欠平衡钻井

欠平衡钻井的技术关键
• 为了实现井口带压安全作业，采取以下工艺技术：
• ①用不压井起下钻液动加压装置与国产旋转控制头配合使用可实现井口压力10. 5MPa条件 下的带压起下钻作业；
• ②起钻前，调节井筒钻井液密度，使得井口压力降至2～3MPa； • ③起钻过程中，利用水泥车向井简内及时补充与起出钻具相同体积的钻井液；
欠平衡钻井的技术关键
• 6. 欠平衡完井技术
• 欠平衡钻井后若仍采用传统方法完井，压井、固井作业势必对产层造成 巨大伤害，在有条件的情况下，采用欠平衡完井可以最大限度地保护油气层。 • 目前有两种可行的欠平衡完井方法： • ①不压井下油管先期裸眼完井。该方法是对于岩性坚固稳定、裸眼段短且产 层物性基本一致的油气层，先下油层套管到油气层顶部固井后，采用欠平衡 钻井方式打开产层，钻至完钻井深采用不压井带压起钻和不压井带压下油管 串作业后试油投产。 • ②特殊衬管完井。欠平衡钻井钻至完钻井深，用不压井带压作业下入套管后 不注水泥，再带压下入油管传输射孔管串，射孔完井后试油投产。该方法适 合于井壁稳定性相对较低、不适于裸眼完成的井。
欠平衡钻井的优点
• 2.提高钻速 • 欠平衡钻井井筒液柱压力降低，使得井底正在被钻的岩石更 容易破碎，也有助于减少“压持作用”，使钻头继续切削新岩石 而不是碾压已破碎的岩屑，从而提高了机械钻速，尤其是水平井 更为明显。另外，人们发现在钻水平井时，钻速随着水平井段长 度的增加而降低，这主要是因为井眼摩阻的增加，减少了有效钻 压，而欠平衡钻井只需要较低的钻压，就能维持较高的钻速。
• ④总出气量引起的钻井液当量循环密度不能大于套管鞋附近的漏 失压力当量密度。
欠平衡钻井的技术关键
• 3. 相对稳定的井口回压控制技术 • 当储层出气量增加，环空液柱压力降低，欠压值△p也增加。 出气量再增加，环空液柱压力再次降低。因此，需要对井口施加 回压，以保持相对稳定的欠压值。保持立压值、钻井液体积相对 稳定，可实现相对稳定的欠压值。在现场操作中由于地层产出的 油气是一个变量，因此井口回压应根据立管压力、钻井液总的体 积实时调整。若井口回压上升到接近旋转控制头的工作压力时应 停止钻进，迅速关闭环形或半封闸板防喷器进行循环，待井口压 力正常后，再恢复欠平衡钻进作业，否则适当提高欠平衡钻井液 密度。
欠平衡钻井的技术关键
• （2）地层稳定性好，不易发生坍塌。 • （3）储层H2S含量低于20mg /m3。 • （4）对钻井完井作业伤害敏感，而且不能有效消除这种伤害的 低压、低孔、低渗储层，特别是碎屑岩储层。
欠平衡钻井的技术关键
2. 欠平衡合理欠压值确定 • 最大欠压值引起的地层出气量Q必须满足四个条件的最小值： • ①不能大于液气分离器的最大液气分离能力； • ②总出气量引起的井口压力不能大于旋转防喷器的额定动密封压 力的80%； • ③总出气量引起钻井液当量循环密度不能低于裸眼段坍塌压力当 量密度的最小值；
谢谢
应用现状及效果分析
• 例2：加拿大一个最好的欠平衡钻井例子是在Rigel Halfway Poo1， 实现了表皮伤害为零。产层是三叠系Halfway砂岩，平均渗透率为 100×10-3μm2，孔隙度为15%～20%，采用天然气作为欠平衡钻 井介质。钻井过程中，采用顶部驱动钻机，井可以连续溢流。岩 屑随着油流到地面，岩屑上返速度高，减少了岩屑固相对产层的 污染。正式投产时产量为邻井直井的10倍。随后，在附近又钻了 一口井，取得了类似的产量，验证了欠平衡钻井在这种地层中的 增产效果。
• ④井口压力超过8MPa时，利用节流阀泄压至4～5MPa，以消除密闭系统滑脱气产生过高的 井口压力；
• ⑤适当增加钻铤重量，尽量在钻铤段进行井口带压作业； • ⑥起钻时管柱悬重在30～50KN时，安装不压井起下钻液动加压装置； • ⑦进行井口带压作业，井口要安装双闸板、环形防喷器； • ⑧带压下油管其筛管长度应小于1.2m，同时井口须安装座挂式油管头。
欠平衡钻井的优点
• 5.随钻油藏评价 • 欠平衡钻井流体进入井筒，为我们获得油气藏信息提供了机 会，特征数据的获得与分析，使工程及地质人员能够即时识别地 层流体的性质，产层大致的地质情况，为即时规划完井方式，确 定将来开发井的数量及方位，都是十分重要的。
欠平衡钻井的技术关键
• 1. 欠平衡钻井地质选井依据 • （1）地层孔隙压力、漏失压力、坍塌压力剖面和其他地质资料 较清楚，而且满足欠平衡钻井裸眼井段地层一井眼系统的平衡条 件：Gl>Gp>Ge>Gt • 式中：Gl—地层漏失压力梯度，MPa/m； • Gp—地层孔隙压力梯度，MPa/m； • Ge—钻井液当量循环压力梯度，MPa/m； • Gt—地层坍塌压力梯度，MPa/m。
