充气欠平衡钻井钻井的分类及优缺点
欠平衡钻井技术介绍
汇报提纲
一、欠平衡钻井技术介绍 二、欠平衡技术解决的问题 三、欠平衡钻井技术服务能力 四、服务案例
一、欠平衡钻井技术介绍
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。
常规钻井
欠平衡钻井
不同尺寸井眼气体钻井气量选配表（cont’d）
井眼尺寸 152.4
介质 空气 氮气
雾化
井段 m
<1000 1000-2000 2000-3000 3000-4000 4000-5000 5000-6000
<1000 1000-2000 2000-3000 3000-4000 4000-5000 5000-6000
<1000 1000-2000 2000-3000 3000-4000
推荐排量 m3/min 110-130 130-150 150-180 180-260 80-110 90-140 120-170 150-210 110-160 150-200 190-250 240-300
不同尺寸井眼气体钻井气量选配表（cont’d）
三、欠平衡钻井技术服务能力
E28.8-16HT 雾化泵（1套）
• CAT C7柴油发动机 • 液体排量：70～480L/min • 额定工作压力：≥15MPa
三、欠平衡钻井技术服务能力
Hubs 软件（1 套）
Signa Engineering Inc.
•Q Design排量优化设计模块 •Mud Cap泥浆盖压力控制钻井设 计模块 •P Macth现场压力拟合模块 •Formation Influx地层流入模块 •Phase Change相态模块 •Sphericity球度模块
《欠平衡钻井》课件
欠平衡钻井能够减少钻屑和地层伤害 ，提高钻速和钻井效率，同时能够实 时监测地层流体，为油气田开发提供 更多信息。
欠平衡钻井的原理
• 原理：在欠平衡钻井中，通过控制钻井液的密度、粘度、压力 等参数，使钻井液压力低于地层孔隙压力，形成负压差。负压 差能够促使地层流体流入井内，同时通过旋转控制头等设备控 制流体的流入量和压力，确保钻井安全。
02
03
钻井液类型
根据不同的地质条件和钻 井需求，选择合适的钻井 液类型，如水基钻井液、 油基钻井液等。
钻井液性能
确保钻井液具有适当的密 度、粘度、切力等性能， 以满足钻井过程中的各种 需求。
钻井液处理
在钻井过程中，对钻井液 进行适当的处理，以保持 其性能稳定，并防止对环 境和设备的损害。
井控技术
随钻测量数据处理
对随钻测量数据进行处理 和分析，及时发现和解决 潜在的钻井问题，并为后 续的钻井决策提供依据。
2023
PART 03
欠平衡钻井的优势与挑战
REPORTING
优势分析
01
提高钻井效率
欠平衡钻井技术可以减少钻井过 程中的钻屑堆积，降低重复钻井 的次数，从而提高钻井效率。
保护油气层
02
03
介绍
欧洲北海地区采用欠平衡钻井技术，克服了复杂地质条件下的钻井难题
。
国际典型案例
细节
注重技术创新和环境保护，实现了钻井作业的可持续发展。
结果
提高了油气勘探开发的效益，为当地社会经济发展提供了支持。
案例总结与启示
01
欠平衡钻井技术在国内外油气 勘探开发中得到了广泛应用， 取得了显著的经济效益和社会 效益。
环境影响
在欠平衡钻井过程中，需要特别注意对环境的影响，如减少气体排 放和防止环境污染。
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
增压机 雾泵 氮气进入立管
环流空气进入
Weatherford生产的制氮增压系统
组成：由空气压缩机、冷却、清洁系统、增 压器和控制系统组成 特点：一台柴油机驱动空压机和增压器 结构紧凑，放在9m×5m的撬座，运输方便
美国Weatherford 公司制氮及增压系统
•雾化装置
功用：在泡沫、雾化 钻井过程中注入液体， 并与气体混合形成雾 化液或泡沫 钢板 组成：由注液泵、雾 或钢 丝网 化器、管汇组成 注液泵：根据注液量 实际要求选择压力和 排量，目前用水泥车 作为注液泵 泡沫发生器：
(三) 钻井液与完井液
