气体全过程欠平衡钻井压力控制技术探讨
流体欠平衡钻井压力控制
收稿日期:2000-03-13;修回日期:2000-08-04 作者简介:何卫滨(1967-),男,1991年毕业于石油高等函授(华东)矿机专业,现在大港油田钻采院钻井工程设计室从事钻井工程设计。电话:(022)25925321,25925320。 钻井工艺 流体欠平衡钻井压力控制 何卫滨 (大港油田集团公司钻采院钻井设计室,天津大港300280) 摘 要:对欠平衡钻井中的压力即欠压值的控制进行了研究和探讨,并对控制方法的理论依据进行了论述 。认为在影响欠平衡钻井的钻井液静液柱压力、环空压耗、欠压值、井口回压、地层压力中,地层压力是首先要搞清楚的最基础的压力,最好先求出地层压力而不必急于进行欠平衡钻进,因为一切欠平衡的压力计算都是建立在这个基础压力之上的;再根据地层压力确定合理的欠压值,确定所用的钻井液密度。以最优的钻井成本,能实现最容易和最安全的钻井施工来衡量欠压值选得是否合理。举例介绍应用方法。 关键词:欠平衡钻井;地层压力;欠压值;钻井液;控制 中图分类号:TE249 文献标识码:A 欠平衡钻井技术不仅能有效地保护好油气层,而且还能大幅度地提高机械钻速,缩短钻井周期,因此该项技术越来越多地被应用于油田的勘探和开发领域。欠平衡钻井技术与常规钻井技术的不同之处,主要是在于它是允许地层流体进入井筒内,并且有控制地将进入井筒内的地层流体引到地面上来,从而保证油气层不受钻井液的损害。 欠平衡钻井中井内压力情况 11常规钻井中钻进时井内压力情况 P m +P a =(1.5～5MPa )+P P +P a (1) 式中:P m —钻井液静液柱压力,MPa ; P P —地层压力,MPa ;P a —环空压耗,MPa 。 21常规钻井中静止时井内压力情况 P m =(1.5～5MPa )+P P (2) 由式(2)可看出,钻井液静液柱压力要比地层压力大115～5MPa ,有时考虑为维持井壁的稳定,钻井液的密度会更大,这就可能造成钻井液对产层的损害。 31欠平衡钻井中钻进时井内压力情况 ΔP 欠=P P -(P m +P a )(3)式中:ΔP 欠—欠压值,MPa ; 由于存在欠压值,所以在钻入产层后,地层流体就会进入井筒内,实现欠平衡钻井。 影响欠平衡钻井的压力 11钻井液静液柱压力(P m ) 钻井液静液柱压力与钻井液密度有关;该压力直接作用在地层上,直接影响欠压值的大小。但在地层流体进入环空后,由于环空为多相流体,环空的钻井液静液柱压力很难求出。21环空压耗(P a ) 环空压耗是由于钻井液的流动而产生的,与钻井液性能和钻井参数有很大的关系。该压力也是直接作用在地层上,其大小对欠压值有影响,尤其是在低压的地层中。一般情况下可近似地认为P a ≈1MPa ,当地层流体进入环空后,由于环空为多相流 体,使得P a 很难求出。31欠压值(ΔP 欠) 欠压值是由地层压力和钻井液静液柱压力以及环空压力所确定。其大小直接影响地层流体进入井筒内的量的多少,其值过大,易造成产层的速敏和井口设备载荷过大或失控,造成重大的钻井故事。根据大港油田的经验,一般将其确定在0.2～1MPa 之间,欠压值的大小因地层和油田的实际情况由设计 者定出。41井口回压(P 回) 当地层流体不断进入井筒内,环空的静液柱压力不断下降,欠压值也急剧升高,如果不在井口控制 ?7? 第24卷 第2期钻 采 工 艺
欠平衡钻井知识
一、什么是欠平衡钻井： 欠平衡钻井是指钻井过程中钻井液液柱压力低于地层孔隙压力，允许地层流体流入井眼、循环出并在地面得到有效控制的一种钻井方式。欠平衡钻井具有能提高硬地层的机械钻速，减少循环漏失和压差卡钻等优点，从而获得发展。推动欠平衡钻井技术的发展，其主要原因是减少和防止水平井钻井中钻井液对地层的损害。 早期的欠平衡钻井所采用的循环介质为空气，后来相继发展了用氮气、天然气、雾、泡沫或空气的轻质低密度钻井液的欠平衡钻井技术，主要用于钻低压地层。 随着欠平衡钻井技术进一步成熟及井控设备的发展（承受高压的旋转防喷器引入油田后），又发展了用液体钻井液（清水、盐水、油基、水基钻井液）对高压地层进行欠平衡钻井的技术，如Flow Drilling（国内译为边喷边钻）、钻井液帽钻井、不压井钻井等技术。 旋转钻井技术： 九十年代得以充分发展的欠平衡钻井技术是旋转钻井的发展和继续，是钻井工作者经过长期实践针对中、低压油藏所采用的科学对策。由于减少了压差，阻止了滤液和固相进入储集层，因而能够最大限度地去发现和保护中、低压油藏，以获取比常规过压钻井高得多的经济效益。