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1、中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）题 目：欠平衡钻井技术发展现状及前景 学习中心： 山东烟台函授站 年级专业： 网络11秋 石油工程（钻井） 中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）任务书发给学员 1设计(论文)题目： 欠平衡钻井技术发展现状及前景 2学生完成设计(论文)期限： 2013 年 6 月 1 日至 2013 年 8 月 10 日 3设计(论文)课题要求： 4实验（上机、调研）部分要求内容： 5文献查阅要求： 6发 出 日 期： 2013 年 6 月 1 日 7学员完成日期： 2013 年 8 月 10 日指导教师签名： 学 生 签 名： 注：此页由指导教师填写
2、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。本文首先介绍了欠平衡钻井的基木概念、优点及其应用条件；然后又介绍了实现欠平衡钻井的主要方法及关键技术；又介绍了国内外欠平衡钻井的发展历程及现状和技术水平；最后针对欠平衡钻井技术的应用条件，例举了国内外成功使用欠平衡钻井的应用实例，同时也提出了我围欠平衡钻井技术的前景和面临的技术挑战。关键词：欠平衡钻井技术，关键技术，钻井液，压力系数，勘探开发目 录第1章 前言11.1欠平衡钻井技术的含义11.2欠平衡钻井技术的优势11.3欠平衡钻井技术的分类11.4欠平衡钻井技术的优点：2l.5适合采用欠平衡钻井的地层31.6欠平衡钻
3、井的条件31.6.1井眼条件31.6.2地面装备条件3第2章 欠平衡钻井技术的发展历程及研究现状42.1欠平衡钻井技术的发展历程42.2国外欠平衡钻井技术发展现状42.2.1高压旋转分流器一防喷器系统42.2.2液流导向系统52.2.3地面分离系统52.2.4隔水管帽旋转防喷器系统52.2.5实用隔水管装置52.2.6地面数据采集系统52.3国内欠平衡钻井技术的现状6第3章 欠平衡钻井技术应用实例83.1平衡钻井技术在国外的应用实例83.2欠平衡钻井技术在国内的应用实例93.2.1新疆油田93.2.2四川油田10第4章 欠平衡钻井技术的发展前景展望114.1对欠平衡钻井技术的需求114.2欠平
4、衡钻井技术的优势114.2.1减少对油气层的伤害，有效保护油气层，提高油气井的产量114.2.2实时发现地质异常情况，及时评价低压低渗油气层124.2.3有效控制漏失，减少和避免压差卡钻等井下复杂情况的发生，减少作业和相关的费用124.2.4提高机械钻速，延长钻头使用寿命，缩短钻井周期，降低钻井成本124.2.5可以在钻井过程中生产油气124.3应用欠平衡钻井技术应注意的问题134.3.1地层是否适用欠平衡钻井134.3.2选择合理的钻井液134.3.3安全问题14第5章 结论15参考文献17致 谢18第1章 前言1.1欠平衡钻井技术的含义在钻井过程中，利用自然条件或采取人工方法，在可以控制的
5、条件下，使井筒内钻井液液柱压力低丁所钻地层的压力，从而在井筒内形成负压，这一钻井过程叫欠平衡钻井。利用自然条件，是指地层压力较高，采用常规钻井液就能够在井筒内形成负压。采用这种方式进行欠平衡钻井，小需要向钻井液中加入使密度降低的外加剂，也小需要向钻井液中充入外剂的辅助设备及其它外围辅助设备，因而钻井成本也较低。国内大多数油出都有利用自然条件进行欠平衡钻井的区块。采用人工方法在井筒内形成负压，主要是因为地层压力较低，采用常规钻井液无法形成负压，需要向钻井液中充入使钻井液密度减低的外加剂。造成地层低压的原因，或者是地层原始压力本身就比较低，或者是老开发区内长期开采使储层压力大幅度降低。采用人工方式
6、进行欠平衡钻井，需要在钻井液中加入减轻剂和使用减轻剂制备与充入设备包括井筒内工具，以及对返出钻井液进行处理的外围设备，因而钻井成木较高。常用的钻井液减轻剂包括氮气、天然气、二氧化碳、空气、泡沫、柴油等。采用柴油做钻井液减轻剂需要的辅助设备较为简单，其它减轻剂则需要较复杂的外围辅助设备，因而钻井成本相对比较高。1.2欠平衡钻井技术的优势 应用欠平衡钻井技术可避免钻井液侵入储层，有效解决储层污染问题，大提高产层的初期产量，延长储层的开采期；同时，有利于提高机械钻速，减少和避免井漏和压差卡钻事故的发生，提高钻井效率。此外，可对产层进行随钻测试，了解储层真实的产能，缩短勘探开发周期，提高勘探效率。1.
