装置；
2、调整泵排量到压井排量，并保持不变，原浆进行循环， 直到环空受污染的钻井液被排出地面； 要求：在此过程中，调节节流阀保证立管压力为初始 循环立管压力。
3、环空受污染的钻井液被排完后，停泵、关节流阀，观 察关井套管压力是否等于关井立压。
（相等、则排污顺利，配置井眼容积1.5-2倍的重钻井液； 若关井套压>关井立压，则需继续以上工作）
如在下钻的过程中，井涌加剧，在条件许可时，可 利用防喷器在关井的情况 下强行下钻。
强行下钻的方法：
a、利用多效能防喷器，在钻杆接头通过防喷器时，要控 制好防喷器的关闭压力，使密封胶皮有一个轻微的“呼 吸”动作，钻杆接头要非常缓慢地通过防喷器心子，通 过钻杆本体时，防喷器心子不能发生泄漏。
b、交替使用多效能防喷器和管子闸板防喷器 强行下钻，当钻杆接头通过多效能防喷器时， 打开多效能防喷器。关闭管子闸板防喷器；
b、虽安装了井控装置，但表层套管下得太浅，不敢关 井，只能导流放喷。
钻井工程 第六章 油气井压力控制
pa a gD
a --环空压降的当量泥浆密度。
(6)含岩屑钻井液的压力增加值 (7)井底有效压力 正常钻进时：
pr gr D
phe ph pa pr phe ph pr psb 起钻时： phe ph pr psg 下钻时： 最大井底压力： phemin ph pr psb 最小井底压力： phemax ph pa pr psg
2、欠平衡压力钻井方式
(1)空气钻井 采用空气作为循环介质； 基本工序：
用大功率压风机将压缩空气经钻柱打入井内，从钻头喷嘴喷出。高 速气流冲洗井底并携带岩屑返到井口。井口配置旋转控制头(旋转防喷器)， 用以封闭环形空间，携带岩屑的气流从旋转控制头下面的排放管线排出。
优点：
显著提高机械钻速；保护油气层；解决 井漏问题。
(6)起钻时灌不进泥浆或泥浆灌入量少于正常值；
(7)停止循环时，井口仍有泥浆外溢。
第二节 地层流体的侵入与检测
25
第六章 油气井压力控制
三、地层流体侵入的检测
2、地层流体侵入井眼的检测方法
(1)泥浆池液面检测
利用泥浆池液面传感器。 (2)钻井液返出流量检测 利用泥浆出口流量计
超声波池体积传感器
Psb gSb D
Psg gSg D
Sb——抽汲压力的当量泥浆密度(抽汲压力系数)。 一般 Sb=36～80.kg/m3。 Sg——激动压力的当量泥浆密度(激动压力系数)。 一般 Sg=24～100 kg/m3。
第一节 井眼与地层压力系统
9
第六章 油气井压力控制
一、井眼与地层压力体系
1、井眼内的各种压力
10
第一节
非常规压井方法
非常规压井方法非常规压井方法是溢流、井喷井不具备常规压井方法的条件而采用的压井方法，如空井井喷、钻井液喷空的压井等。
1 ．平衡点法平衡点法适用于井内钻井液喷空后的天然气井压井，要求井口条件为防喷器完好并且关闭，钻柱在井底，天然气经过放喷管线放喷。
这种压井方法是一次循环法在特殊情况下压井的具体应用。
此方法的基本原理是：设钻井液喷空后的天然气井在压井过程中，环空存在一“平衡点”。
所谓平衡点，即压井钻井液返至该点时，井口控制的套压与平衡点以下压井钻井液静液柱压力之和能够平衡地层压力。
压井时，当压井钻井液未返至平衡点前，为了尽快在环空建立起液柱压力，压井排量应以在用缸套下的最大泵压求算，保持套压等于最大允许套压；当压井钻井液返至平衡点后，为了减小设备负荷，可采用压井排量循环，控制立管总压力等于终了循环压力，直至压井钻井液返出井口，套压降至零。
