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1、欠平衡钻井技术介绍欠平衡钻井打捞技术服务公司1欠平衡钻井技术是什么?v对于油气勘探来说它是一种油气层识别技术;v对于油气开发来说它是一种油气层保护技术;v对于钻井工程来说它是二次井控技术和保护油气层钻进技术。2API API 定义：定义：钻井过程中主体产层流体流入井钻井过程中主体产层流体流入井眼，并可将其循环到地面，地面可有眼，并可将其循环到地面，地面可有效控制。这一技术称欠平衡钻井。效控制。这一技术称欠平衡钻井。ERCBERCB（加拿大能源储备部）的定义：加拿大能源储备部）的定义：设计钻井液柱压力低于产层压力设计钻井液柱压力低于产层压力，若液柱压力不够低时，在钻井液中，若液柱压力不够低时，在
2、钻井液中加入空气或氮气，较低液柱压力必然加入空气或氮气，较低液柱压力必然引起地层流体流进井眼，这种地层流引起地层流体流进井眼，这种地层流体必须循环出地面，地面可控制。体必须循环出地面，地面可控制。二、欠平衡钻井概念3国内的定义：国内的定义：欠平衡钻井是指井筒中钻井流体的循环欠平衡钻井是指井筒中钻井流体的循环 压力低于地层孔隙压力，并将流入井筒内的压力低于地层孔隙压力，并将流入井筒内的 地层流体有控制地循环到地面的钻井。它包地层流体有控制地循环到地面的钻井。它包 括气相、气液两相、液相欠平衡钻井。括气相、气液两相、液相欠平衡钻井。(2007(2007 欠平衡井控规定欠平衡井控规定) )二、欠平衡
3、钻井概念4欠平衡钻井的基本概念有多种表述，无论哪种表述都包含以下两个主要方面，即：第一，井筒环空中循环介质的当量循环密度一定要低于所钻地（储）层的孔隙压力当量密度，这个差值所产生的压力差即为欠压值； 第二，地层流体一定要有控制地流入井筒，并把它循环到地面再分离出来。 二、欠平衡钻井概念50 3.5 7 10.5 14 17.5 21 压力（压力（MPaMPa) )03006009001200150018002100坍塌压 力曲线孔隙压 力曲线破裂压 力曲线深度（深度（米米) )欠平衡钻井区欠平衡钻井区近或过平衡钻井区地层的三种压力与钻井方式的分区地层的三种压力与钻井方式的分区二、欠平衡钻井概念
4、6三、欠平衡钻井的优点71 1、及时发现和有效保护油气层，是环保技术，节、及时发现和有效保护油气层，是环保技术，节省储层改造费用；省储层改造费用；2 2、提高钻速，提高钻头寿命；、提高钻速，提高钻头寿命；3 3、杜绝或减少井漏、压差卡钻等井下复杂；、杜绝或减少井漏、压差卡钻等井下复杂；4 4、对产层进行随钻测试；、对产层进行随钻测试；5 5、能够避免井喷；、能够避免井喷；6 6、缩短勘探周期，提高勘探效率。、缩短勘探周期，提高勘探效率。三三. .欠平衡钻井的优点欠平衡钻井的优点8勘探领域已把欠平衡勘探领域已把欠平衡 钻井技术做为一钻井技术做为一种直接、有效、可靠、及时、随机的种直接、有效、可靠
5、、及时、随机的油气层识别技术油气层识别技术, ,提高探井成功率提高探井成功率三三. .欠平衡钻井的优点欠平衡钻井的优点9表皮伤害对产量的影响Q=1.126 X 10-3 kh (Pr-Pw) uB (ln re/rw - 0.75 + S)S表皮系数 0 +5 +10 +15 +20 +25 +30 +40Qm3/天 81 50 36 28 23 20 17 15 产能损耗 % 0 38 55 65 72 75 79 82k渗透率- md 25h储层厚度 - ft 25Pr储层压力 psi 2500 Pw油压 - psi 1200u粘度 - cp .95re泄油半径 -ft 1500rw井眼半
