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。

3、国内情况

国内从九十年代中后期,开始引进国外先进的井口控制设备进行探索性试验，主要是胜利、中原、新疆、塔里木等油田，通过试验，取得了一些认识和经验。

胜利油田97年开始引进美国Williams 7100型旋转控制头和地面处理设备,并进行配套，98年开展了两口井的试验,取得了经验。

三、欠平衡压力钻井的优越性

1、欠平衡钻井的优点

（1）、减轻地层伤害，解放油气层，提高油气井产能。对于低渗

油气藏，压力衰竭的油气藏，这一优势更为突出。

（2）、有利于识别评价油气藏。

钻进过程中井内泥浆柱的压力低于地层孔隙压力，允许地层流体进入井内，这有利于识别和准确评价油气藏。

（3）、明显提高机械钻速。

欠平衡压力钻井比超平衡压力钻井井底岩石容易破碎，而且井底易清洗，机械钻速大幅度提高，同时减轻了钻头磨损，提高钻头的使用寿命。

（4）、减少或避免压差卡钻和井漏事故的发生。

（5）、减少完井后地层改造的费用（如酸化压裂等）。

（6）、节约钻井时间，降低钻井费用。

在水平井钻井中，产层裸露的面积大，时间长，地层伤害的可能性高，伤害程度也严重，而合理地运用欠平衡钻井技术，可以克服这些问题。

2、欠平衡压力钻井的缺点：

（1）存在井眼不稳定的可能性；

（2）有潜在的更大的风险；

（3）钻柱的扭矩和摩阻增加；

（4）钻井设备复杂；

（5）需要更多的操作人员。

水平井技术+欠平衡技术是最有效的油田开发技术。

四、欠平衡压力钻井的适用条件

1、适用的地层

（1）、硬地层（固结砂岩和碳酸岩油气藏）；

（2）、裂缝性油气藏；

（3）、致密性（低孔低渗）油气藏；

（4）、压力衰竭的低压油气藏；

（5）、水敏性强的地层。

2、不适用的地层

（1）、胶结疏松的地层；

（2）、塑性大、易蠕动的盐岩层；

（3）、不稳定页岩地层；

（4）、高压酸性气井。

3欠平衡压力钻井应用的局限性

欠平衡压力钻井的应用在技术和安全上有一定的局限性

（1）高压高渗透的深井（井控和安全原因）；

（2）出水量大的地层；

（3）高产油气井；

（4）环空压降高的小井眼井；

（5）含多套压力体系的井。

经验证明，只有针对合适的地层制定欠平衡压力钻井计划，才能获得理想的技术经济效益。在制定欠平衡压力钻井计划之前，要了解地层的一些特性参数，如下：

1、确定地层孔隙度、渗透率和孔隙喉道尺寸分布。

2、确定是否存在孔洞和裂缝。

3、确定地层中是否存在敏感性矿物（如膨胀性粘土）

4、确定地层流体的饱和度。

5、确定地层的润湿性（亲油性和亲水性）。

五、欠平衡压力钻井的关键技术

（1）压差的合理确定(地层条件)

（2）井筒内压力分布特征及计算

（3）欠平衡条件的产生

（4）欠平衡钻井的井控技术

（5）产出流体的地面处理技术

（一)合理压差的确定

压差确定的基本依据：

◆地层孔隙压力；

◆井壁稳定性；

◆地层流体的流动特性；

◆对地层流体的地面处理与控制能力。

压差的大小与井底压力和地层压力有关，当地层压力一定时，仅与井底压力有关，所以有效地控制井底压力，就能保持压差的稳定。（二）欠平衡压力钻井井筒内压力特征及计算

环空流体是多相流（固相、气相、油、水等），多相流的水力计算是一个复杂的课题。

气体在井筒内运移或随钻井液一起上返，其形态是井深的函数。