平衡点按下式求出：H B = P aB /0.0098 p k式中H B ― 平衡点深度，m ;P aB ― 最大允许控制套压，MPa ;根据上式，压井过程中控制的最大套压等于“平衡点” 以上至井口压井钻井液静液柱压力。
当压井钻井液返至“平衡点”以后，随着液柱压力的增加，控制套压减小直至零，压井钻井液返至井口，井底压力始终维持一常数，且略大于地层压力。
因此，压井钻井液密度的确定尤其要慎重。
2 ．置换法当井内钻井液已大部分喷空，同时井内无钻具或仅有少量钻具，不能进行循环压井，但井口装置可以将井关闭，压井钻井液可以通过压井管汇注人井内，这种条件下可以采用置换法压井。
通常情况下，由于起钻抽极，钻井液不够或灌钻井液不及时，电测时井内静止时间过长导致气侵严重引起的溢流，经常采用此方法压井。
操作方法：①通过压井管线注人一定量的钻井液，允许套压上升某一值（以最大允许值为限）。
②关井一段时间，使泵人的钻井液下落，通过节流阀缓慢释放气体，套压降到某一值后关节流阀。
套压降低值与泵人的钻井液产生的液柱压力相等，即△P a= 0.0098 p k （△V/V h）式中△ P—套压每次降低值，MPa ;△V 一每次泵人钻井液量，m,;△V h ― 井眼单位内容积，m3 / m 。
不压井作业技术介绍
技术挑战
技术要求高
不压井作业技术需要较高的技术和设备支持， 增加了实施难度。
作业时间长
由于需要建立密封系统，不压井作业的作业 时间相对较长。
地层压力控制难度大
由于地层压力的不确定性，控制地层压力的 难度较大。
适用范围有限
不压井作业技术不适用于所有类型的井和地 层。
解决方案
提高技术水平
选择合适的作业方案
提高勘探效率
通过不压井作业，可以快速完成钻井、取芯等勘探任务，提高勘探 效率。
降低成本
不压井作业减少了压井材料和设备的消耗，降低了油气勘探开发成 本。
井下作业
维护油水井
在油水井的日常维护中， 不压井作业技术可以快速 完成洗井、冲砂等作业， 提高生产效率。
修井作业
不压井作业技术在修井作 业中具有广泛应用，如更 换油管、修复泵等，能够 缩短修井周期。
石油工业领域
不压井作业技术在石油工业领域 具有广泛的应用前景，可应用于 油气勘探、开发、生产等各个环 节。
化工和天然气领域
不压井作业技术在化工和天然气 领域也具有广阔的应用前景，可 有效解决化工和天然气生产过程 中的各种问题。
其他领域
不压井作业技术还可应用于其他 领域，如采矿、冶金、水处理等， 具有广泛的应用前景。
技术发展方向
集成化发展
不压井作业技术将进一步集成多种技术，实现多功能 化和高效化。
精细化发展
不压井作业技术将更加注重细节和精度，提高作业质 量和安全性。
智能化发展
不压井作业技术将进一步集成智能化技术，实现远程 控制和自动化操作，提高作业效率和安全性。
05
结论
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
科技成果——精细控压压力平衡法固井技术
科技成果——精细控压压力平衡法固井技术
技术开发单位
中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司
适用范围
复杂超深井窄安全密度窗口地层固井
成果简介
在注水泥设计时，将环空流体的静液柱压力设计为略低于地层孔隙压力，然后借用MPD技术装置，通过节流产生的井口回压或直接在井口施加补偿压力，使固井过程中通过井口压力和环空流动摩阻实现平衡孔隙压力，避免循环流动阻力过大而压漏地层。
