全过程欠平衡钻井配套装备研究
对全过程欠平衡钻井技术的认识及现场实践
当管柱在井内刚好发生管轻现象的点， 称之为 “管轻点”（有学者称之为“平衡点（Balance Point）”）。
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新疆石油科技
在该点，管柱的浮重与上顶力相平衡，在该点以下位
置，管柱浮重大于上顶力。 在下入井下封井器前，应预
测可能产生的最高套压，井下封井器的下入深度应不
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新疆石油科技
201009 年第 1 期（第 2190 卷）
对全过程欠平衡钻井技术的认识及现场实践
穆总结① 李晓军
兰中洋
温富贵
张欢
西部钻探公司克拉玛依钻井工 新疆油田公司井下作业公司 川庆钻探国际工程公司土库曼分公司 长庆油田公司第一采
艺研究院，834000 新疆克拉玛依
油厂
摘 要 欠平衡钻井技术以其优越的钻探效果已被业内人士所认可， 实现全过程欠平衡钻井技术已成为石油钻井工作者所追求
2 常规欠平衡钻井技术现状
（1） 钻进工况。 目前，利用常规欠平衡钻井技术 完全可实现在钻进工况下的欠平衡钻井作业，即在钻 进过程中，通过调整钻井泥浆性能，确保井底钻井液 柱压力始终低于地层孔隙压力，产生负压差；同时利 用旋转防喷器及节流管汇等对套压进行合理控制，保 证欠平衡钻井的安全有序进行；
（2） 起下钻工况。 在起下钻工况中，常规欠平衡 钻井技术不能满足在井底负压状态下进行起下钻作 业。 在进行该类工况操作前，一般需要进行压井作业 以确保施工安全；
性及良好的工作性能。 目前，经理论计算结果表明，新
疆克拉玛依钻研院井下封井器的下入深度可达到
2010 年第 1 期（第 20 卷）
2500m。
6 井下隔离法的现场应用
目前，井下封井器已在新疆、四川及华北油田推 广应用了三十余口井次，确保了钻井的全过程欠平衡 状态，为油田勘探开发及油藏评价提供了技术保障。
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-(林元华)解析
1.8
1.5
1.2
0.9
0.6
0.3
0
空气
2.51
1.76
1.72
0.29
雾化
空气+泡沫
泡沫
四开泥浆
1. 欠平衡钻井液现状及发展方向
欠平衡钻井技术与非常规油气田开发 技术成龙配套，将在低压、低渗、水敏性 油藏开发中大显身手，必将被当作是经济、 高效的钻井技术而普遍采用，有着光明的 前景。
2. 欠平衡钻井体系
❖ 进行分子设计,合成新的表面活性剂,以满足要 求.分子中有醚 链,同时亲水基是羟基和磺 酸根 的能达到要求.(AGES具有这类结构)
3. 欠平衡钻井液化学剂配方研究
AGES表面活性剂的合成
合成路线: ❖第一步：用脂肪醇与环氧氯丙烷在酸性催化剂
存在下反应，生成氯代脂肪醇醚中间体： ❖第二步：将生成的中间体用碱处理，进行环氧
化反应生成脂肪醇环氧基醚； ❖第三步：将脂肪醇环氧基醚与亚硫酸氢钠作用
得到最终产物AGES。
1. 欠平衡钻井现状及发展方向
充气钻井
充气钻井是利用充气钻井液为循环介质的一种 欠平衡钻井技术。将空气注入常规钻井液中形成 气液混相流，进入环空获得欠平衡钻井欠压差， 其压差值可由空气的注入量来控制。充气钻井的 优点是欠压差控制十分方便；缺点是降低液柱压 力的能力有限。
1. 欠平衡钻井现状及发展方向
1. 欠平衡钻井现状及发展方向
泡沫钻井 泡沫钻井是利用稳定泡沫作为循环介质的一种
欠平衡钻井技术。稳定泡沫是由发泡基液、气体 充分混合而成的一种混相流体，密度小，流体静 液柱压力小。这样不仅极大地减少或避免储集层 的损害，而且可获得高的机械钻速，减少浸泡时 间。泡沫具有较高的携岩能力，约为水的10倍， 一般钻井液的4~5倍。其含液量低，为泡沫体积 的3~25，这可大大减少液体对储集层的浸泡和 损害。泵入井内的流体无固相，且泡沫为一次性 流体，钻进中固相不会重新进入井内，可以减少 固相对储集层的损害。
欠平衡压力钻井技术研究的开题报告
欠平衡压力钻井技术研究的开题报告一、选题的背景随着石油工业的高速发展，越来越多的油气资源被开发出来，而钻井技术是开采油气资源的主要工具之一。
传统的钻井技术往往存在着工作效率低、钻头易损坏等问题，因此需要不断地进行技术创新和研究。
其中，欠平衡压力钻井技术成为当前石油工业发展的重要趋势之一。
欠平衡压力钻井技术是在钻井时通过减小钻井液压力，使钻头下方的井眼形成低于地层压力的欠平衡压力，使钻井液不进入地层中，从而减少井筒侵入的损害和滞留。
因此，这种钻井技术可以有效地提高钻井效率，减少成本，并保护地层。
二、研究的目的欠平衡压力钻井技术的研究旨在通过改善传统钻井技术中存在的一些问题，来提高钻井效率、降低成本和保护地层。
具体目的如下：1. 研究欠平衡压力钻井技术的原理，了解它的优点、局限性和适用范围。
2. 分析欠平衡压力钻井技术中的关键技术和难点以及它们的解决方案，为钻井的实施提供支持。
3. 研究欠平衡压力钻井技术在不同工况下的操作方法和参数选择，以提高钻井效率。
四、研究的方法根据研究的目的，本研究将采取以下方法：1.文献研究法：通过查阅大量的文献资料，分析和总结欠平衡压力钻井技术的研究现状、进展和应用情况。
2.现场实验法：通过实际的钻井操作，收集数据，并对相关数据进行分析。
同时，通过现场实验来验证欠平衡压力钻井技术的实用价值。
3.数值模拟法：使用数值模拟软件，模拟欠平衡压力钻井技术的钻井参数，并对其进行分析和优化。
五、研究的意义随着油气资源的日益紧缺，钻井技术的效率和成本已成为石油工业发展的关键问题之一。
欠平衡压力钻井技术作为一种创新型的钻井技术，有望在一定程度上解决传统钻井技术中存在的一些问题。
研究欠平衡压力钻井技术的原理、关键技术以及操作方法，可以帮助我们更好地应用该技术，提高钻井效率，降低成本，同时保证地层的安全。
此外，还可以推动我国石油工业的发展，提升我国在这一领域的技术水平。