1、欠平衡钻井液完井液的分类: 1) 常规钻井液体系： 2) 气体类:空气、天然气、氮气、废气 3) 雾化液：空气、氮气、天然气雾化液 4) 泡沫体系：空气、氮气泡沫 5) 充气钻井液体系： 6) 无固相钻井液体系：淡水、盐水等 7) 含轻质固相添加剂的体系：
美国Shaffer公司 PCWD旋转防喷器
1. 静压:35MPa 动压：21MPa
2. 封零：17.5MPa 3. 最大转速：
100rpm 21MPa
200rpm 14MPa
目前世界上压力等级 最高的旋转防喷器。
旋转防喷器
动力站
（二）节流控制系统及分离系统
1、节流控制系统 功用：基本与常规钻井节流系统相同， 控制从井口返出流体的压力及流量大小， 从而控制井底欠压值。 系统组成：节流管汇、液压控制系统 2、分离系统
Psp
Pud
Pdp
Pbp
Par Pp
Pm Pbj
（2）调整钻井液密度控制欠压值 方法：调整井口回压控制立管压力值 立压与泥浆密度的关系： Psp1/Psp2=ρm1 / ρm2 1—初始值 2---调整后的值 （3）调整注气量和注液量控制欠压值 使用专门的软件模拟计算
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。
《欠平衡钻井》课件
欠平衡钻井的实现
1
工作原理
2
通过控制井口的流体密度低于地层压力，
形成一个欠平衡的状态，使钻头能够连
续钻进而不受地层渗透压的限制。
3
作用
欠平衡钻井的主要作用是提高钻进效率， 减少井壁破裂并降低井壁稳定风险。
设备
实现欠平衡钻井需要使用特殊的钻井设 备和流体控制系统，确保井口的压力能 够保持在低于地层压力的状态。
案例三
在裂缝性地层的钻井中，有 效控制了井壁稳定风险，避 免了井壁塌陷。
欠平衡钻井的未来发展
趋势
随着钻井技术和设备的不断进步，欠平衡钻井的应 用将变得更加广泛。
展望
未来，欠平衡钻井有望成为油气勘探领域的主流技 术，为能源开发带来更多机遇。
总结
• 欠平衡钻井是一种新颖的钻井技术，能够提高钻进效率并降低井壁风险。 • 欠平衡钻井的应用前景广阔，将在未来的能源开发中发挥重要作用。
欠平衡钻井的优缺点
优点
• 提高钻进效率 • 减少井壁破裂风险 • 降低井壁稳定风险
缺点
• 需要特殊设备和流体系统 • 操作技术要求较高 • 成本较高
欠平衡钻井应用案例
案例一
失控井的成功控制和恢复， 避免了进一步的井漏风险和 资源浪费。
案例二
在高渗透地层的钻进中，显 著提高了钻进效率和节约了 钻井成本。
《欠平衡钻井》PPT课件
钻井是油气勘探的重要环节，而欠平衡钻井是一种创新的技术，本课件将介 绍欠平衡钻平衡钻井？
欠平衡钻井是一种新颖的钻井技术，它通过控制井口的压力低于地层压力， 以增加钻速和减少井壁损失。这一技术具有高效、环保和安全的特点。
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。
欠平衡钻井工艺技术
1.5
69
23
2
泡沫雾化流体
1.2
11
9
1
非加重盐水体系钻井液
揭示了新疆局所属油田有丰富天然气资源，这是几十年水基钻井液钻井所从未发现的，此结果为新疆局油气开发并举的决策提供了直接依据。 欠平衡钻井技术作为能提高产量和解决钻井问题的一项重要技术已在很多不同类型的油藏得到应用。
中石油欠平衡钻井应用情况
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。
气体钻井专用设备
空气压缩机组（车载式和撬装式） 氮气发生器 尾气发生装置 增压机组（车载式和撬装式） 雾泵和化学药剂注入系统 冷却设备 气体流量计 取样装置 除尘装置等
气体钻井专用设备
空压机
增压机
增压机
尾气除尘、冷却装置
低压压缩机
低压储气罐
车载式增压机
加拿大欠平衡钻井情况
例2 在加拿大的Weyburn油田，有90多口包括单油层、双油层和三油层的井，因使用欠平衡钻井而大幅度提高了产量，还提高了钻速和钻头进尺。并且四年里没有发生卡钻、井眼不稳定和环境污染事故。 加拿大在其它许多地层中应用欠平衡钻井技术也取得了好的效益。除此，加拿大能源局（ERCB）的研究结果表明，欠平衡钻井的安全记录比常规钻井也要好。
