钻井工程欠平衡钻井

因此，欠平衡钻井作业总体具有以下优势
１. 提高机械钻速 ２ .降低钻井成本 ３ .保护油气层，提高油气产量 ４ .消除压差卡钻 ５ .降低后期改造作业费用 ６ .正确评价油气层提高勘探精度和勘探成功率
但！欠平衡钻井作业的局限性
１. 空气钻井钻遇储层存在井下燃爆风险 ２ . 连续欠平衡钻井对地层条件要求高 ３ .钻井作业井控风险相应增加 ４ .钻井成本相应增加
BP公司
21世纪里程碑石油技术
❖ 上世纪九十年代最受欢迎的钻井技术 ❖ 在世界范围内的应用增长迅速 ❖ 已成为开发一些压力衰竭油气藏的重要或唯一手段
欠平衡钻井的主要应用目的
60.00% 50.00%
51.97%
40.00%
30.00%
20.00%
10.00%
0.00%
减小油1层损害
28.35% 避免地2层漏失
欠平衡钻井的压力区间
➢ 钻井液技术要求
正常循环状况下，应保持所希望欠平衡压差值 具有良好的井壁稳定及井眼净化能力 与地层流体及气体有良好的兼容性 具有良好的防护套管、钻具及井下工具等的性能 近平衡(起钻及完井)状况下，尽可能不伤害储层
➢ 液相欠平衡钻井主要系统构成
井口控制系统
旋转头、阻流管汇及 控制盘等
欠平衡钻井在美国的应用
美国专家调查预测，未来几年欠平衡钻井仍然有较高的潜力。陆上 使用欠平衡钻井的比例将达到37%，海上将达到12%。
2006年世界欠平衡钻井领域排行榜
(红字为2003年的结果) 威得福/Williams
（52%）
56%
贝克休斯/Inteq 哈里伯顿/Baroid
斯仑贝谢 麦克巴/Smith
13.39% 提高机3械钻速
6.30% 防止压4差卡钻
欠平衡钻井在勘探开发中的作用主要体现在
勘探上：提高低压、复杂岩性、水敏性、裂缝性等类储层 油气的发现和保护
开发上：通过有效地保护储层，提高单井产量，降低开发 综合成本
钻井工程上：提高了钻速，减少了井漏
用UBD 要有针对性
UBD推荐的地层及油藏
工艺的选择－取决于储层压力系数
地层压力系数与钻井介质平衡关系
UBD 常用作业区
高压区；UBD钻井液为单相液体
液相欠平衡钻井技术
是指人为控制钻井液有效液柱压力低于产层地层压力，使产层 流体进入井筒，循环到地面，并可以得到有效控制的一种钻井工 艺技术。它是在防喷系统的作用下，使地层流体有控制地进入井 眼，通过旋转防喷器的导流，使含有地层流体的钻井液经过气液 分离器、撇油罐等地面设备处理后，重新泵入循环罐参与正常循 环的一种钻井工艺技术。
➢ 基本条件
泥浆液柱压力+循环压耗+欠压差值＜地层孔隙压力
➢ 目标
在钻井过程中,通过联合控制钻井液液柱压力与井口 回压值,实现: [地层孔隙压力]-[钻井液液柱压力+循环压耗+井口回 压值]∈ [欠压差值]
欠压差值根据地层的坍塌压力来决定，通常取值大于坍塌压力， 经验数值取200-300PSI(具体根据油藏特点确定)。
36% （36%）
（32%）
25%
（31%）
24%
（19%）
20% （11%）
其它
33%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
欠平衡和气体钻井技术是九十年代在国际上被广泛应用起来的一项钻 井新技术，在北美地区尤为突出。欠平衡及气体钻井技术已成为继水 平井技术之后的第二个钻井技术发展热点。
不同岩石类型中进行的欠平衡钻井产量增加的幅度
坚硬低钻速地层 低压易漏地层 污染敏感性地层 水敏及易湿相乳化的地层 裂缝及溶洞性灰岩地层
渗透率小于 1mD 的致密性油藏 压力衰竭的油藏 渗透率大于 1000mD 的高渗油藏 容易湿相乳化的油藏 裂缝性发育油藏
不适宜进行欠平衡钻井的地层
1.松散地层 ( Highly Unconsolidated Formations ) 2.具有塑性流动特性的岩盐层 3.受强应力作用／非稳定泥岩地层 4.含高浓度H2S地层
特点：
➢ 避免常规过平衡钻井，因压差问题导致的储层伤害； ➢ 可及时发现油气层,利于探井评价. ➢ 欠平衡钻井工艺可提高机械钻速，降低综合作业成本，具有
良好的经济效益和社会效益。
液相欠平衡钻井,作用于井底的环空压力包括:
1.液柱压力(取决于钻井液密度); 2.循环压耗(取决于井身结构,钻具结构); 3.施加于井口的回压。
欠平衡钻井
1、欠平衡钻井定义及特点
欠平衡钻井定义
使钻井流体施加在井底的压力小于地层孔隙压力，有效控制地 层流体流入井筒，并对其进行处理的钻井方式。
欠平衡钻井发展历程
1284 在中国第一次顿钻钻井 1880s 第一次用空压机钻矿井 1895 用水进行旋转钻井 1920s 第一次用空压机钻油气井 1920 第一次用泥浆钻井 1928 第一次使用防喷器 1932 第一次应用充气泥浆钻井 1955 空气钻井开始被广泛应用 1960s 四川油田、新疆油田尝试了欠平衡钻井技术 1970s 第一次应用稳定泡沫钻井 1988 第一次应用欠平衡技术在Austin Chalk钻高压气井 1993 第一次应用连续管钻欠平衡井, 1995年开始用于欠平衡水平井 1997 第一次在海上应用欠平衡钻井 1980s 中石油欠平衡钻井技术开始深入研究与试验 1990s 中石油欠平衡钻井技术迅速发展
500 psi Operating
油气分离系统 四相分离器、储油罐等 井下工具系统
EMWD、单流阀及 套管阀
钻屑处理系统
➢ 实施液相欠平衡钻井所需的设备
旋转防喷器、 远程高压（70MPa）节流管汇、 液气分离器、撇油罐、燃烧管线 自动点火装置等。
Williams Rotating Control Heads
8000 / 9000
2、欠平衡钻井技术分类及特点
欠平பைடு நூலகம்钻井分类
根据 所使 用的 循环 介质， 将欠 平衡 井分 为：
液相欠平衡钻井 [Flow drilling]
充气泥浆钻井 [Nitrified Fluid drilling]
空气与天然气钻井 [Air and natural gas drilling]
雾化钻井 [Mist drilling] 泡沫钻井 [Foam drilling]