欠平衡钻井技术研究毕业论文
毕业设计（论文）题目：欠平衡钻井技术研究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。
本文介绍了欠平衡钻井技术国外的发展状况，实施欠平衡钻井的优缺点。
分析和总结了欠平衡钻井相关理论研究成果，为技术的应用提供理论依据。
关键技术从三个方面入手：在考虑了影响负压值各方面的因素后，提出了合理的设计程序；通过计算出的钻井液密度选择适应于实际条件的最优钻井液类型；分析了井底压力波动和气侵后的环空压力变化，给出了一些井底压力控制措施。
最后介绍了欠平衡钻井的信息采集处理系统，通过全过程的监测和指导保证欠平衡钻井的安全进行关键词：欠平衡；钻井液；信息采AbstractUnderbalanced drilling is the international at the beginning of the 90's the rise once again improve the benefit of exploration and development of new drilling technology. In recent years, our country in the exploration and development of oil and gas field, has done a lot of research and field test, and achieved remarkable results. Related theory and technology research of underbalanced drilling has become a research hotspot in drilling workers.This paper introduces the development status of balanced drilling technology at home and abroad, the advantages and disadvantages of underbalanced drilling. Analyzes and summarizes the relevant research results of underbalanced drilling, and provide a theoretical basis for the application of technology. The key technology from three aspects: in consideration of various factors influencing the value of negative pressure, the reasonable design program; the drilling fluid density calculated to select the optimal drilling fluid types suitable for actual conditions; analyzed the change of the annulus pressure bottomhole pressure fluctuation and after intruding, gives some bottom hole pressure control measures. Finally introduced the underbalanced drilling information acquisition and processing system, through monitoring and guiding the whole process to ensure the safety of underbalanced drillingKeywords: underbalanced drilling fluid; information collection;目录摘要IAbstract ............................................. 错误!未定义书签。
全过程欠平衡钻井设备配套技术研究
１ 全 过程欠 平衡 钻井技术 的状况 分析
全过 程欠 平衡 技术 是指 在不 压井 的条 件 下实 现欠 平衡 钻 进 、 井 口密封装 置 带压 起下 钻具 、 过 电 测仪 器 、 完井 管具 等 。虽 然 各种 文 献 中对 全过 程 欠平 衡 技术 的叫法 不 一 致 ， 对该 技 术 的 理解 基 但
本一 样 ， 一般 认 为全 过 程 欠 平 衡 技 术应 包 括 以下 几方 面 ：
（） ４ 不压 井下 人 完井 管具 。同起下 钻一样 ， 如 果下 人 完井管 串时 采 用 先 压 井 后 下人 的方 式 ， 也 会对 储 层产 生污 染 ， 因此 ， 下完 井管具 时 也必 须 在 要 保持 欠平 衡状 态 。
全 过 程 欠 平 衡 钻 井设 备 配套 技 术 研 究
杨顺辉
（ 中国石化勘探开发研究 院德州石油钻井研究所 ， 山东德州 ２ ３ ０ ） ５ ０ ５ 摘 要 ： 十年来， 近 国内外欠平衡钻 井技 术在 降低 钻井成 本和提 高油 气层 产 能上取得 了显著效 果， 已经成为 钻 井技术发展 的必然趋 势。全过 程欠平衡的技术 关键是 不压井起 下钻 ， 了常规 的 欠平衡 钻井设备 外 ， 除 还 需配置 能够 完成 不压 井起 下钻 的设 备。通过 对 目前 国内外能 实现 全过程 欠平衡 配套 设备 的分析 ， 特别是 对 最新 的强行起 下钻 装置 、 套管 阀技 术进行评 价 ， 出目前这些最新 设备的 配套 完全 可 以实现 全过程 欠平 指
维普资讯
２０ 年 ７ ０７ 月
石 油 地 质 与 工 程 Ｐ Ｔ Ｏ Ｅ Ｍ Ｅ Ｉ ） Ｙ ＡＮ Ｎ Ｉ Ｅ ＲＩ Ｅ Ｒ Ｌ Ｕ Ｇ Ｏ Ａ Ｇ Ｄ Ｅ Ｇ Ｎ Ｅ ＮＧ