6、径 - ft 0.26B体积系数 1.5表皮系 数101 1、及时发现和有效保护油气层，是储层环保、及时发现和有效保护油气层，是储层环保技术；技术；2 2、提高钻速，提高钻头寿命、提高钻速，提高钻头寿命；3 3、杜绝或减少井漏、压差卡钻等井下复杂；、杜绝或减少井漏、压差卡钻等井下复杂；4 4、对产层进行随钻测试；、对产层进行随钻测试；6 6、能够避免井喷；、能够避免井喷；7 7、缩短勘探周期，提高勘探效率。、缩短勘探周期，提高勘探效率。三三. .欠平衡钻井的优点欠平衡钻井的优点111 1、及时发现和有效保护油气层，是储层环保技术；、及时发现和有效保护油气层，是储层环保技术；2 2、提高钻速，提
7、高钻头寿命；、提高钻速，提高钻头寿命；3 3、杜绝或减少井漏、压差卡钻等井下复杂；、杜绝或减少井漏、压差卡钻等井下复杂；4 4、对产层进行随钻测试；、对产层进行随钻测试；5 5、能够避免井喷；、能够避免井喷；6 6、缩短勘探周期，提高勘探效率。、缩短勘探周期，提高勘探效率。三三. .欠平衡钻井的优点欠平衡钻井的优点12过平衡与欠平衡过平衡 欠平衡131 1、及时发现和有效保护油气层，是储层环保技术；、及时发现和有效保护油气层，是储层环保技术；2 2、提高钻速，提高钻头寿命；、提高钻速，提高钻头寿命；3 3、杜绝或减少井漏、压差卡钻等井下复杂；、杜绝或减少井漏、压差卡钻等井下复杂；4 4、对产层
8、进行随钻测试和评价；、对产层进行随钻测试和评价；5 5、能够避免井喷；、能够避免井喷；6 6、缩短勘探周期，提高勘探效率。、缩短勘探周期，提高勘探效率。三三. .欠平衡钻井的优点欠平衡钻井的优点141 1、及时发现和有效保护油气层，是储层环保技术；、及时发现和有效保护油气层，是储层环保技术；2 2、提高钻速，提高钻头寿命；、提高钻速，提高钻头寿命；3 3、杜绝或减少井漏、压差卡钻等井下复杂；、杜绝或减少井漏、压差卡钻等井下复杂；4 4、对产层进行随钻测试；、对产层进行随钻测试；5 5、能够避免井喷；、能够避免井喷；6 6、缩短勘探周期，提高勘探效率。、缩短勘探周期，提高勘探效率。三三. .欠平
9、衡钻井的优点欠平衡钻井的优点15vIADC/SPE 论文 #39354 “1960-1996年Gulf Coast 800 口 井井喷排列的顺序”；v德克萨斯铁路委员会统计的德克萨斯境内发生的井控问题 数据；v艾伯塔能源和利用委员会数据；vWilliams Tool公司对使用旋转头所钻的井与常规钻井对比 数据。 得出下述结论： 欠平衡所钻的井比常规钻井井喷发生的比率少 24% 到 30% 。原因如下：欠平衡钻井安全记录16v对欠平衡钻井的地面设备进行认真检测，设备的能 力比常规钻井强；v欠平衡井是经过更仔细的设计，风险评价更全面；v地层流体进入井筒是预先设计好的，排除了突然因 素；v由于欠平衡
10、钻井的井口设备需要经常使用，所以对 井口设备的试压、试运转更全面、认真，排除了设备 安装的缺陷；v旋转头增加了一个安全屏障；v防止井喷的第一个屏障不再是井筒液柱压力。欠平衡钻井提供了比较好的井控条件171 1、及时发现和有效保护油气层，是储层环保技术、及时发现和有效保护油气层，是储层环保技术；2 2、提高钻速，提高钻头寿命；、提高钻速，提高钻头寿命；3 3、杜绝或减少井漏、压差卡钻等井下复杂；、杜绝或减少井漏、压差卡钻等井下复杂；4 4、对产层进行随钻测试和评价；、对产层进行随钻测试和评价；5 5、能够避免井喷；、能够避免井喷；6 6、缩短勘探周期，提高勘探效率。、缩短勘探周期，提高勘探效率。
