欠平衡钻井技术

充气的方法有： 1、井下管柱充气：充气管柱可在油层套管与钻 柱间环空下入，也可在油层套管外与油层套管 同时下入后固井（用单流阀与油层套管连通， 并有浮鞋在套管柱下堵住通道，钻穿浮鞋时连 通）。 2、小环空充气：它充气量大，也要求井眼尺寸 比通常的井眼尺寸大。 3、地面直接往钻井液中充气：充气设备在高压 管汇或立管处与之相连，充气设备由空压机和 气相分散工具组成。加拿大采用的充气钻井液 主要是水+氮气+油。
欠平衡钻井充气方法
伴管注入方式
第五节 欠平衡钻井发展概况
一、国外现状、技术水平 欠平衡钻井作为钻井的特殊作业技术，是继
水平井技术之后在各国钻井工程技术界广为宣传 和推广的技术。九十年代在西方石油公司，尤其 是美国和加拿大等国的石油公司这项技术发展最 快、较为成熟、效益最好，其它地区和国家所进 行的欠平衡钻井作业也基本是美、加两国的专业 技术服务公司。例如加拿大在1992年采用欠平衡 钻井的井数仅30口，1993年增至120口,1994年增 至230口，到1995年已增至330口，96年增至525 口，97年已增至1500口，据九十年代末的统计， 欠平衡钻井在北美的井数已占钻井总数的25%。
第一节 欠平衡钻井基本概念
所谓欠平衡钻井就是井底压力（包括静液 柱压力、井筒循环压耗、井口回压等）小于地 层孔隙压力情况下的钻井作业。
欠平衡钻井的基本概念有多种表述。无论 哪种表述都应包含以下两个主要内容即：第一、 井筒液柱压力一定要小于所钻储层的孔隙压力； 第二、地层流体一定要有控制地流入井筒。
欠平衡钻井技术
四川石油井控技术培训中心
主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节
欠平衡钻井基本概念 欠平衡钻井技术的优缺点 欠平衡钻井的条件 实现欠平衡钻井的主要方法 欠平衡钻井发展概况 欠平衡钻井的主要设备 欠平衡钻井工艺技术 安全措施
欠平衡钻井技术作为一种特殊钻井作业 技术近几年在国内外都得到较快发展。四川 油气田在60～70年代曾有意识地进行过欠平 衡钻井，如清水打开产层的边喷边钻、空气 钻和天然气钻。近几年又在川东碳酸盐岩气 藏和川西白马、松华构造上部浅气层及川中 低渗砂岩油藏开展欠平衡钻井技术的推广应 用，欠平衡钻井全过程都存在井筒压力控制 问题，因而，欠平衡钻井既是一种特殊钻井 作业技术，又是一种特殊井控问题。
连续油管和顶驱在水平井钻进中广泛采用 欠平衡钻井技术。
欠平衡钻井技术无论到国外培训，还是请 美、加专家来讲课都主要介绍上述装备和工艺 技术。
二、国内欠平衡钻井技术发展情况 四川、新疆、大港、中原等油气田针对不
2．减少钻井过程对地层的伤害： 欠平衡钻井与常规钻井相比，能减轻或消
除钻井液直接对地层的侵入伤害。因为欠平衡 钻井中是地层流体流入井筒而不是钻井液流入 地层，钻井液中的固相材料和化学物质难以进 入产层，对地层的油气通道造成堵塞和其它形 式的伤害。从而可大大提高产层的初期产量， 同时还可延长有效储层的开采期、发现新的产 层。
二、地面装备条件： 除具有常规钻井井口井控装置、节流管汇
外，井口还应增加一个相应尺寸的单闸板防喷 器和旋转控制头（旋转防喷器）、液动闸阀以 及四相分离器、真空除气器、放喷火炬管及火 炬、安全可靠的点火系统及防回火装置、循环 系统的各种电器防爆装置、流量计、六方(或 三方)钻杆和18°斜坡钻杆。
第四节 实现欠平衡钻井的主要方法
返速而引起。 3．增加了取心的难度； 4．增加了井控的难度和风险。
第三节
欠平衡钻井的条件
一、地层条件：
1．地层孔隙压力和地质情况较清楚；
2．同一裸眼压力系数差别不大的井；
3．地层稳定性较好，不易发生跨塌；
4．储层能量已衰减的老油气田；
5．地层孔隙压力较高，但渗透率较底；
6．流体不含硫化氢或微含硫化氢。
这项技术在美国和加拿大迅速发展的主要 原因是这两个国家的部分油气田有的是地层压 力已经衰竭，有的是本身地层压力就很低。不 采用欠平衡钻井技术这些油气田就根本无法开 采。针对这些油气田开采又迅速发展了雾化钻 井、泡沫钻井、空气、天然气钻井、氮气钻井。
由于近年来现场使用的轻便制氮设备已投 入工业生产，因此又大量采用氮气钻井。
欠平衡钻井除常规井控设备外，还需装备 一套欠平衡钻井特殊设备（如旋转BOP、液气分 离器、充气设备等），这就加大了钻井设备的 投入和维护费。另外，若欠平衡钻井井段需起 下钻，常采用不压井强行起下钻技术，这也增 加了钻井成本。据国外统计，欠平衡钻井作业 费用是常规钻井作业费用的1.3～2.0倍。 2．井壁跨塌的危险增加，尤其是在页岩等易跨 塌地层，这主要是因井内负压差和过高的环空
因此,地层流体在储层压力下向井筒连续 流动所进行的有控制的钻井,叫做欠平衡钻井。
第二节 欠平衡钻井技术的优缺点
一、较之平衡钻井,欠平衡钻井具有以下优点： 1．提高机械钻速：
欠平衡钻井没有平衡钻井时井筒动液柱压 力对井底和钻头下的岩屑产生的压持效应，而 欠平衡钻井时的负压差还有利于岩屑脱离母体 并使井底清洁（减少岩屑垫层），提高钻头的 破岩效率，并延长其寿命。因此，机械钻速会 有明显提高,尤其是硬地层钻进。据国外统计, 一般比平衡钻井提高2～4倍。
一、自然法： 当地层压力系数>1.10可采用常规钻井液，
用降低钻井液密度来实现欠平衡钻井作业，这 也是所谓的边喷边钻。配制这种钻井液还可以 加入塑料球或玻璃球来减少加重剂的使用量。 二、人工诱导法：
当地层压力系数<1.10,用常规钻井液无法 实现欠平衡钻井作业,这时必须采用充气(或雾 化、泡沫、空气、天然气、氮气)等钻井作业， 实现欠平衡钻井条件。目前，美国和加拿大所 进行的欠平衡钻井作业的油气田地层压力普遍 较低，因此普遍采用人工诱导法。
近年来由于水平井的数量急剧增加，水平 井在产层中钻进时间长，产层与钻井液接触面 积成倍增加，如何有效保护产层，因此欠平衡 钻井也大量用于水平井的钻井中。
常规钻井伤害包络面
水平钻井伤害包络面
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3．减少或避免井漏，减少钻井液消耗； 4．减少或消除压差卡钻事故。
二、欠平衡钻井的主要缺点： 1．钻井成本高：