浅析欠平衡钻井技术的研究现状及发展趋势
部分 油 田储层 已进 入低 压 、低 渗储 层 、衰竭储 层 、难采储 层 ，就 国内而 言 ，
难 动 用 的储量 就 高达 ６ Ｏ多亿 吨 。 与此 同 时，各 油 田钻井 过 程 中处理 井漏 、 且 成为 钻 井成 本 居高 不 下 的主 要 因素 。 也 因处 理上 述 复杂 情 况 导致 钻 井速
１ ３ 篓 一
中国化 Ｉ ： 贸易 Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ Ｔ ｒ ａ ｄ ｅ
蠢 强拣
浅析 欠平衡钻井技 术的研 究现状及发展趋 势
任建新
胜 利油 田渤海 钻井 总公 司
摘要 ：随 着全 球石 油工 业 的飞速 发展 ， 陆上石 油钻 采面 临 的压力 不 断攀 升 ：一方 面 ，油气
井 斜 、卡 钻、 出水 、井 壁 坍 塌 等井 下 复 杂情 况 不 但 占去大 量 钻 井 时间 ，而 套 比较 系统 、科 学 的充 气 欠平 衡 钻 井 、泡 沫欠 平 衡钻 井 、 气体 欠 平衡 钻井 度 慢 、 周 期长 、成 本 高 ，对 勘探 开 发 造 成严 重 的瓶 颈 制约 。欠平 衡 钻井 技 气 体 钻井 液 ４种 欠平 衡 钻井 方 式 ，可 用 于直 井 和 定 向井 欠 平衡 多 相流 动 水 术 以其 独特 的 优 势一 举解 决 了 上述 地 质 和工 程 两 大难 题 ，成 为各 大 钻井 公 力 设计 和 计算 。该 软件 经过 大港 等 ５ 个油田 ｌ ３口井 的数 据验 证 ，满 足 了工 司的 “ 新宠 。本文 分析 了钻 井技 术 的研 究现状 及 发展趋 势 ，望 大 家参考 。
气体钻井 ９ ４口， 国 内各 油 气 田 ２ ０ ０ ７年 完 成欠 平 衡 钻井 １ ５ ５口， 其 中气 体
对全过程欠平衡钻井技术的认识及现场实践
（ ）测井 。 由于 井底 处 于欠平 衡 状态 ， 井 口上 ３ 在
顶 力 的影 响下 ， 会 发生 测 井 仪器 无 法人 井 ； 由于 将 或 测 井周 期 长 ， 底 又 没有 钻 具 ， 进行 井 底 欠平 衡 状 井 在
行 欠平衡 钻井 过程 中 ， 了确保 在钻 井施 工 中钻井 流 为
体 不对储 层产 生污 染 ， 就应 该做 到从 钻井 到完 井 过程
中都要保 持井 底 的欠平 衡状 态 ， 即实 现全 过程 欠平 衡
钻 井 。 目前 ， 用 隔离 法实 现全 过程 欠平 衡钻 井 已成 利
态 下进 行带压 测井 作业 时 ， 带 来很 大风 险 ； 将会 （ ） 井 。在 完井 作业 中 ， ４完 由于 旋转 防喷 器不 能
有 效 密封 筛 管 等管 具 ， 因此 ， 井 底 负压 的 状态 下 进 在
为钻井 工作者 重点研 究 的工作 之一 。
２ 常 规 欠 平衡 钻 井技 术 现 状
（ ）钻进 工 况 。 目前 ， １ 利用 常 规欠 平衡 钻 井技 术 完 全可 实现在钻 进 工况 下 的欠平 衡 钻井作 业 ， 即在 钻
摘 要 欠平衡钻井 技术以其优越的钻探效果已被业内人士所认可，实现全过程欠平衡钻井技术已成为石油钻井工作者所追求
的 目标 。 实践 证 明 ， 下 隔 离 法是 实现 全 过 程 欠 平衡 钻 井作 业 最 直接 也是 最有 效 的 技 术 手段 。 下封 井器 技 术 是 隔 离法技 术 的 具 体 井 井 体现 ， 该技 术的 工 作 原理 及 现 场 应 用情 况 进 行 了简要 阐述 ， 对 井 下封 井 器 的 下入 深 度 进 行 了公 式 推 导 。 对 并
四川全过程欠平衡钻井技术与典型井例
汇报内容
一、四川欠平衡钻井公司简介 二、高效勘探开发需要 二、四川欠平衡钻井技术发展 三、典型井例 四、下一步攻关建议
四川欠平衡钻井公司是集科研、服务于一体的专
（ 业化技术服务公司，主要致力于欠平衡钻井工艺技术 一 研究及配套装备的研制，并为国内外油气田提供从论
技 术
近几年四川欠平衡钻井技术发展阶段： 起步阶段（1999～2001年） 发展阶段（2001年～2002年）
应用与深化拓展阶段（2003年～至今）
1999年～2001年
◆ 跟踪国外技术 ◆ 总结前人经验 ◆ 结合碎屑岩储层特征
发展阶段
◆ 开展装备和工艺研究 ◆ 14井次现场试验
◆ 理论缺少系统研究 ◆ 现 场 实 践 少
） 证、设计到现场服务及设备加工、租赁等服务。
简
公司于2000年在中国油气井灭火公司基础上组建，
介 在井控、抢险、气层欠平衡钻井和处理井下复杂方面
具有独特优势，具有一批经验丰富的从事科研和欠平
衡钻井现场技术服务的专业技术人员和操作人员。
中国石油
（ 二 ） 公 司 规 模
中国石油
公司现有员工100多人，旋转控制头等欠平衡 钻井关键装备16套，产层欠平衡钻井作业队伍10支； 不压井起下钻装置3套，不压井作业队伍3支。拥有 1200m3/min的空气钻井设备、210m3/min氮气钻井 设备，气体钻井作业队伍5支。是国内规模最大的 欠平衡专业化公司之一。
欠平衡 钻水平井
不压井完井
欠平衡取心
欠平衡 钻井的核 心技术
不压井起下钻
不压井测井
不压井起下钻技术
强井 行下 起套 下管 钻阀 装 置
据欠平衡钻井工艺技术特点，设计了带压测井 的井口电缆防喷装置，研发了相应的测井、射孔工 艺技术，攻克了欠平衡条件下的负压射孔技术难题， 形成了全通径射孔工艺技术、模块式射孔枪锚定射 孔工艺技术和井口带压电缆输送射孔工艺技术三项 欠平衡配套的射孔工艺技术。
四川欠平衡钻井完井配套技术完善与推广应用
维普资讯
第３ ０卷
Ｖ０ ． Ｏ １３
第 ２期
Ｎｏ ２ ．
钻
采
工
艺
・２３ ・
Ｄ Ｉ ＬＮＧ＆ Ｐ ０Ｄ Ｃ １ Ｎ Ｔ Ｃ Ｏ ＯＧ ＲＬ Ｉ Ｒ Ｕ Ｔ０ Ｅ ＨＮ Ｌ Ｙ
取心 工 具和 取 心 工 艺 ， 川 西 北 、 中 地 区进 行 的 在 川 １ ０余 口欠平 衡 井 取 心 中 ， 心 收 获 率 达 ９ ％ 以上 ， 取 ０ 后来 又发 展 了气 体钻 井取 心技 术 。