7、3欠平衡钻井技术的分类常规的钻井属于过平衡钻井，钻井液压力大于地层流体压力，小于地层破裂压力。这样做主要是防止井喷。欠平衡钻井时，钻井液压力略小于底层流体压力，仍大于地层破裂压力。这样能及早发现油气藏。欠平衡钻井系列分为：1气体钻井，包括空气、天然气和氮气钻井，密度适用范围0-0.02克立方厘米；2雾化钻井，密度适用范围0.02-0.07克立方厘米；3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0.07-0.60克立方厘米；4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
8、用范围为0.7-0.9克立方厘米，是应用广泛的一种欠平衡钻井方法；5水或卤水钻井液钻井，密度适用范围1130克立方厘米；6油包水或水包油钻井液钻井，密度适用范围为O8102克立方厘米：7常规钻井液钻井(采用密度减轻剂)，密度适用范围大于09克立方厘米；8泥浆帽钻井，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。欠平衡钻井技术按工艺分类可分为两种：流钻是指使用普通钻井液的欠平衡钻井；人工诱导欠平衡钻井是指南于地层压力太低，必须采用特殊的钻井液和工艺才能建立欠平衡。1.4欠平衡钻井技术的优点：欠平衡钻井技术主要有以下几个优点：1、有效的保护油气层采用欠平衡钻井，能做到钻井液
9、液柱压力小于地层压力，钻井液对油气层基本小会污染，从而有利于发现和保护油气层，提高油气井产能。2、有效的克服井漏及钻井事故对低压、裂缝及溶洞发育地层，采用欠平衡钻井，可防止井漏，尤其是能有效的使用允气钻井液及泡沫钻井液来减少钻井液液柱压力，减少井漏及粘卡等事故。3、减少水敏性泥页岩的水化采用欠平衡钻井，能极人的减少钻井液特别是钻井液滤液进入地层，有效的控制泥页岩的水化膨胀及坍塌，使井眼比较稳定。4、提高钻井速度采用欠平衡钻井，由于钻井液液柱压力小于井底地层压力，有利于钻头破岩，提高机械钻速。l.5适合采用欠平衡钻井的地层正确采用欠平衡钻井技术，可以取得巨大的技术和经济效益，反之则可能成一列负而
10、效应。选择适合欠平衡钻井技术的地层是实施欠平衡钻井的关键冈素。所以在进行欠平衡钻井设计之前，要认真进行调查研究，选准地层。根据欠平衡钻井技术的特点和实施欠平衡钻井的经验，适合采用欠平衡钻井的地层有：1、高渗并胶结良好的结品砂岩地层和碳酸岩地层2、高渗、胶结较筹的砂岩地层3、微裂缝地层4、枯竭油气层5、对水基钻井液敏感成分含量过高的地层6、与钻井液滤液严重不相容的地层7、低束缚水或低含油饱和度的脱水地层1.6欠平衡钻井的条件1.6.1井眼条件欠平衡钻井井段应该是在地层压力清楚、压力系数单 、不会坍塌的稳定的地层中进行，其套管应该卜在这井段的顶部。以下情况不能进行欠平衡钻井作业：1、探井(野猫子井
11、)；2、井壁不稳定；3、地层孔隙压力不清；4、流体中含H2s；5、地层压力高、裂缝性、产量大、风险大的井；6、同裸眼压力系数差别太大的井。1.6.2地面装备条件除具有常规钻井井口井控装置和节流管汇外，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，防回火装置、循环系统的再种电器防爆装置、流量计、六方(三方)钻杆和18度斜坡钻杆，当地层压力系数小于1.10时，要实现欠平衡钻井还应另配充气(或雾化、泡沫、氮气)装置1。第2章 欠平衡钻井技术的发展历程及研究现状2.1欠平衡钻井技术的发展历程欠平衡钻井技术开始于20世纪50年代，美国在1953年使用空气作为循环介质成功地完成了一口钻井，而后很长段时问内由于设备和技术的限制因素欠平衡衡钻井技术并没有得到很好的发展。进入20世纪80年代，欠平衡钻井技术迅速发展，尤其是近十年来，欠平衡钻井技术在北美地区（如美同、加拿大、墨两哥湾)得到了较为广泛的应用。据1997年资料统计，美国1997年采用欠平衡衡钻井技术完成4000余口井。预计到2000年将达到6500口，2005年将达12000口。加拿大19