密度g/cm3
分类
2. 不同类型UBD流体密度
欠平衡钻井的基本分类
欠平衡钻井的基本分类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，仍大于地层破裂压力。
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(flow drilling)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。
[1]欠平衡钻井技术破解钻井棘手难题作者：发布时间：2008-12-23 08:55:36来源：世界石油网欠平衡钻井技术和控制压力钻井技术的问世，部分解决了一些难钻井的问题。
通过欠平衡、近平衡和控制压力钻井技术已经解决了诸如钻穿复杂层等棘手的钻井问题。
各种形式的欠平衡钻井技术已有２０年的使用历史。
而从１９８９年就已逐步开始用欠平衡钻井方法钻油层。
与常规钻井和完井技术相比，欠平衡钻井的主要优点是对油层表皮的损害小。
欠平衡钻井并不适用于钻所有的储层，但是在枯竭油层钻加密井对产量的影响很小或没有影响；在高渗地层和裂缝性地层采用欠平衡钻井，可以限制钻井液侵入地层，防止渗透率下降；在硬地层采用欠平衡钻井可以大幅度提高机械钻速。
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
欠平衡压力钻井技术一、欠平衡压力钻井的概念欠平衡压力钻井Under Balance Drilling （UBD ）是指在钻井过程中泥浆柱作用在井底的压力（包括泥浆柱的静液压力和循环压降），低于地层孔隙压力。
欠平衡压力钻井时,p b p p <，0<∆p 。
此时允许产层流体流入井内，并可将其循环到地面，地面可有效地控制。
UBD Pp ＞Pb = Ph + Pa + Pch二、国内外发展概况1、欠平衡压力钻井发展历史欠平衡压力钻井实际上是一种古老的钻井方式，直到1895年旋转钻井产生之前，绳索式顿钻钻井都是用欠平衡方式进行的，在当时技术条件下，利用欠平衡方式诱发井喷是发现油气藏的手段。
欠平衡-----井喷------油气藏从1895至1920这段时间里，旋转钻井是用清水作为循环流体的，为保证钻井安全和井眼清洁，1920年开始使用加有粘土和处理剂的混配钻井液体系，自此，超平衡压力钻井成为常规的钻井方式。
国外从30年代开始发展欠平衡压力钻井技术，当时用空气作为钻井液，钻速提高了2-3倍，同时还避免了许多井漏和卡钻事故。
70-80年代发展了泡沫技术，有效地解决了携岩问题，进一步推进了欠平衡压力钻井技术的发展，但由于成本和安全原因，这项技术在80年代停滞。
80年代末以来，由于专用设备和工具的配套，以及相应技术的发展，欠平衡压力钻井技术才又迅速发展起来。
欠平衡压力钻井技术以美国和加拿大应用为最多，技术和装备最先进，它们大都成立了欠平衡压力钻井服务公司；其次是英国、巴西、委内瑞拉、墨西哥等国也应用了欠平衡压力钻井技术。
我国从近几年也开始研究和应用欠平衡压力钻井技术。
2、国外情况欠平衡压力钻井技术是八十年代后期在美国德克萨斯州奥斯汀白垩系地层钻井时得以迅速发展起来的。
目前美国欠平衡压力钻井的井数已达2500多口。
美国和加拿大具有：（1）先进的欠平衡钻井装备（2）专业技术服务公司（3）配套的欠平衡钻井技术加拿大欠平衡钻井数目图欠平衡压力钻井作为能提高油气产量的一项重要技术，已在世界20多个国家和地区4500多口井上应用。
欠平衡钻井综述
第一部分欠平衡钻井综述1 充气钻井和欠平衡钻井的定义所谓的欠平衡钻井是在有意使钻井液循环体系井底压力低于所钻地层孔隙压力的状态下钻井。
充气钻井（Gasified Liquid Drilling）：充气钻井是指钻井时将一定量的可压缩气体通过充气设备注入到液相钻井液中作为循环介质的工艺。
常用注入气体主要是空气和氮气，此外还有二氧化碳、天然气、柴油机尾气等，但使用的较少。
充气钻井和液体流体钻井的不同在于气液两相流，它的混合流体实际密度在不同井深不同。