中图分类号 ：＇ ４ ｒ ２９ Ｅ 文献标 识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ ７ ８ ２ ０ ）２～ ０ ２— ３ ０ ６— ６ Ｘ（０ ７ ０ ０ ２ ０
从 １９ ９９年 一 ０２年 ， ２０ 四川从单 一欠平衡 钻进 技术 初 步发 展形 成 了欠平 衡钻 井 、 欠平衡 取 心 、 压 不 井起下钻 、 不压井测井 、 欠平衡完井等全过程欠平衡
钻井 完井 配套 技术 ， 动 了 国 内欠 平 衡 钻 井 技术 的 推 发展 ， 实现 了欠平 衡 钻 井 技 术 的 重 大 突破 。但 欠平
性 ， 欠 平衡 钻井 井 口及地 面流程 作 了 以下 改进 ： 对
（ ） 于高产气井 ， 口至少安装 一套单闸板 １对 井 防喷器 、 一套双 闸板 防喷器和一套环形防喷器 。单 双 闸 板 防喷器 的位 置应 符合 相关 标 准 。
（ ） 有独 立 于 常 规 井 控 的井 控 装 置 ， ３具 主要 由
低于静水柱 的地层应用存在局 限性 ；４ 直井欠平 （） 衡钻井在提高单井产能方面程度不够 ；５ 欠平 衡 （） 完井方式单一 ；６ 欠平衡钻井装备 的性 能尚需 提 （） 高。 近几年 ， 针对欠平衡钻井完井技术存在的问题 和不足 ， 对欠平衡钻井完井工艺技术和欠平衡钻井 装备进行了进一步 的研究完善 ， 拓展 了欠平衡钻井 的应用领域 ， 除产层欠平衡钻井外 ， 开展 了以大幅提 高机械钻速 、 解决井漏等工程技术难题为 目的的应 用， 并在现场推广应用 中取得 了良好 的技术经济效
全过程欠平衡钻井关键技术及在沙特MTLH-1井的现场实践
层 出气 量 以及 井筒 温度 等 ，需 要借 助专 业 的多相 流软件 模拟 计算 ，优选 设计 欠平衡 钻井 液体 系 、循 环排
量 和钻 井参数 。配备井 口压 力控制 装置 和液气 分 离装 置 ，采 用适合 的钻 井参 数 ，保 持钻 进过 程地 层为 欠
平 衡状 态 。
２ 欠平衡起 下钻 即不压 井起下 钻 。实现不 压井 起 下钻 ，首 先 要分 析 起下 钻 抽 吸和 激 动压 力 随 起 ） 下 钻 速度 的变化 ，设计 出地 层欠 平衡状 态下 的起 下钻 速度 和井 口压力 控制值 ［ 。起下 钻 过程 中 ，开 动 ５ 瑚］ 钻井 泵 ，泥浆通 过压 井管 汇 、四通 、 自动 节流管 汇 、泥浆 池 的循 环 回路 ， 自动节 流管 汇调 节到设 定 的井 口压 力控 制值 ，实 现了起 下钻 的井 口压力 控制 ，从而 控制 了井 底压 力 ，也 达到起 钻 中连续 灌浆 的效果 。 ３ ）欠平衡 测 井 是 在不压 井 的情 况 下完成 测井 作 业［ ，通 常在 测 井 仪器 入 井后 ，采 用 电缆 防喷 头 ９ ］
［ 收稿 日期］ ２１ —０ —１ ０１ ８ ６ ［ 基金项目］国家科技重大专项 （２ ０ Ｚ ５ ３—０ ）。 ０ ８ Ｘ０ ０ １０ ４ ［ 作者简介 ］邢树宾 （ ９ ７一 ，男，２ ０ １７ ） ０ １年江汉石油学院毕业 ，硕士 ，工程师 ，现主要从 事控制压力钻井及环空水 力学方面的研究。
定 的关键设 备 。 在对全 过程 欠平 衡钻井 关键 技术 与设 备进行 论 述 的 基础 上 ，以沙特 ＭＴＬ １井 为 例 ，较 为详 细 地 Ｈ一 说 明了全过 程欠 平衡 钻井在 各种 工况 下 的应 用 ，对其 中关 键技术 进行 了分 析与 总结 ，对全 过程欠 平衡 钻
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
全过程欠平衡钻井井下控制阀研制与应用
全过程欠平衡钻井井下控制阀研制与应用引言发现油气层和产层保护是油气井钻探和开发过程中的一个重要环节。
欠平衡钻井是直接、直观、第一时间打开地层发现油气显示和油气层的一种重要手段。
随着欠平衡钻井工艺技术及井口装备的发展，以及对欠平衡钻井技术日益扩大的需求，全过程欠平衡钻井技术受到越来越大的关注。
要实现全过程的欠平衡作业，最关键的技术是解决欠平衡条件下不压井起下钻和测井问题。
新疆石油管理局钻井工艺研究院从2001年开始研制井下控制阀和全过程欠平衡钻井技术，并于当年完成总体方案设计和零部件结构设计。
由于控制阀结构特殊，对加工工艺要求较高，在反复试制和上千次的室内严格试验之后，2004年初研制的井下控制阀具备了现场应用条件，并完成了全过程欠平衡钻井技术的其它配套附件和工艺技术。
1 欠平衡钻井用井下控制阀的使用特点在欠平衡钻井过程中，若需要起下钻换钻头或调整钻具组合，以及进行电测或筛管完井作业时，往往先压井后再进行后续作业。
这是因为：(1)井口负压差较大，钻柱提至井筒上部时，钻柱重量不足以克服井内钻井液对其产生的上浮力，致使钻柱被顶出井口。
(2)井口以上钻柱重量不足将导致其无法二次入井。
(3)电测仪器的重量比钻柱还轻，更是无法入井。
(4)若采用筛管完井作业时，井口将会失控或无法将筛管下入井内。
井下控制阀的作用就是要解决上述问题。
井下控制阀的作用原理：井下控制阀是配合井口旋转放喷器实现全过程欠平衡作业的一种特殊工具。
在需要实施全过程欠平衡作业的井中，先将井下控制阀预置在上层套管的某一位置上，当起下钻、电测或下筛管时，可以根据需要，利用井下控制阀将井筒上下分隔开，由此完成其相关工具、仪器的起下作业。
在欠平衡作业正常钻进过程中，控制阀处于开启状态，对钻进作业不产生任何影响；当提钻至控制阀以上某一位置时，将其关闭可以达到控制井内流体和压力的目的，这样就可安全、顺利的完成提钻作业；当需要下钻、下电测仪器或筛管时，在钻头、电测仪器或筛管下至控制阀以上某一位置时，将其打开即可使井眼畅通，完成后续作业。
欠平衡钻井井控工艺技术应用研究
欠平衡钻井井控工艺技术应用研究作者：王岷君来源：《中国石油和化工标准与质量》2013年第11期【摘要】经过多年的发展，欠平衡钻井井控技术有了突飞猛进的进步。