注水泥结束后环空继续施加补偿压力，防止水泥浆失重造成候凝期间环空窜流。
工艺技术及装备
1、固井浆柱结构优化设计技术；
2、压稳防漏施工参数设计技术；
3、全过程井口压力实时控制技术；
4、旋转控制头、回压补偿泵等精细控压钻井装备与精细控压压力平衡法固井模拟分析与设计软件。
市场前景
该技术有效解决了复杂超深井窄安全密度窗口地层固井难题，提高顶替效率，保障施工安全，提高固井质量，在川渝地区获得规模应用，成效显著，已逐步推广应用于塔里木油田山前构造等国内深井、超深井固井，具有广阔应用前景。
钻井院控压钻井装备与技术介绍
详细描述：某油田采用钻井院控压钻井装备和技术，成功地控制了钻井过程中的 压力，提高了钻井效率，减少了井漏等复杂情况，为油田开发带来了显著的经济 效益。
案例二：某海上油田控压钻井实践
总结词：高效稳定
详细描述：在某海上油田的控压钻井实践中，钻井院的技术和装备表现出了高效和稳定的特性。通过精确控制井底压力，有 效防止了井喷、漏失等问题，大幅提高了海上钻井作业的安全性和效率。
保护油气层
控压钻井技术能够精确控制钻井液压力，减少对油气层的伤害，保 护油气资源。
控压钻井技术应用场景
1 2 3
高压、高油气比油气田
在高压、高油气比油气田中，采用控压钻井技术 可以有效控制地层压力，防止井喷等事故发生。
复杂地层
对于复杂地层，如断层、裂缝发育地层等，采用 控压钻井技术可以降低地层破裂的风险，提高钻 井成功率。
控压钻井泵的调节系统能够根 据需要调整泵的排量和压力， 实现钻柱内压力的精确控制。
控压节流阀
控压节流阀是控压钻井系统中的关键部件之一，主要作用是调节和控制钻柱内的压 力。
控压节流阀通常采用球阀或滑阀结构，具有高精度、高可靠性、快速响应等特点。
通过调节控压节流阀的开口度，可以精确控制钻柱内的压力和流量，实现控压钻井 的目的。
定性和可靠性，降低应用成本，提升市场竞争力。
提升技术应用水平
02
加强技术培训和技术服务，提高钻井工程师和技术人员的技能
水平，确保技术的正确和有效应用。
拓展技术应用领域
03
将控压钻井技术应用于更广泛的领域，如深海钻井、非常规能
源开发等，以拓展技术的应用范围和市场空间。
政策与资金支持建议
制定优惠政策
加强知识产权保护
钻井井控现场要求
1.1井控的定义
即对油气井的压力控制， 是指采取一定的方法控制 住地层孔隙压力，保持井 内压力平衡，保证钻井的 顺利进行的技术。 定义中所说的一定的方法 包括两方面： （1）合理的压井液密度 （2）符合要求的井控设 备
一.井控目的及定义
1.2井控目的
1.就是利用一定的设备和技术实施油、气、水压力的控制。保 持井内压力平衡，保证钻井的顺利进行。
1.4井控相关概念
一.井控目的及定义
❖ 气侵（Influx)
当地层孔隙压力大于井底压力时，地层孔隙 中的气体侵入井内，通常称之为气侵。
❖ 溢流（Overflow)
井口返出的钻井液量大于泵入量，停泵后井 口钻井液自动外溢，这种现象称之为溢流。
一.井控目的及定义
❖ 井涌（Well Kick)
溢流进一步发展，钻井液涌出井口的现象称之 为井涌，延长气田一般认为泥浆涌出转盘面3米以 下的现象为井涌。
钻铤相匹配的接头，刷红漆，回压阀密封可靠，顶驱钻机配备防喷立柱。
四.井控设备安装要求
4.4节流压井管汇