11、三三. .欠平衡钻井的优点欠平衡钻井的优点18液体欠平衡钻井液体欠平衡钻井( (flow drillingflow drilling) )是 指以液体钻井液为循环介质的欠平衡 钻井；根据油气藏类型、地层压力以 及采用的钻井液密度的不同人工诱导的欠平衡钻井人工诱导的欠平衡钻井是 指由于地层压力太低，必须采用特殊 的钻井循环介质和工艺才能建立欠平 衡。四四. .欠平衡钻井分类与特点欠平衡钻井分类与特点（一）按工艺分类191.1.气体钻井。气体钻井。包括空气、天然气、废气和氮气钻井，密度适用范围00.02g/cm3；国内纯气体钻井19口井，天然气钻井10口、氮气钻井6口、空气3口（2006年7月统计
12、)2.2.雾化钻井。雾化钻井。密度适用范围0.02-0.07g/cm3 。气体体积为混合物的96%-99.9%，常规的雾化钻井液含液量少于2.5% ； 3.3.泡沫钻井液钻井。泡沫钻井液钻井。包括稳定和不稳定泡沫钻井，密度适用范围0.07-0.60g/cm3 。井口加回压时可达到0.8g/cm3以上，气体体积为混合物体积的55%-97.5% ；欠平衡钻井系列四四. .欠平衡钻井分类与特点欠平衡钻井分类与特点204.充气钻井液钻井。包括通过立管注气和井下注气两种方式。井下注气技术是通过寄生管、同心管、钻柱和连续油管等在钻进的同时往井下的钻井液中注空气、天然气、氮气。其密度适用范围为0.7-1.0
13、g/cm3，是应用广泛的一种欠平衡钻井方法。气体体积低于混合物体积的55% 。四四. .欠平衡钻井分类与特点欠平衡钻井分类与特点215.液体欠平衡钻井油包水或水包油钻井液钻井。密度适用范围 为0.8-1.02 g/cm3；水或卤水钻井液钻井。密度适用范围1-1.30 g/cm3；常规钻井液钻井。密度适用范围大于1.10 g/cm3； 采用密度减轻剂钻井液钻井技术，密度适用 范围大于0.9 g/cm3。 6.泥浆帽钻井(Mudcap Drilling)。国外称之为 浮动泥浆钻井，用于钻地层较深的高压裂缝层或高含 硫化氢的气层，是另类欠平衡钻井技术。欠平衡钻井系列四四. .欠平衡钻井分类与特点欠平
14、衡钻井分类与特点22液体欠平衡钻井工艺特点液体欠平衡钻井工艺特点vv压力压力较高，产能较高的较高，产能较高的地层；地层；vv液体作为钻井液；液体作为钻井液；vv专用设备最少；专用设备最少；vv工艺简单；工艺简单；vv作业成本比其它作业成本比其它UBDUBD工艺工艺低；低；vv可使用传统可使用传统MWDMWD。特点23气体欠平衡钻井工艺特点气体欠平衡钻井工艺特点 适用于低压或枯竭地层；适用于低压或枯竭地层； 气体、雾化、泡沫、充气作为钻井液；气体、雾化、泡沫、充气作为钻井液； 专用设备多；专用设备多； 需要专门的软件；需要专门的软件； 作业成本比液体欠平衡钻井工艺贵；作业成本比液体欠平衡钻井工艺
15、贵； 需要用需要用EMWDEMWD、空气马达。空气马达。特点24五、欠平衡钻井技术与 常规井控技术对比常规井控技术分级 25v一级井控技术：通过调整钻井液密度， 保持井筒内钻井液柱压力大于地层孔隙压 力，避免发生井喷。钻井液静液柱压力是 第一级屏障；v二级井控技术：当发生溢流时，进行关 井作业，避免发生井喷。井口防喷器组提 供第二级屏障； v三级井控技术：井喷发生后正确使用设 备和技术重新恢复对井的控制。井喷可能 是地面或是地下井喷。有时需要重新安装 井口，进行关井和压井作业。26常规钻井井控作法：8通过调高钻井液密度，防止 地层流体流入井内， 从而避免井涌 的发生。8有地层流体流入井内时，停止钻进。8有钻井液漏失时，停止钻进。 ，8 有地层流体流入井内时， 钻具不可以离开井底。8保持井底压力稳定并稍，高于地层孔隙压力。8井口防喷器组和节流压井系统是必备的安全设备。27欠平衡钻井井控作法：8通过降低有效钻井液密度， 有意识地使地层流体流入井内。8有