低压井欠平衡钻井井控技术已基本形成，但高压气井欠平衡钻井技术相关的配套井控工艺技术尚不完善。
本文介绍了国内外欠平衡钻井井控技术的发展状况，并对欠平衡钻井井控工艺技术进行了应用分析。
【关键词】欠平衡钻井井控工艺技术应用目前，石油勘探开发的难度越来越大，开发设备的投入成本越来越高，而原油价格却徘徊于中低价位。
这种形势对石油的勘探开发提出了两条要求，一是实现技术进步，以满足越来越高的勘探难度要求；二是降低成本，以适应目前的油价需求。
因此，提高钻井技术，节约钻井成本成了降低总成本的有效途径，这促使了欠平衡钻井技术的应用、推广。
1 欠平衡钻井技术的概念欠平衡钻井技术是指在钻井过程中利用自然条件和人为手段，使钻井流体循环体系井底压力低于所钻地层孔隙压力，以实现产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。
2 国内外欠平衡钻井井控设备及工艺发展现状近年来，由于欠平衡钻井井控设备和工艺技术迅速发展，欠平衡钻井技术在国内外得到迅猛推广。
我国针对欠平衡钻井特殊井控装备开展了一系列国产化研究并获得了可喜成果。
与国外装备相比，先进的国内欠平衡钻井井控设备具有很高的性价比，同时为欠平衡钻井提供了强有力的硬件保障。
2.1 气体欠平衡钻井井控工艺技术发展现状气体欠平衡钻井技术在上世纪50年代被提出，但由于安全的原因，一直未能得到推广。
但是，国外的一些公司并没有停止对这项技术研究和应用的步伐，使气体钻井工艺、技术和装备的飞速发展。
对于比较坚硬的地层，采用注氮气、空气、天然气等轻质流体，运用气体欠平衡钻井技术，实现了成功钻井。
2.2 液体欠平衡钻井井控工艺技术发展现状液体欠平衡钻井技术已有经过半个多世纪的发展历史，目前，其工艺技术相对完善，已在全球范围内推广应用。
针对岩性致密、低孔、低渗的储层，液体欠平衡钻井技术较为成熟；针对深层、高压、裂缝的储层，液体欠平衡钻井技术还在探索中。
06欠平衡钻井设备工具-不压井(BJ)
245mm套管
上要求
为了避免上述现象的发生，固井方式必须 选择内管柱注水泥。内管柱注水泥接头下至井 下封井器以下位置。注完水泥，顶替钻杆内三 分之二的钻井液后，立即提钻。严禁提出一个 立柱后循环洗井，已免将钻杆内的多余水泥浆 返至井下封井器位置，影响到井下封井器的开 启和关闭。
七、现场安装
1、井下封井器安装
装好井下封井器后把套管柱吊起，即将套管 柱重量悬挂在大钩上。通过副管接头先后连接井 下封井器关闭和开启的液流通道于手动液压泵 的出口上，开动液压泵进行一次关闭和开启的试 验，用此方法检验井下封井器在现场实际拉伸载 荷下的开关情况。
七、现场安装
2 液压副管卡箍安装
卡箍是用来保护液压副管并承担其重量的， 是在下套管过程中安装在套管接箍上的。原则上 每个套管接箍装一个卡箍，具体可按设计执行。 在下套管及安装卡箍的过程中，应注意保护液压 副管，避免其可能遇到刮、擦、碰、挤、压。
五、主要附件
（1）开启与关闭舌板的液压副管
钢丝绳 保护层 金属管
五、主要附件
（2）液压副管固定器
五、主要附件
（3）钢丝绳固定器
五、主要附件
地面气动液压控制系统
六、对相关工程的要求
欠平衡钻井是一个系统工程，也
是一项具有极大风险的工程。井下封
井器的应用是其中一个重要的环节。
它需要相关工程的配合，同时也对其
美国CUDD公司强行起下 钻装置
性能参数：该装置由4种型号， 其参数范围： 最大上提力：684KN-2724KN； 最大下推力：300KN-1180KN； 适用钻具直径：∮19.05-244.5mm； 最快上提速度：34.13m/min-85.65m/min； 最快下放速度：41.75m /min -110m /min 。
吉林油田欠平衡钻井技术研究
吉 林 油 田欠 平衡 钻 井技 术 研 究
刘 庆 旺 ， 王 韧 ， 孙 慧 翠
（ １ ． 东北石油大学石油工程学 院， 黑龙江大庆市 １ ６ ３ ３ １ ８ ；２ ． 东北石油大学地球科学学院 ， 黑龙江大庆市 １ ６ ３ ３ １ ８ ）
摘 要 ： 对 吉 林 油 田 在 长 深 １井应 用 欠平 衡 钻 井技 术 进 行 了研 究 ， 发 现 了长 岭 断 陷 蕴含 丰 富 的 天 然 气 ， 为 扩 大
（ １ ．Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ Ｊ Ｐｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｎｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ａ ｓ ｔ Ｐｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ，Ｄａ ｑ ｉ ｎ ｇ Ｈｅ ｉ ｌ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ １ ６ ３ ３ １
Ｊ ｉ ｌ ｉ ｎ ｏ ｉ ｌ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ；Ｄｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ；Ｕｎ ｄ ｅ ｒ ｂ ａ ｌ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ；Ｄｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
欠 平衡 钻 井 最 初 出现 在 ２ ０世 纪 ５ ０年 代 的 美 国， 欠 平衡 钻井技 术 对 低 压低 渗 储 层 和 不 同压 力 体 系储层 ， 以及开 发后期 压力 枯竭 储层具 有 明显优 势 。 得 到 推广 发展 。 目前 ， 欠 平衡 钻 井 技 术 在美 国和 加