4.4.1节流、压井管汇底座配备操作升降台（杜绝用黄土和沙袋代替）。 4.4.2液动平板阀每半年检测一次。 4.4.3节流、压井管汇和手动锁紧杆必须有挂牌提示，挂牌与闸阀开关状态 一致。手动锁紧杆接出底座外、靠手轮端硬支撑牢固，操作杆与锁紧轴 中心线的偏斜≤30°，转动灵活，挂牌标注对象、旋转方向和锁紧、解锁 到位的圈数，同时回转1/2-1/4圈,必须安装计数装置, 手动锁紧杆离地面 高度超过 1.6m应安装手轮操作台，手轮周围不得有障碍物影响操作。 4.4.4所有平板阀必须使用明杆阀，手轮完好，不得违规使用暗杆阀。 4.4.5压井管汇Y1止回阀前端接压井管线，压板固定牢靠，并安装保险绳。当
第五章 钻进工艺技术
二、钻井液的功用及类型 钻 井 液 ： drilling fluid ， 钻 井 泥 浆 drilling mud ，各类钻井液中应用最广泛的是 粘土与水混合后的悬浮液，所以原来称为泥 浆。现在在正规的场合都称钻井液，因为它 的成分已发生了变化，如清水、油基、清洁 盐水、泡沫液等，其中粘土不再是主要成份 了。
H——地层深度 m ρm——洗井液密度 g/cm3
近平衡压力钻井时：
m
100 Pp H
m
H m Pm s 1Pp 100
用压力表示：Pm Pp Pm 或
S——附加压力系数
钻油气层时，=0.05-0.10 钻气层时， =0.07-0.15
Pm 3.5MPa
井斜的标准不统一，生产井、探井以及各油田都是不太一样的。 （1）生产井、注水井、资料井的标准如表7-1。
（2）探井：2000m，最大 a <5°
2500m 3200m a <6° a <8°
严格讲这不太科学，所以规定了井斜角变化率<3°/100m的标准。
四、井斜原因
1、地质因素 1）地层倾角：
a. 当地层倾角小于45°（地层面与水平面的夹角）时，井眼轴线偏斜时趋 向与层面垂直，即斜向上倾方向。
2、钻柱弯曲 1）井眼直径大于钻头直径 10%～20%甚至更大
2）钻铤直径小于钻头直径，加压时将变斜
3）钻柱弯曲，钻压过大，钻柱失稳弯曲 3、其它原因。 1）设备安装不正 2）钻具已弯曲 3）加钻压时不均匀
五、井斜的控制 1、井斜的防止
应当防止井斜的变突变化出现“狍腿”，限制全角变
化率不使太大，一般以小于0.5°/30m为宜。 1）减小侧向力 2）减小钻铤的弯曲，钻压适当，铤直径要大，用扶正器 3）防止井眼扩大
欠平衡压力钻井名词解释
欠平衡压力钻井名词解释
欠平衡压力钻井（Underbalanced Drilling，简称UBD）是一种钻井技术，其原理是在井筒内维持比地层压力低的压力状态进行钻井作业。
以下是相关名词的解释：
1.欠平衡压力（Underbalanced Pressure）：指在钻井过程中，井
筒内的压力小于地层压力的状态。
这种欠平衡的压力条件有助
于防止地层流体进入井筒，减少井漏和干扰，提高钻井效率。
2.平衡压力（Balanced Pressure）：指井筒内的压力与地层压力相
等的状态。
平衡压力的钻井方式常用于正常钻井作业中，有助
于控制地层流体的流动和井底动力平衡。
3.欠平衡压力钻井（Underbalanced Drilling）：是指使用相关设备
和钻井技术，在井筒内维持欠平衡压力状态进行钻井作业的一
种技术。
它通常涉及使用高速流体（如气体或液体）在井筒中
形成气泡或液泡，并通过控制进出井液的流量，实现井底的欠
平衡压力。
4.气体钻井（Gas Drilling）：欠平衡压力钻井中常使用气体作为钻
井液，称为气体钻井。
气体钻井可以减少井底机械密封处的损