2 欠平衡钻井的优点及不足2.1 欠平衡钻井优点欠平衡钻井技术之所以受到各国的重视，关键在于：1）明显减少对产层的损害，有效保护油气层，从而提高油气井的产量。
2）有利于及时发现低压低渗油气层，为勘探开发整体方案设计提供准确依据。
3）大幅度提高机械钻速，延长钻头使用寿命，从而缩短钻井周期，减少作业及相关费用。
4）有效地控制漏失，并减少和避免压差卡钻等井下复杂情况的发生。
5）减少或免去油层改造等作业措施及昂贵的费用。
2.2 欠平衡钻井存在的不足欠平衡钻井有优点，但也存在不足，一是钻井成本高（钻井设备多，钻井液费用高）；二是不安全因素多（井喷、井塌）；三是有污染更大的危险（因储层无泥饼，压井难于掌握）。
3 欠平衡钻井必备条件3.1 有准确的地层压力欠平衡钻井必须首先准确掌握所钻地层的三个（破裂、孔隙、坍塌）地层压力系数，只有准确地掌握地层压力系数，特别是地层孔隙压力，才能有效确定井身结构、钻井液密度、欠压值及所采用的井口装置及钻井施工措施。
否则，就很容易造成欠平衡钻井达不到预期目的。
3.2 有井壁稳定的井或井段、有合适的储层根据世界上钻欠平衡井所取得的经验认为:实施欠平衡井段以上地层是稳定的，或对不稳定井段下入技术套管加以封隔。
同时要掌握欠平衡钻井的层位的物化性能，判定是否可进行欠平衡钻井。
一般认为，欠平衡钻井所选的岩层有火成岩地层，不易破碎的灰岩地层，固结良好的结晶砂岩和碳酸岩，高渗、胶结较好的砂岩，微裂缝地层（裂缝开度大于100μm），对水基钻井液敏感的材料含量过高的地层（气钻）等。
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。
欠平衡钻井技术简介及在长庆区域的应用
汇报内容
一.欠平衡钻井技术简介及应用条件
二.国内外欠平衡钻井应用情况及实例
三.长庆欠平衡钻井应用情况
三.长庆欠平衡钻井应用情况
1.长庆欠平衡钻井技术应用情况
从 1986 年开始进行欠平衡钻井技术研究与应用，以保 护储层为目的在10口井应用欠平衡钻井技术,真实的反应了储 层物性和及时发现油气藏 , 为勘探开发部署提供了参考依据 . 以提速为目的应用欠平衡钻井5口井,大幅度提高了机械钻速. 以解决钻井工程复杂问题应用充气泥浆欠平衡钻井12口井(子 洲地区刘家沟组严重井漏).
欠平衡钻井技术简介 及在长庆区域的应用
提纲
一.欠平衡钻井技术简介及应用条件
二.国内外欠平衡钻井应用情况及实例
三.长庆欠平衡钻井应用情况及建议
一.欠平衡钻井技术简介及应用条件
1.欠平衡钻井的定义
在钻井过程中钻井液循环体系井底压力低于地 层孔隙压力, 使使层流体有控制地进入井筒，并将 其循环到地面的一种钻井工艺技术。
一.欠平衡钻井技术简介及应用条件
2.欠平衡钻井技术分类
(5)充气钻井：包括通过钻杆和井下注气两种方式。井下注
气是通过寄生管、同心管在钻进的同时往钻井液中连续注气。 密度适用范围为0.7～0.9g/cm3或更高，气体体积低于混合 物体积的55%。
(6)油包水或水包油钻井液钻井：密度适用范围为0.8～1.0g/cm3，成 本高。 (7)淡水或卤水钻井液钻井：密度适用范围为1.0～1.30g/cm3。 (8)常规钻井液钻井：密度适用范围大于1.10g/cm3。 (9)泥浆帽钻井技术用于钻地层较深的高压裂缝储层或高含硫化氢的气 层，是另类欠平衡钻井技术。
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马208 152.4 768.12-1289.03 J2x、T 、P
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充气欠平衡钻井钻井的分类及优缺点[4]
用于充气钻井作业的钻柱和井身结构有几套。
按气体注入方式，一般可分为两种：钻杆注入和环空注入。
（1）钻杆注入
图5时钻杆注入充气钻井结构示意图。
在此结构里，不可压缩流体和压缩气体一起注入钻杆的顶端，这两种流体沿钻杆内而下，在通过钻头喷嘴时就会混合在一起。
当混合流体流入井底环空时，岩屑（来自钻头钻进）混入，最后，混合流由环空返回地面，混合流从环空出来，进入一根水平管线，此水平管线通向常规的敞口式泥浆罐。