勘 探 开发 成 果 ， 提 高 勘探 效 率 ， 推 广 应 用 欠平 衡 钻 井技 术 。通 过 欠 平 衡 技 术 推 广 与 完 善 ， 钻井速度 大幅提 高， 气 藏 保 护 效果 显 著 ， 促 进 了欠 平 衡 钻 井 配 套技 术 的 推 广 实施 。 关键词 ： 吉林 油 田 ； 钻 井液 ； 欠 平衡 ； 钻 井技 术 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｅ ２ ４ ３ 文 献 标 志 码 ：Ａ
胜利油区全过程欠平衡钻井技术的探讨
人 ，所 以从 客观上 促进 了他们 的合作 学 习 习惯 的形 成 ，也 就培养 了他们 的合 作
【 摘 要】 为 了确保 欠平衡钻 井的效果，
一Байду номын сангаас
国内提 出了 “ 全过 程欠平衡钻井” 的概念 ，这 学习的能力。 概念来 自于 “ 全过 程油气层保护”概念 的类 ２培养学生英语 学习的合作技巧 比。所谓全过程 欠平 衡钻井指的是从钻开 油气 合作 学习是 一种 以小组为 主体进 行 层直到完井 交井都 要实现欠平衡 ，从这 一意义 教学 活动 的学 习手 段 。通过合 理地分 配 上看 ，全过程 欠平衡 钻井指 的就是 欠平衡钻 井 学 习任务 和控制教 学进 程 ，可 以很好 的 和欠平衡完 井，国外虽然没有全过程欠平衡钻 把个 人之 间的竞争 转换 为小组 之间 的竞 井的概念 ，但 有欠平衡完井、欠平衡作 业的概 争 ，从 而更 好 的让 学生 意识到 合作 的重 念 ，意 义 差 不 多 。 【 关键 词 】 欠平 衡 全过 程 不 压井作 要性 ，同时大 幅度 的提 高学 习成绩 ，促 进学 生 的全 面发展 。理解 合作 学习理 论 业 油 气 层保 护 中图分类号 ：Ｔ Ｅ 文献标 识码 ：Ａ 这一 概念并 不难 ，但是 有效地 进行合 作 ０ ０ ９ — ９ １ ４ Ｘ （ ２ ０ １ ３ ） ３ ５ — ０ ３ ４ ０ — ０ １ 学 习 ，并把 强调竞 争性 学习和个 人化 学 文章编号：１ 习 的课 堂转 到 以合 作学 习为 中心的课 堂 上来 ，绝非易事 。 引 言 尽人 皆知 ，教学是 一种双 向活动 ， 不管是 什 么 叫法 ，从本 质上 看 进行 不压 既要 有教师 的激情 洋溢 ，又必 须发挥 学 井作业是其核心 ，不压井作 业包 括不压井起下 生 的主观能 动性 ，只有把 二者 有效地 结 钻、不压井测井 、不压井下 入筛 管或尾管 、不 合起来 进行 教学 ，才能使 得教 学效果 优 压井下入完井管柱等 。除非 在不压井起下管柱 良。从 教育 方面 的理论 或者是 教学 的经 时 ，井仍然生产或流动 （ 这只在气体 、雾化 、 验来 看 ，如 果不 能很好 的调动起 学生 的 泡沫钻井 中实行 ），否则在 关井 状态下是很难 积极 主动性 ，任何 教学都 不能 成功 。为 实现欠平衡条件 的，因此不 压井作业的叫法更 了提 高学生 的学 习成绩 ，在英语 课堂 上 合 理 。 我尝试 了让 学生们 合作 学习 ，此举很 好 二 、 不 压 井 作 业应 考 虑 的 问题 的 调 动 起 了 学 生 学 习 英 语 的 主 观 能 动 （ 一 ）管轻 性 ，他 们 在 小组 中 团结 协 作 ，兴 趣倍 应 不 断 校 核 井 压 所 造 成 的上 顶 力 大 小 ， 以 增 ，即活跃 了课 堂气氛 又达到 了提高 学 便在合适时机安装强行起 下钻装 置 。如果采用 习成绩的 目的 。 套 管阀 ，应预测可能产生 的最高套压 ，套管 阀 ３开展 多维评价方式 。提高小组 的下入深度应大于发生管 轻的深度 。如果套压 合 作 学 习的 有 效 性 不高 ，可考虑全井实行过胶 芯起 下钻 ，但起钻 新课标 标准 中倡导 教师们要 建立 好 时应灌重钻井液 ，确保起 完钻后 ，井底压力与 个相对完善 的课程评价体系。在该评价 地层压 力平衡 。 （ 二 ）起钻 体系中 ， 应着重介绍其理念、方法 、以及 评价实施 过程 的一些具体细节 。教师要采 起 钻及 时灌人钻井液 ，可 以避免新 的地层 取一些激励性 的评价 ，鼓励学生积极参与 流体进入井 内。最好是连续 灌浆 ，但是在关井 小组活动 ，还需对小组共同学 习的情况进 条件下 ，很难进行连续灌 浆。 自动灌注钻井液 装置在有井压时 ，由于离心泵不能承压 ，无法 行定期 ， 评价查看小组作用发挥 的程度 ， 方便学生了解 自己小组的学习成果 ，从而 用来灌浆 。如果是 电动钻 机或钻井泵可 以实现 让他们在合作学 习的过程中充分掌握合作 无级调速 ，可 以通过 冲数计 量灌人量 ，否则 ， 学习的方式 。通过对学生的参与程度 、完 应配备水泥车灌泥浆 。灌 浆量除 了起 出钻柱 的 成任务情况和学 习效果等指标来评价各组 排代体 积外 ，还要加上钻柱 内容积 。 推荐一种连续憋灌的方法 ，通过钻井泵 、 学习的效果 ，让学生意识到到每一个小组 成员都是合作学 习中不可或缺 的共同体 ， 压井管汇 、四通 、节 流管汇 、地面分离系统 、 只有每个组员 的共同参与才能很好的实现 循环罐 的循环 回路 ，连续灌 浆 ，调节节流 阀施 合作学习的目标 。 加一定 的井压确保井底压 力平衡 。这种方法要 评价 机制 能否用好 ，是小 组合作 学 求节流 阀性能 良好 ，当井 压较高时 ，不应采用 习效 果高低 的关键 ，同时对 于学生学 习 节流法 ，应实行 关井法起钻 。 （ 三 ）下钻 积极 性 的提 升 ，和谐 的学 习氛 围和 良好 与起钻相反 ，下钻时要释放 出与下入钻具 人 际关系 的创设 ，竞争 意识与 合作精 神 长 江大学 石油 工程学 院 湖北 荆州 的培养 ，集 体荣誉 感 的增强 ，高度责 任 排代体积和钻具 内容 积相 等的钻井液 ，为此要 感 的树立 等十分有 效 。正确合 理的评 价 配置一个钻井液计量 罐 ，准确计量钻井液 的释 与被 评价也 是学 生 以后走 上社 会为 国家 放量。 （ 四） 圈闭压力 与气体膨胀 做贡献时所必须具备的基本素质。 