坏，改善岩屑的清除，提高钻井速度，降低井壁稳定性的风险。
5.液体钻井（Liquid Drilling）：欠平衡压力钻井中也可以使用液体
作为钻井液，称为液体钻井。
液体钻井在一些特殊地质环境或
作业需求下具有一定的优势，如在一些砂岩储层中避免气体渗
透。
欠平衡压力钻井技术在一些特殊的井筒环境和作业需求下有着广泛的应用。
通过维持欠平衡压力，可以减少钻井风险，提高钻井效率，并获取更多的地层信息。
钻井简介
左-刹车机构(1-刹带;刹带块;3-刹把;4-刹车气缸;5-平衡梁);右 -水刹车(1-右定子;2-转子;3-主体;4-左定子;5-转轴;6-牙嵌离 合器)
主要包括泥浆泵、地面管汇、水龙 带、水龙头、泥浆罐、泥浆池、泥 浆槽、振动筛、除砂（泥）器。
钻井现场地面循环系统图
主要由转盘、方钻杆、 水龙头和钻柱组成
井口工具是指 起下钻过程中 井口用的工具 。主要有吊钳 、吊车、卡瓦 、安全卡瓦、 提升短接等。
井口 工具
衡量钻头破岩效率高低的主要指标有 钻头进尺和机械钻速。 钻速υm的单位为m/h。 按照钻切岩石面积及形状的不同，可 分为全面钻进钻头、环形钻进的取心 钻头以及用于钻水泥塞或钻锥形眼的 特种钻头。 按照特点和破岩机理的不同可划分为 刮刀钻头、牙轮钻头和金刚石钻头三 大类。
** 中国石油大学 石工**级
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钻井简介
油气钻井方法与工艺
钻进工艺技术
钻井展望
钻井（drilling）是利用机械设备，将地层钻成具有一 定深度的圆柱形孔眼的工程。它是油气勘探和开发的重 要手段。
主要功用为： ①了解地下的地质情况，获取地下实物资料。 ②证实用其他勘探方法得到的地下油气构造和其含油气 情况及储量。 ③将地下的油气资源开发利用。
用金刚石作切削刃的钻头称 为金刚石钻头。 金刚石钻头属磨铣型钻头， 主要依靠坚硬耐磨的金刚石 切削齿来破磨和铣削岩石， 它主要适用于坚硬地层。随 着制造和使用技术的发展， 金刚石钻头已成功地用于中 硬甚至更软的地层中钻进。
金刚石钻头属一体式钻 头，整个钻头没有活动 的零部件，结构比较简 单，具有高强度、高耐 磨和抗冲击的能力 。 它在钻进时，有速度快、 进尺多、寿命长、工作 平稳、井下事故少、井 身质量好等优点 ，另外 它还可以重复使用。
(井控技术)第八章压井
二、压井计算
1、地层压力PP PP=Pd+0.0098Hm 2、压井液密度
压= m+Pd/0.0098H
压——压井泥浆密度，g/cm3 m——原泥浆密度，g/cm3 Pd—关井立压，Mpa; H—垂深，m
3、 初始循环立管压力
初始立管压力是循环开始时所需的立管压力。 初始立管压力P初=低泵速泵压P低泵+关井立管 压力Pd
3、当重浆到达钻头后，调节节流阀 使立管压力保持终了立管压力不变， 直到重浆返出井口，停泵、关节流 阀。检查套管和立管压力是否为零， 若都为零说明压井成功。
三、压井注意事项
1、压井时，节流阀和泵应操作同步。 2、严格控制压井钻井液密度和排量，并始终 保 持一致和清洁。
3、压井过程中要及时活动钻具防止粘附卡钻
工程师法压井立管和套管压力变化规律见图9--3
0- t1 重浆从井口到井底 t1 - t2气柱到井口 t2- t3排气 t3- t4排原浆
第二节
压井数据的准备与采集
一、数据的准备与采集
1、压井排量
2、低泵冲试验
3、关井立压的确定