引言
欠平衡钻井是国际上20世纪90年代初兴起的 提高勘探开发效益的钻井新技术。在打开油气层后， 如果钻井参数、钻井方式、钻井液性能等选择不当， 会对生产层造成不必要的损害。通过研究欠平衡钻 井的技术的优势，指出欠来自百度文库衡钻井比常规钻井具有 更显著的技术优势，表明欠平衡钻井对保护油气层 是一种理想的钻井技术，对生产层的保护和开发具 有重要现实意义。
欠平衡钻井
• 定义： • 欠平衡钻井指在钻井过程中钻井液柱压力低于地层压力、允许地层流体 进入井筒，并可将其循环到地面的可控制的钻井技术。 • 欠平衡钻井的主要作用及意义在于： • ①欠平衡钻井中，地层流体进人井筒，可为及时发现和准确评价油气层提供 最直接的地质信息； • ②显著降低因钻井液固相与液相侵人对储层造成的伤害，有效地保护油气层； • ③钻井过程中负压差的存在，可消除在常规钻井过程中正压差的存在对井底 岩屑造成的压持作用，从而大大提高机械钻速和钻头进尺，缩短钻井周期， 并减少储层的浸泡时间，也有利于保护油气层； • ④减少井漏、压差卡钻等复杂情况的发生。
总结
• 欠平衡钻井以其自身独特的技术优势，展示了良好的应用前 景，但随着勘探开发难度的增加和欠平衡钻井应用范围的拓展， 它所面临的技术问题也越来越多，有些技术问题已经严重地制约 着欠平衡钻井技术的进一步发展，主要表现在如下几个方面： • 钻井成本高 • 储层损害和储层选择 • 钻井液的选择 • 完井和测井 • 存在不安全的隐患 • 各种技术难题尚需后来人继续攻克。
欠平衡钻井的实现方法
• 钻井过程中，创造欠平衡条件的常用技术有：边喷边钻；泥浆帽 钻井；立管气体注入钻井；环空气体注入钻井；闭循环钻井；连 续油管钻井；不压井钻井。 • 按循环介质的种类。欠平衡钻井可分为: • 1.气基流体欠平衡钻井 • 气体钻井（空气、氮气、天然气、烟道气）；雾化钻井；不稳定 泡沫钻井；稳定泡沫钻井；硬胶泡沫钻井；充气钻井。 • 2.水基流体欠平衡钻井 • 常规泥浆；重泥浆；玻璃微珠；塑料微珠。
应用现状及效果分析
• 例1：1982年美国埃克森公司在德克萨斯州威尔逊县，玛萨里纳 瑞克油田钻了24口井。该油田为裂缝性油藏，油层孔隙度为4%～ 9%，渗透率为0.01×10-3～0.25×10-3μm2，井深约2 500 m左右。 24口井中，采用两种循环体系钻进，即常规钻井液钻井和低压钻 井。其中21口采用常规钻井液钻井（19口井为普通钻井液，2口 为加重盐水钻井液），3口采用低压钻井（2口是雾化，1口是轻 质盐水）。据奥斯汀白垩系地层完井的10口井统计，其中用普通 钻井液完井6口，开采24个月，占总开采量的18%，平均每井每月 占总开采量的0.1%；而用雾化钻井2口，开采23个月，占总开采 量的69%，平均每井每月占总开采量的1.5%，比前者增加15倍。
欠平衡钻井的技术关键
• 5. 带压测井技术 • 带压测井是在地层压力大于钻井液液柱压力状态下的一种测 井方法。由于井内钻井液液柱压力不能平衡地层压力，在井口存 在井口套压，所以要求测井时井口密封，同时测井仪器如何入井 和出井也与常规测井有所不同。成功研制的带压测井的特殊工具， 包括大直径电缆动密封控、大通径高压防喷管、大直径电缆防喷 器、加重杆等，为带压测井的顺利施工提供了硬件条件。
欠平衡钻井的优点
• 1.减少地层伤害 • 欠平衡钻井过程中，驱使钻井液中的固相和液相进入产层的 正压差消除了，因此，减少了固相与液相侵入产层近井地带造成 的地层伤害。尤其在钻水平井井段时，产层长时间被浸泡在钻井 液中，欠平衡钻井更能较好地保护产层。如果钻遇储层能量较低 的衰竭油气藏时，井筒周围一旦发生伤害，这些伤害是不易消除 的，而欠平衡钻井技术则是非常好的保护技术。
欠平衡钻井的优点
• 3.避免井漏 • 井漏可能大大增加钻井工程的成本，若钻井液漏进裂缝、低 压油层或高渗透性油藏，就增加了额外的钻井液成本，同时堵漏 费工费钱，更不用说漏失的钻井液会造成严重的地层伤害带来的 损失。而欠平衡钻井可以减小或避免井漏问题。
欠平衡钻井的优点
• 4.减少压差卡钻 • 常规钻井时，在正压差作用下，钻井液的滤失会在井壁上形 成滤饼，若钻柱被挤靠在滤饼上就可能发生压差卡钻。而欠平衡 钻井在井壁不会形成滤饼，也没有正压差力的作用，因此不用担 心压差卡钻。
欠平衡钻井的技术关键
• 4. 不压井起下井内管串（包括钻具、尾管和油管） • 工艺技术欠平衡钻井一旦停泵关井，其井口压力将产生增量， 初期增量是循环压耗与动态欠压值之和，同时井口压力还会由于 起钻液面下降而增加；后期由于气体密度差产生的滑脱气上升至 井口，井口密闭，其压力值将接近地层压力，作业风险较大。