欠平衡钻井方式地层适应性

岩性
多为泥岩 页岩 砂岩 灰岩 碎屑岩
砂岩泥岩 灰岩 砂岩 泥岩 砂岩泥岩
泥岩页岩 火山岩 砂岩泥岩
地层压力
较低 较低 低压 较低 较低
低压 低压 低压 常压 低压
常压 常压 低压
注：泥浆帽钻井由于国内应用较少，目前没有特别典型的应用
常规钻井出现的问题
漏失严重 漏失严重 产量很低 钻速慢 储集层破坏
（2）气液两相欠平衡钻井 按照气相和液相的结
构及相对体积数，两相欠平衡钻井又分为雾化、泡沫 和充气欠平衡钻井[3]。统计了 15 口井的钻井资料发现， 气液两相比气体钻井有更强的携屑能力，适用于微破 裂地层；气液两相欠平衡钻井适用于出水量大且气体 钻进会发生井下事故的地层；雾化钻井不适用于地层 出水未知的地层，泡沫钻井在微破裂和漏失严重地层 可以发挥较大作用，充气欠平衡钻井对井下压力多变
欠平衡钻井可以采用多种钻井流体，通常，根据 钻井流体把欠平衡钻井分为气相欠平衡钻井、气液两 相欠平衡钻井和液相欠平衡钻井[2]。
1 欠平衡钻井的类型
（1）气体欠平衡钻井 应用于非产层的气体钻井
目前以提速为主要目的，也有部分以防漏治漏、减少 井下复杂事故为目的；应用于产层的气体钻井多以保 护储集层、提高勘探发现率和开发效果为主要目的。 无论是何种目的的气体钻井，首先需要论证地层是否 需要用气体钻井才能达到良好的效果[3]。
第 32 卷 第 5 期 2011 年 10 月
新新 疆疆 石石 油油 地地 质质 XINJIANG PETROLEUM GEOLOGY
Vol． 3220，1N1o.年5 Oct． 2011
欠平衡钻井方式地层适应性研究
金业权，刘 刚，方传新，王茂林，孙泽秋
（中国石油大学 石油工程学院，山东 青岛 266555）
也门 10 区 xx 井 大庆油田 xx 井 中原油田 xx 井
地层流体
无 无 天然气 天然气 油气
微量出水 少量出水 少量流体 出水量较多 出水量大
大量出水 油气流量大 油气流量大
井壁稳定性
非常稳定 稳定 水敏性强 稳定 水敏性较强
稳定 较稳定 强度高 较不稳定 不稳定
地层稳定 稳定性一般 强水敏性
金业权，等：欠平衡钻井方式地层适应性研究
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的地层有很强的适应性（表 1）。 （3）液相欠平衡钻井 液相欠平衡钻井是钻井中
以低于地层压力当量密度的低密度液体为钻井液进 行的钻井作业，主要包括水基、油基和泥浆帽钻井。液 相欠平衡钻井对地层的伤害比气体和气液两相欠平 衡钻井都要大。
在统计了现场 33 口井的钻井资料后，选取具有 典型意义的几口井进行分析，发现采用常规钻井出现 的问题多为钻速慢、卡钻、井漏及储集层损害等（表 1）。
表 1 欠平衡钻井方式应用效果分析
欠平衡钻井方式
油田
气体欠平衡钻井

大庆油田 xx 井 也门 10 区块 xx 井 大牛地气田 xx 井 川西 xx 井 四川油田 x 井
气液两相欠平衡钻井 普光气田 xx 井 四川油田 xx 井 新疆油田 xx 井 青西油田 xx 井 西南油田 xx 井
液体欠平衡钻井
统计了现场 17 口井的钻井资料后分析了具有典 型意义的几口井（表 1），这些井因采用常规钻井效果 差而采用了气体欠平衡钻井，并且都取得了成功。
由表 1 可看出，气体欠平衡钻井适应于以下地 层：①地层固结要好、井壁要稳定，地层压力梯度不能 过高，因为成本、操作和技术等问题，气体欠平衡钻井 一般用于常规钻井液不能形成负压的低压地层；②地
摘 要：地层评价的不得当常常致使欠平衡钻井方式的选择不当，进而引起复杂情况及储集层的严重破坏；同时欠平
衡钻井设备庞大、动迁费用高，也会造成经济上的重大损失。在大量的欠平衡钻井现场实钻资料统计基础上，提出了
欠平衡钻井方式对地层适应性评价的内容和步骤，这对现场合理选择欠平衡钻井方式具有一定的参考意义。
关键词：欠平衡钻井；地层流体；井壁稳定；地质条件；钻井方式
钻速慢 卡钻，钻速慢 漏失严重 井斜严重 井漏井塌
钻速慢 储集层损害、压差卡钻 储集层损害、井漏
采用方法
空气欠平衡钻井 空气欠平衡钻井 氮气欠平衡钻井 氮气欠平衡钻井 天然气欠平衡钻井
雾化钻井 雾化钻井 泡沫钻井 泡沫钻井 充气欠平衡钻井
水基钻井液 水基钻井液 油基钻井液
层不含流体或含流体微量，气体欠平衡钻井对地层出 水的适应性较差，地层出水过高，容易引发卡钻等井 下复杂事故，而水敏伤害严重的储集层，采用气体钻 进比采用其他方式要好；③如果欠平衡钻井中钻遇 H2S 或其他有毒气体含量过高的储集层，则不能使用 气体及其他欠平衡钻井方式。
文章编号：1001－3873（2011）05－0550－02
中图分类号：TE21
文献标识码：A
欠平衡钻井具有提高钻速、保护储集层和有效开 发低压低渗油田的重要作用，在国内外得到了广泛的 应用[1]。但是地层评价的不合理往往使欠平衡钻井方 式的选择不当，进而造成储集层的严重破坏和经济上 的重大损失。因此，正确认识欠平衡钻井地层的适应 性具有重要的现实意义。
从上述实例中不难看出：①液相欠平衡钻井适应 于出水量大的地层，地层破裂严重、有很强的携屑能 力的地层，地层压力较大用其他欠平衡钻井容易井壁 失稳的地层；②水基钻井液用于上部地层的快速钻进， 而油基钻井液在水敏性地层可以发挥很好的作用； ③泥浆帽用于严重漏失地层，但国内应用较少，未作分 析。
2 欠平衡钻井的地层适应性评价
全烃含量 低于 5%
氮气、天然 气或雾化欠 平衡钻井
收稿日期：2010－12-13 基金项目：国家科技支撑计划（2008BAB37B02）三高气井井筒压力控制技术 作者简介：金业权（1968-），男，湖北黄岗人，副教授，博士，石油工程，（Tel）053286981152（E-mail）jinyequan156@.
第 32 卷 第 5 期
2.1 对地层流体的适应性 根据地层流体提出欠平衡钻井方式的选择步骤
如图 1 所示。
地层流体
地层出水
地层出油气
①小于1.0 m3/h, 应选择气体欠平
衡钻井；②大于 1.0 小 于 5 m3/h 应 选择雾化欠平衡 钻井；③大于5 m3/h 应选择泡沫和液
体欠平衡钻井。
地层 高含水
不适用 欠平衡
钻井