另外，欠平衡钻井还可以克服液柱的压持效应，提高破岩效率，解放钻速，缩短建井周期，减少钻井液对储集层的浸泡时间，可以安全钻过严重水敏性地层及漏失层，避免大量钻井液漏失而降低了钻井成本。这些优点，使得美国和加拿大的欠平衡钻井数已经占其总钻井数目的1/3或更多，欠平衡钻井技术还刚刚起步，截止到去年底，大约有100多口井采用欠平衡施工，且相继成立了大港欠平衡钻井公司、四川欠平衡钻井公司和新疆欠平衡钻井公司。 二、欠平衡钻井的分类 欠平衡钻井技术经过几十年的发展，至目前，国外已经发展了空气钻井、氮气钻井、天然气钻井、雾化钻井、泡沫钻井、充气钻井液钻井、边喷边钻等多种欠平衡钻井技术。 空气欠平衡钻井技术，是指空气作为循环介质进行欠平衡钻井，是最早发展的一种欠平衡钻井技术。由于该技术是直接使用大气中的空气，所以可较大地节约钻井材料费用。 氮气钻井技术，在欠平衡钻井中，氮气能用作钻井液，或作为钻井液的一种组成成分。主要的优点胜过空气钻井，因氮气和烃气的混合物不易燃烧，这样，可消除井下着火的可能性。天然气钻井技术，在天然气钻井中，使用天然气如同使用氮气或使用空气一样，可用作欠平衡钻井的循环介质。在钻含油气地层时，使用天气然钻井或防止井下气体混合物着火。然而，不同于氮气或空气，天然气当它排放到大气中时，一定会形成一种易燃的混合物。这种固有的较高的地面着火的潜在危险。使用天然气的钻井方法与使用空气或氮气钻井有一些不同。雾化钻井技术，在空气钻井过程中，如出现少量的地层水流，通常作法是将空气钻井转变成雾化钻井。雾化钻井的具体作法是，在压缩的空气流未注入钻柱之前，向其注入少量的含有起泡剂的水。注入的这种液体与地层产出的水就会分散成不连续的（独立的）液滴的雾，这种雾流速度与气流速度相同。 泡沫钻井技术，泡沫可用作钻井的循环流体，泡沫流体为气液两相构成的乳化液，它具有静液柱压力低、漏失量小、携屑能力强、对油气层损害小等特点。适用于低压、易漏、水敏性地层、欠平衡泡沫钻井技术是目前国外应用较为广泛的一项钻井技术。 充气钻井液钻井技术，虽然充气钻井液很早就用于油气工业，但是，在50年代早期在美国犹他州的Emery县才第一次使用充气钻井液钻井。当时，是使用充气泥浆作为钻井液，主要用途是避免因使用泥浆钻井时的井漏，而不是特定用于欠平衡钻井，近年来，由于水平井钻井的迅速发展，为了避免水平钻井中的地层损害，在加拿大、美国及世界上其他地区，使用充气液体作为钻井液已被用于欠平衡钻井。充气钻井液的连续相通常为未稠化的液化，如水、盐水、柴油、或原油等，气相为氮气、空气或其它气体。充气钻井液一般不含有表面活
欠平衡钻井技术及应用
欠平衡钻井技术及应用 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。近几年我国来在油、气田勘探开发方面已进行了大量技术研究和现场试验，并取得了显著的成果。欠平衡钻井的相关理论和技术研究已经成为钻井工作者的一个研究热点。 第1章欠平衡钻井相关理论 1.1 油气藏筛选理论 1.1.1 适合欠平衡钻井的油气藏 1、具有潜在井漏或钻井液侵害的油气藏 这些油气藏包括晶间渗透率大于1μm2的地层；具有大的宏观开放型裂缝的地层；具有大量连通孔洞的非均质碳酸盐地层；可以导致过平衡压力大于6.9MPa的压力枯竭地层。过平衡钻井最坏的情况是高渗透性特点与严重的压力枯竭相结合。对于上面提到的这些油气藏来说，由于很难设计有效的过平衡钻井液体系，所以它们是欠平衡钻井的最佳选择对象。特别是在裂缝性或非均质碳酸盐油气藏，很难形成防止钻井液滤液和固相侵害地层的均质稳定滤饼，并且发生抽汲后，地层内的流体仍旧会不受约束的流入井眼。在这种情况下形成的滤饼，经常引起压差卡钻，最终导致毁灭性卡钻事故。在具有宏观渗透性特点的水平井中，由于重力引起的排泄，可能会发生井漏。 2、具有岩石-流体敏感性的地层 相当大的地层损害可能是由于不相溶水基滤液与地层粘土或其它活性材料的有害反应引起的。许多地层含有水活性粘土，如蒙脱石或混层活性粘土。这些粘土与非抑止性水基钻井液接触会发生膨胀，并严重影响采收率，而且在某些情况下，会影响近井眼区域固结。有些地层可能还含有悬浮粘土和细颗粒或可运移材料，如高岭石粘土，碎岩屑，焦沥青和无水石膏。这些问题中的许多情况可以通过欠平衡钻井技术或合理的采用油基或抑制性水基钻井液的过平衡钻井技术来解决。 3、具有液-液敏感性的地层 欠平衡钻井可以防止不相溶的钻井液滤液侵入地层，从而消除侵入滤液与地层盐水或原油发生有害反应。其中的一种有害反应是高粘水包油乳化剂钻井液被圈闭在近井眼区域。另外的有害反应包括：由于油基钻井液侵入油气藏原油引起脱沥，从而导致渗透率的降低；由于不相溶的水基钻井液滤液和地层盐水混合而导致地层胶合和固体物沉淀。正确的地质化学试验和相溶性试验可以消除大多数常规过平衡钻井过程中遇到的这种问题。然而，在特殊情况下，应首先采用欠平衡钻井来避免将具有潜在有害反应的材料引入地层。 4、具有潜在自吸能力的地层