（1）圈闭压力
A、定义：由于泵未停或未停稳就关井 或关井后气柱在井内滑脱上升而引进的 大于真实的立管压力的那部分值。
4、终了循环立管压力：是新钻井液到达 钻头位置，并开始上返时的立管压力。
PF= 压/ m* P低泵
5、压井液从井口到井底的时间T1 ： TSTB=V钻具H/Q
6、压井液从井底到井口的时间T2 ： TBTS=V环空H/Q
Q---为压井排量
7、允许关井套压 P关套= Pf -0.0098mH鞋 P关套__允许关井套压,MPa
2、第二循环周
A、缓慢启动泵，同时打开节流阀，保持第一循 环周末的关井套压不变，将泵排量调整到压井排 量，并保持压井排量不变，向井内不断注入重钻 井液，并调整节流阀，使套压仍一直等于第一循 环周末的关井套压不变，直到重浆到达钻头处。
钻井与完井工程教材第五章压力控制
第五章 钻井过程压力控制钻井过程井筒压力控制理论是压力控制钻井（平衡压力钻井、近平衡压力钻井、欠平衡压力钻井）和油气井溢流、井喷控制的重要理论论据和应用范围。
本章主要介绍稳态井内波动压力预测模型及计算方法；溢流及井喷过程井筒压力变化规律及控制方法。
欠平衡钻井井内压力系统分析、控制及欠平衡钻井涉及的主要技术问题；第一节 压力控制钻井中的几个概念压力控制钻井包括过平衡钻井、平衡钻井、近平衡钻井及近年发展极快的欠平衡钻井、低压头钻井。
平衡钻井是科学化阶段后10年的主要技术成果，这项技术是基于压差对钻速影响的理论发展起来的。
平衡钻井、近平衡钻井、欠平衡钻井及低压头钻井虽然都是几个不同的概念和具有其独特的理论、技术特征，但它们都能不同程度地达到以下目的：⑴有效地保护储层产能，据国外某油田调查资料表明：当钻开储层时压差小于10.3Mpa 时，储层产量接近638m 3/d ，而压差大于10.3 Mpa 时，储层产量仅为318m 3/d 。
美国阿拉斯加普鲁德霍湾油田针对油井产量递减问题进行了三年调查研究，分析了多个环节对油层损害的影响，结论为过平衡条件下钻井促使液相与固相侵入地层，损害地层的渗透率10%~75%。
薄片鉴定和扫描电镜分析证明，微粒侵入地层是储层损害的主要原因。
⑵明显提高钻速，理论及室内实验表明，钻速本质上受压力差影响，当孔隙压力与井筒有效液柱压力相等时钻速最高。
1959年坎宁安和尹英克（Eeoink ）在室内用微型钻头在渗透性Berea 砂岩、Indina 灰岩和松散砂岩上试验，压差由0增至6.889Mpa ，钻速下降60~70%。
⑶更灵敏地反映地层特征，便于检测地层孔隙压力和估计地层破裂压力。
⑷优化井身结构设计，合理确定必封点深度套管程序和下深。
⑸可将钻井复杂问题，如压差卡钻、井喷、井漏和井眼不稳定减少到最低限度。
下面给出这几个压力控制钻井的概念，其理论及技术内容在有关章节详讲。
一．平衡钻井（Balanced Drilling ）平衡压力钻井是指在钻进时井内有效钻井液柱压力等于地层压力的钻井技术。
平衡压力钻井名词解释
平衡压力钻井名词解释
平衡压力钻井是一种用于在油井或气井中控制井底压力的钻井方法。
在进行钻井作业时，井底的压力非常重要，因为过高或过低的压力都可能导致井壁塌陷、井涌等危险情况的发生。
平衡压力钻井的目标是通过在钻井过程中维持井底压力与地层压力之间的平衡，以保持井眼的稳定性。
这意味着在进行钻井时，必须通过控制钻井液的流动和压力，使井底的压力与地层压力保持一致。
为了实现平衡压力钻井，需要使用平衡压力钻井装置和特殊的钻井液。