在起下钻过程 中，如果灌人或释放 的钻井 ４结 语 合作 学 习理 论是一 种较 为先进 的教 液与起 出或下入钻具 排代 体积和钻具 内容积严 学理 论与策 略 ，还 需要 我们在 实际教 学 格一致 的话 ，起下钻 过程 实质上一直处于关井 中进 一步 的探讨 和摸索 ，我相 信英语 教 状态 ，井压会 随着气 体的滑脱逐渐上升 ，这也 学 中的合作 学 习模 式将会 随着 我们在 教 就是不压井作业过程 中井压较高的原 因。如果 井底 压力 将会越来越高 ，严重 学 实践 中的运用 而不断 发展完 善 ，而使 不让气体膨胀 ， 每个 学生都 能保证 最大 限度 的发展 ，将 时会憋漏地层 。因此 必须释放一定量 的钻井液 让气体膨胀 。 目 前一 种错误认识认为越放井压 是我所面临的一个重大 的研究课题。 越高 ，不应释放钻井 液。其实井压上升 的直接 参考文献 ： ｆ １ １ 杨敏 ， 《 充分利 用合作 学 习，提 高课 原因是气体带压滑脱 上升 ，释放钻井液 的 目的 是控制井底压力 与地 层压力平衡 。但是气体膨 堂教 学效率 》Ⅲ ｆ ２ １ 沈常 青 ， 《小组合作 学习 中的几 种常 胀后 ，滑脱速度会加快 。 （ 五 ）井 口压力 过高时的处理 见性 问题及基本对策 》『 Ｍ１ 旋转 控制 头 或旋 转 防喷器 的额 定 动压是 ｆ ３ １ 刘久 成 ， 《 小组合作 学习应 注意的几 压 力过高 ，带压作业 的风险 个 问题 》 《 现代 中小学教 育 》［ Ｊ ］ ２ ０ ０ ４ ￣１ 有限的 ，而且井 口 也随之 增大 ，因此 ，一般井 口压力超 过８ Ｍ Ｐ ａ 期 （总 第 １ １ ９ 期）
欠平衡钻井
⑵欠平衡钻井操作要求
A．严格注意井口回压变化，不得在超过安全范围的高压 严格注意井口回压变化， 情况下作业。 情况下作业。 在连接节流、压井管汇之前一定要校正好井口， B．在连接节流、压井管汇之前一定要校正好井口，偏差 不得大于5mm,以防止钻具对胶芯的磨损和对旋转防喷器 不得大于5mm,以防止钻具对胶芯的磨损和对旋转防喷器 轴承的损害。 轴承的损害。 严禁直台阶钻杆以下入方式通过旋转头，避免钻铤、 C．严禁直台阶钻杆以下入方式通过旋转头，避免钻铤、 扶正器等大直径钻具通过旋转头。 扶正器等大直径钻具通过旋转头 。 要通过旋转头的钻具 经大钳上紧后要将接头上的牙痕锉平,钻具表面必须光滑。 经大钳上紧后要将接头上的牙痕锉平,钻具表面必须光滑。 D． 在旋转头使用期间必须保证润滑油的泵和冷却液的 循环正常。 循环正常。 旋转防喷器使用期间要随时检查、观察其使用情况， E．旋转防喷器使用期间要随时检查、观察其使用情况， 发现异常情况及时处理或报告。 发现异常情况及时处理或报告。
6、欠平衡专用节流管汇
⑵节流管汇结构示意图
6、欠平衡专用节流管汇
节流阀阀板、阀座结构
1、欠平衡钻井主要技术措施
⑴欠平衡钻井工艺要求： 欠平衡钻井工艺要求： 如果钻迂高压水层,地层出水严重, ． 如果钻迂高压水层,地层出水严重,则停止实 施欠平衡钻井. 施欠平衡钻井. 因井裸眼段较长,如果井壁不稳定,掉块严重, ． 因井裸眼段较长,如果井壁不稳定,掉块严重, 则停止实施欠平衡钻井. 则停止实施欠平衡钻井. 如无油气显示,且出水少, ． 如无油气显示,且出水少,此时井口无须进行 回压控制, 只进行导流. 回压控制, 只进行导流. 如原油大量进入井筒, ． 如原油大量进入井筒 , 则考滤回压以增加井 内当量钻井液密度, 内当量钻井液密度,减少产层原油进入进入井筒 的量. 的量.
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全过程欠平衡钻井配套装备研究
摘要：近十年来，国内外欠平衡钻井技术在降低成本和提高油气层产能上取得了显著效果，已经成为钻井技术发展的必然趋势。
全过程欠平衡的技术关键是不压井起下钻，除了常规的欠平衡钻井设备外，还需配置能够完成不压井起下钻的设备。
通过对目前国内外能实现全过程欠平衡配套设备的分析，特别是对最新的强行起下钻装置，套管阀技术进行评价，指出目前这些最新设备的配套完全可以实现全过程欠平衡作业。
关键词：全过程欠平衡；配套装备
1．引言
欠平衡钻井技术作为一项重要的油气层保护手段备受人们青睐，已得到越来越广泛的应用，但常规的欠平衡钻井工艺无法解决起下钻、完井等作业过程中井底欠平衡压差的连续保持问题，无法实施全过程的欠平衡作业，使该项技术的应用受到一定程度的限制。
为了解决全过程的欠平衡钻井工艺技术问题，国内外科研人员大力研发配套的工具与工艺，相继开发了不压井强行起下钻设备，在一段时间内缓解了这方面的矛盾。
2．全过程欠平衡钻井技术
全过程欠平衡技术是指在不压井的条件下实现欠平衡钻进，井口密封装置带压起下钻具、电测仪器、完井管具等，一般还包括不压井下油管串等。
全过程欠平衡技术应包括以下几方面：
(1) 欠平衡钻进：即在钻进过程中始终保持钻井液的循环压力低于所钻地层的孔隙压力，利用欠平衡钻井设计及动态数值模拟软件进行欠平衡钻井设计，选用适合的欠平衡钻井液体系，配备井口压力控制设备和流体处理设备。
随着对欠平衡钻井技术的深入研究和技术服务人员实践经验的积累，井口压力控制系统和地面流体处理系统的日臻完善，钻井实时数据采集、监测、控制技术的研究成功，以及对欠平衡钻井井控技术认识的提高，一般能够实现在钻进过程中保持欠平衡状态，我们目前能实现此状态。
(2) 不压井带压起下钻：目前影响欠平衡效果的主要原因是起钻前或起钻过程中需要压井以平衡地层压力，但压井作业有可能完全抵消了欠平衡钻井带来的好的效果，甚至可能对地层造成更大的损害。
而不压井起下钻作业还需要采用先进技术和专用设备，实施比较困难。
(3) 不压井带压测井：由于根据目前的地质判别能力还不能掌握确切的油层分布位置，因此在完井前进行测井作业还是必不可少的。
由于一般测井周期比较长，测井过程中井下又没有钻具，为避免井控事故，目前测井前通常也需要压井.但现在国内外都有不压井测井的实例，即测井仪器下入井中后，利用高压防喷管