当返回的气体中含有污染的流体、气体或烃时，就选用密封的回流罐。
图5 钻杆注入充气钻井示意图
为了使钻柱内的混合液流到钻头，做法是，在钻铤上安装一个喷射接头，使两相流动过钻铤之前，大部分压缩气体可从钻柱内直接流入到环空。
图2是装有喷射接头的钻柱注入充气钻井结构示意图。
喷射钻头钻柱注入技术，通常用于深井充气钻井作业中，因为，在深井底部，通常用小直径钻头和相应的小直径钻铤来钻井。
就像气泡能提供对付漏失层的抑制性机理一样，当充气液流经小内径的钻铤出口时，充气液中泡沫的表面张力会产生很高的管内摩阻。
增加的这个流动阻力，无法用均质流体试验中得到的常规摩擦系数来模拟。
因此，为了减少循环泵压，把喷射接头安装在钻铤以上的钻杆段中。
通常，喷射钻头安装在钻杆和钻铤结合处之前，喷射钻头水眼的尺寸要足以使压缩气体排入到环空中。
当用充气钻柱注入技术钻穿漏失层时，不可压缩钻井液以恒定的体积流量循环通过钻柱顶端。
不可压缩钻井液的实际流量，就是能充分清洁井底环空并携带岩屑的流量。
注入可压缩气体的体积流量，是在现场经过试算确定的。
气体体积流量逐渐增加直至钻井液漏失量减少或消除。
欠平衡钻井作业要求，在钻头钻进和井加深的过程中，保持一个恒定的境地压力。
为达到这一目标，需要钻井液以恒定体积流量注入钻柱内部。
不可压缩钻井液的实际体积流量，就是能充分清洁井底环空并携带岩屑的流量。
为了维持基本恒定的井底环空压力，注入压缩气体的体积流量，必须随井深的增加而增加。
（2）环空注入
环空注入的充气钻井结构可用寄生油管柱钻井、寄生套管钻井或直接完井钻井，不可压缩的钻井液注入钻柱，压缩气体由环空注入，这种充气技术也是用于减少环空裸眼段的钻井液压力。
在早期充气钻井中，此项技术用于消除地层裂缝（和钻井液可能的漏失）的威胁。
而最近，这种技术已用于受限的欠平衡钻井作业中（通常在寄生套管钻井或直接完井钻井结构中使用）。
图6 寄生管充气钻井示意图
图6为寄生油管充气的示意图。
这种结构是通过把小直径的油管柱固定在裸眼段上面的套管柱外边来实现的。
带有寄生油管的套管柱，按正常工序下入并封固在井里。
在同安馆周围注入水泥时，要注意保持油管管线的畅通和清洁。
水泥凝固后，不可压缩的钻井液会直接从钻柱内向下流至钻头，经钻头通过环空上返地面。
在不可压缩钻井液循环的过程中，压缩气体被注入到油管柱顶端，然后从油管柱底部的出口处进入环空。
这样，不可压缩钻井液就从油管柱的环空出口到
井口得到充气。
可以替代寄生油管柱的另一种环空注入技术是同心管充气，如图7。
在最后一层封固的套管环空内，临时悬挂一个套管柱。
这项技术和上面的寄生油管柱技术效果相同。
图7 同心管充气钻井示意图
（3）钻杆注入和环空注入的优缺点对比
钻杆注入技术的优缺点：
优点：
①不需要其他附加的井底设备，因此，比环空注入技术节省成本；
②整个环空中几乎都充满充气液，相对于环空注入技术而言，可得到较低的井底压力；
③因为气体被注入到环空底部或接近底部，所以要达到设定井底压力所需要的气体体积流量比使用环空注入小；
缺点：
①接单根和起下钻作业，循环不能继续时，不可压缩钻井液的充气过程就不能继续，因此难于维持欠平衡钻井作业。
②由于注入气体在钻柱内的压力作用下，被钻柱内各种流体所阻碍，当接单根和起下钻时，必须有足够时间进行排气，排气过程再度增加了维持恒定井底压力的难度。
③沿钻柱内向下的流动是两相流，因此，存在较高的壁面摩阻损失，导致注
入时泵和压缩机压力很高。
④充气液中的气相会减弱常规的MWD系统的脉冲，因此，不能使用常规的泥浆脉冲MWD测量。
环空注入技术的优缺点：
优点：
①在接单根和起下钻时，在环空气体入口以上位置，不可压缩钻井液的充气过程可以继续进行。
②沿钻柱内向下的流动是单相流，因此，在钻定向井作业时，可以使用常规的泥浆脉冲MWD。
③相比于正循环（到钻头）充气钻井作业所需要的压力，维持注入流动的压缩机压力通常很低。
缺点：
①因为寄生油管或临时套管安装在境内固定位置，所以，充气技术不如钻杆注入技术灵活。
②开始将气体注入环空，需要很高的压缩机压力。
③由于气体被注入到环空底部之上的一个固定位置，因此，同钻柱注入技术相比，需要更高的气体体积流量以维持恒定的井底压力。