平衡压力钻井装置通常包括压力控制设备、压力传感器和回压系统等。
钻井液则通常是由水、泥浆和化学添加剂等组成，以达到控制井底压力的目的。
平衡压力钻井的主要优点是可以减少井涌和井壁塌陷等危险事故的发生。
它可以帮助钻井工程师更好地控制井底压力，从而提高钻井作业的安全性和效率。
此外，平衡压力钻井还可以减少对地层的损害，降低钻井风险。
然而，平衡压力钻井也存在一些挑战和限制。
首先，平衡压力钻井需要使用特殊的装置和钻井液，这增加了钻井成本。
其次，平衡压力钻井需要对地层和井底压力有准确的预测和控制能力，这对钻井工程师的技术要求较高。
总之，平衡压力钻井是一种用于控制井底压力的钻井方法，它通过维持井底压力
与地层压力之间的平衡，提高了钻井作业的安全性和效率。
尽管存在一些挑战和限制，但平衡压力钻井在油气开采领域具有重要作用，并得到广泛应用。
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平衡压力钻井技术
平衡压力钻井国内发展状况
实行平衡压力钻井还有利于提高钻速，如中原油田文
72-1井，未实行平衡压力钻井，在3050～3325m井段， 进尺 275m ，由于使用的钻井液密度高，纯钻时间达 188h。机械钻速仅为1.4m/h。而实行平衡压力钻井的 文203井，在3286.25～3552m井段，进尺266m，纯
平衡压力钻井技术
平衡压力钻井发展史
平衡压力钻井技术从 1958年到1968年发展起来的。平
衡压力钻井技术是在压力差理论的基础上建立的，压力 差理论是20世纪60年代钻井技术领域内发晨起来的一个 新理论，压力差理论的内容是，钻速随压力差的增加而 下降，下降幅度随岩石性质和钻压大小而变化，压力差
在 6.9Mpa 以内，钻速随压力差增加而大幅度降低，压
力差越靠近零，钻速变化幅度越大。
平衡压力钻井技术
平衡压力钻井发展史
1958年伊哥尔（Eckel）在室内研究了压力对岩石可钻 性的影响。其结果是钻速随压力差的增加而下降，当孔 隙压力与静液柱压力相等时--平衡压力，钻速最高。 在 1959 年坎宁汉（ Cuningham ）和耶宁克（ Ecnink ） 用微型钻头在实验室内研究了上覆岩层压力，地层孔隙 压力和液柱压力对渗透性地层钻速的影响。实验结果， 上覆岩层压力实际上不影响钻速，而钻井液液柱压力与 地层孔隙压力差对钻速有显著影响，钻速隧压力差增加 而下降，原差由零增至7MPa，钻速下降60%～70%。 他们分析钻速降低有两个原因：一是由压差作用使岩屑 压持在井底，二是由于压差作用使岩石强度增加。
平衡压力钻井技术
保护油气层钻井完井技术提纲
一、概述
二、钻井过程中造成储集层损害的因素
三、保护储集层的钻井技术
平衡压力钻井技术
欠平衡钻井技术
四、保护储集层的固井技术
五、保护储集层的完井技术
六、保护储集层的射孔技术
平衡压力钻井技术
平衡压力钻井技术的概念及发展状况
地下压力系统及检测技术
平衡压力钻井技术
平衡压力钻井发展史
1965年宾汉（Bingham）认为钻速和压差之间的关系 在现场条件下比较复杂。压差增加，影响岩石强度和岩 屑的压持作用，钻头水力作用可降低这种影响。 1969年宾汉对地层孔隙压力大于钻井液动压力（钻井液 柱静压力加环空压降）时，钻速随负压差增加而增加现 象做了解释，指出在实际钻井条件下，作用在井底的钻 井液动压力除去钻井液柱静压力和环空压降外，还包括 钻头喷嘴射流对井底的冲击力和钻头旋转时对井底产生 的水力冲击压力。 钻进时井筒内液柱压力与油气层压力差值的减少，代表 了钻井技术的进步。据资料介绍国外50年代压差值一般 为7MPa ，由于钻井技术水平迅速提高，现在压力差值 已能控制在1.5～3.5Mpa。