密封井口和测井电缆，实现带压测井。
(4) 不压井下入完井管串：同起下钻一样，在下完井管串时也保持欠平衡状态，一般挂筛管，或带封隔器的尾管，然后进行负压射孔。
(5) 欠平衡取心：欠平衡作业时，钻具中近钻头需要装内防喷工具，内防喷工具与常规的取心工具不能同时使用，需用专用欠平衡取心工具及相关工艺。
综上所述，全过程欠平衡钻井的关键在于不压井作业。
3. 全过程欠平衡配套设备技术关键
目前影响欠平衡效果的主要原因正是起钻前或起钻过程中需要压井以平衡地层压力，但如果不压井起下钻，在钻进过程中保持欠平衡状态的井，起钻时由于抽汲作用，钻井液环空流动阻力减少等因素，井底瞬时欠压值将大于设计的欠压值，地层流体涌入量将超过地面设备额定控制能力，造成井口作业困难。
对于气井或产能较高，气油比较高的油井，地层流体进入井筒后，气体将在井筒中膨胀并滑脱上升。
为防止侵入的油气引起更严重的溢流，需要通过节流系统控制井口压力，过密封胶芯带压起下钻。
在起钻初期和下钻后期，由于钻具浮重大于井口压力对钻具的上顶力，钻具不存在被顶出的危险，但在起钻后期和下钻开始时，钻具浮重小于井口压力对钻具的上顶力，起钻时钻具可能被顶出并造成井喷，下钻时钻具无法下入。
为解决上述问题，除了井口必备的常规防喷器外，还需配备不压井起下钻装置或井下套管阀。
需要全井使用相应尺寸的斜坡钻杆，如果没有顶驱还要六方钻杆及补心。
不压井起下钻装置：主要包括液压动力系统，举升系统，卡瓦系统等，安装在钻台面以上，通过液压举升系统和卡瓦在管具上提供一定的力，克服井口压力对钻具的上顶力[1]。
图1. 60吨不压井起下钻装置图2. 不压井带压测井装备置
目前国内四川石油管理局拥有不压井起下钻装置、不压井测井装置、欠平衡取心等装置，拥有了一套全过程欠平衡施工工具及工艺。
但完井管串产层不固井，采用筛管，或下套管带封隔器，以及负压射孔等技术。
井下套管阀：国外几家大的油公司在采油用井下安全阀(SSSV)的基础上开发了井下套管隔离阀，例如哈里伯顿公司研发了欠平衡用套管井控阀(Casing Well-Control Valve)，威德福公司研制了井下控制阀( Downhole Deployment Valve, DDV)。
但国外公司对该项技术进行垄断。
随着欠平衡技术的推进，国内新疆钻井研究院与石油勘探开发研究院机械研究所、胜利钻采院都在研究井下套管阀。
新疆与胜利产品已见应用报道。
井下控制阀的作用原理（新疆钻井院）：井下控制阀是配合井口旋转放喷器实现全过程欠平衡作业的一种特殊工具。
在需要实施全过程欠平衡作业的井中，先将井下控制阀预置在上层套管的某一位置上，当起下钻、电测或下筛管时，可以根据需要，利用井下控制阀将井筒上下分隔开，由此完成其相关工具、仪器的起下作业。
在欠平衡作业正常钻进过程中，控制阀处于开启状态，对钻进作业不产生任何影响；当提钻至控制阀以上某一位置时，将其关闭可以达到控制井内流体和压力的目的，这样就可安全、顺利的完成提钻作业；当需要下钻、下电测仪器或筛管时，在钻头、电测仪器或筛管下至控制阀以上某一位置时，将其打开即可使井眼畅通，完成后续作业[2,3]。
(a) 关闭状态 (b) 开启状态 (c) 钻进状态
图3. 井下控制阀的作用示意图
套管阀具有如下特点：
(1) 起下钻过程中，不需压井，避免了压井对储层的伤害； (2) 套管阀安装简便，操作简单；
(3) 起下钻作业时间基本不增加；
(4) 节约了因压井而导致的钻井液材料和调整性能的时间；
(5) 允许下入长而复杂的钻井、完井管串及测井仪器。
(6) 为带压测井创造了条件；
(7) 套管阀随上一级套管一起下入井内，不可回收。
新疆研制的井下控制阀的规格及性能参数
综合考虑欠平衡钻井、固井、完井及井口作业对井下控制阀的要求，确定了井下控制阀的有关参数。
其内径满足下一级钻井钻头能顺利通过；外径满足施工安全下入和避免固井时造成过大的循环阻力；长度方便井口操作；抗内压、抗外挤及抗拉强度与常用的套管相当。
室内模拟试验参数及几何尺寸如表1和表2。
表1 井下控制阀性能参数
*：不包括控制管线的压力损耗。
表2 井下控制阀几何参数
新疆井下控制阀的现场应用
井下控制阀由地面控制部分、井下部分和中间连接部分组成。
其中，地面控制部分包括气动泵、油箱、气路管线、泄荷阀、闸阀、气压表、油压表、定滑轮、滚筒和计量器具等组成。
井下部分由井下控制阀本体和管接头等组成。
中间连接部分包括液压副管、卡箍、管接头、液压软管和井口装置。
其现场应用连接情况如下图所示。
图4. 新疆研制的井下控制阀
2004年10月在夏202井进行了现场应用并获得了成功。
此后，又在夏76井、新光1井，四川盆地的广安8井、核桃2井进行了现场应用，均取得了成功。
旋转防喷器，配合井下套管阀或不压井起下钻装置，以及不压井测井装置，实现全过程欠平衡。
但是国内有专家认为，井下套管阀应和不压井起下钻装置配合使用，确保全过程欠平衡施工更加安全。
4．结束语
（1）全过程欠平衡技术从钻开油气层到完井采油阶段都能够保持井底负压，不会对油气层带来伤害，该技术必将成为欠平衡钻井发展的最终目标，而实现该技术的关键是不压井起下钻。
（2）要实现全过程欠平衡钻井，除了常规的欠平衡钻井设备外，还需要配套能完成不压井起下钻的装置。
目前国内外主要应用的是强行起下钻装置和井下套管阀。
（3）强行起下钻装置只需在地面安装使用，可靠性较高，但操作复杂；井下套管阀技术操作简单，但成本较高。
所以在具体应用这些技术时应进行综合对比分析。
目前通过对现有技术设备的配套，我国完全可以实现全过程的欠平衡钻井。
参考文献：
[1]黄小兵，刘清友，王德玉．浅析我国不压井装备的现状及发展趋势[J]．石油矿场机械，2004.33(增刊)：19~21．
[2]李建成，宋林松，王岩鹏，等．井下套管阀研究及室内试验[J]．石油矿场机械，2006.35(2)，5-8．
[3]陈养厚，陈国明，殷志明．欠平衡钻井过程中的井控新设备[J]．石油矿场机械，2006.35(3)：95-97．
图5. 井下控制阀现场应用示意图。