井眼内压力系统分析
波动压力分析
温度和压力对泥浆密度和井下压力系统的影响 合理泥浆密度设计 平衡 Nhomakorabea力钻井设计。
平衡压力钻井技术
在钻井过程中，储集层损害的主要因素有两个。一是 当钻开储集层时，存在着井内钻井液有效液柱压力与 地层压力差，致使钻井液中的滤液和固相进人地层而 损害泊气层。另一个原因是钻开储集层需要一定的时 间，储集层被钻井液浸泡而遭受损害。要使储集层损 害保持在最小限度内，就必须将压差控制在最小安全 值范围内，为了减小钻井液对储集层的浸泡时间，就 必须以最短的时间钻穿储集层，进行完井电测，下套 管，注水泥浆固井。因此，为了保护储集层，减少污 染，就要求有一套高速、优质、安全的钻井工艺技术。
平衡压力钻井技术
平衡压力钻井定义：
平衡压力钻井也称近平衡压力钻井，是指钻进 时井筒液柱压力稍大于地层孔隙压力，两者接 近平衡，也就是两者的压力差比较小。
平衡压力钻井技术
平衡压力钻井优点：
实行平衡压力钻井可减少对油气层的损害，因为不采用平衡压力钻 井技术，钻井液密度过大，压差大，钻井液滤失量大，滤液和国电 相均易进入地层造成对油气层损害，影响发现油气层和油气井产量。 实行平衡压钻井可提高钻速。因为不实行平衡压力钻井，钻井液密 度高，井内钻井液住压力高，压差大，井底压持效应大，钻速降低。 实行平衡压力钻井，压差小，压持效应小，钻速就可以提高。实行 平衡压力钻井还可以减少因压差过小发生井喷事故，因为井筒内压 力小，油气层内的油或气就会进入井内，最初是井筒内液柱压力降 低，井口发生溢流、甚至井喷。 实行平衡压力钻井，还可减少井漏、井塌，卡钻等井下复杂事故。
平衡压力钻井技术
国外在20世纪60年代末在压力差理论的基础上采 用了平衡压力钻井技术，这项技术不但能大幅度提 高机械钻速，而且能有效地保护储集层。近年在完
善发展平衡压力钻井技术的同时，国内近年来进行
了欠平衡钻井的理论与实践。平衡压力钻井技术和
欠平衡钻井技术都是保护储集层和提高钻井速度的
现代钻井工艺技术。
南路易斯安那地区压差影响钻速降低百分数的曲线
南得克萨斯地区压差影响钻速降低百分数的曲线
中原油田文留地区沙河街压差影响钻速降低百分比曲线
中原油田文留地区东营组压差影响钻速降低百分比曲线
平衡压力钻井技术
平衡压力钻井国内发展状况
1980年我国开始使用平衡压力钻井技术。通过“六.五” 攻关，平衡压力钻井技术取得了很大成果，钻进时钻井 液压差降低后，提高了勘探效果，如华北油田在曹家务 构造，过去钻的探井，因储集层受到损害，未获得真实 产能。曹 5 井完井测试仅日产油 0.37m3 ，气 0.37×105 m3。在该区钻的曹6井，采用先期完成法，实行平衡压 力钻井，钻井液密度附加系数为0.05，完井后测试日产 油24 m3，天然气 5.5×105 m3 。在二连地区阿尔善油 田采用平衡压力钻井技术使用低固相、低失水的完井液 钻开油层（油层压力系数为0.96～0.89），完井液密度 为 1.03g/cm3 、失水小于 5mL 。完钻后，中途测试在 1621.03 ～ 1644.5m 井段，表皮系数 S=-0.8 ，堵塞比 DR=0.87 ，日产油 69.9m3。而附近未采用平衡压力钻 井的井日产量仅为l0m3左右。