欠平衡钻井技术及其应用 开题报告
欠平衡钻井技术及其应用开题报告辽河石油职业技术学院 毕业设计(论文)开题报告 设计题目欠平衡钻井技术及其应用学生姓名学号 专业钻井技术,修井, 所在系石油工程系指导教师 年月日 开题报告 一课题研究的背景、研究意义及文献综述 1 研究背景 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。近几年我国来在油、气田勘探开发方面已进行了大量技术研究和现场试验，并取得了显著的成果。欠平衡钻井的相关理论和技术研究已经成为钻井工作者的一个研究热点。 本文介绍了欠平衡钻井技术国内外的发展状况，实施欠平衡钻井的优缺点。分析和总结了欠平衡钻井相关理论研究成果，为技术的应用提供理论依据。关键技术从三个方面入手:在考虑了影响负压值各方面的因素后，提出了合理的设计程序;通过计算出的钻井液密度选择适应于实际条件的最优钻井液类型;分析了井底压力波动和气侵后的环空压力变化，给出了一些井底压力控制措施。 最后介绍了欠平衡钻井的信息采集处理系统，通过全过程的监测和指导保证欠平衡钻井的安全进行。 2研究意义 进入20世纪90年代，由于世界范围内油气勘探开发从整装大油田、高压和常规压力、中高渗均质砂岩等良好勘探开发条件转移到了复杂中小油田、断块油田、
薄油层、低压低渗低产能、老油田改造、复杂储层条件、非常规油气等恶劣的开发勘探条件，这种形势迫使勘探开发必须要有新的思路和方法，同时由于非封固完井的水平井数量增多，强化了对防止储层损害的关注。另外国际油价的持续走高，对世界经济造成了很大的影响。高油价促使世界各国进一步增强了对石油资源重要性的认识，加强了对自己国内石油资源的勘探开发和利用，增加国内石油供应，减少对国际石油的依赖程度，其关键因素就是石油的勘探开发成本，因而降低石油的勘探开发成本则是目前石油工业上游领域的重要任务之一。欠平衡钻井技术不但能有效地降低油气田的勘探开发成本，最大限度得保护油气层，而且能很好地克服钻井作业过程中的难题和避免一些复杂情况的发生;有利于中小型油气田、非常规油气藏，低压低渗油气藏得勘探开发;有利于油田中后期改造挖潜。因此，欠平衡钻井由于其先进性为勘探、开发带来了广阔的前景，在油气田开发中发挥着越来越重的作用。欠平衡钻井技术是21世纪油气资源开发中必不可少的主干技术之一，又是一项涉及面宽、投资大、风险大的系统工程，也是继水平井技术之后在钻井技术上的另一大发展方向和热点，应尽快掌握和发展欠平衡钻井技术，使其更好地作为发现和保护油气藏的重要战略措施。二研究的基本内容，拟解决的主要问题 1研究的基本内容: 1、欠平衡钻井技国内外技术、设备发展现状，实施欠平衡钻井的优缺点; 2、欠平衡钻井相关理论; 3、欠平衡钻井过程中关键技术的应用，主要是欠压值的如何确定，欠平衡钻井液技术和井底压力控制技术; 4、欠平衡钻井信息实时采集分析处理系统研究与应用。 2、拟解决的主要问题: (1) 欠平衡钻井研究意义及其优缺点;
欠平衡钻井技术的发展研究_冯永兵
欠平衡钻井技术的发展研究 冯永兵1,孙 凯2,唐一元3,邹 春4 (1.长庆油田分公司第三采气厂;2.西南石油大学; 3.四川石油管理局川东钻探公司; 4.中原油田分公司采油二厂) 摘 要: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,指出欠平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。 关键词:欠平衡钻井;钻井参数;钻井方式;钻井液性能;储层损害;完井和测井 引言 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,即: P mE
全过程欠平衡钻井配套装备研究
全过程欠平衡钻井配套装备研究 摘要：近十年来，国内外欠平衡钻井技术在降低成本和提高油气层产能上取得了显著效果，已经成为钻井技术发展的必然趋势。全过程欠平衡的技术关键是不压井起下钻，除了常规的欠平衡钻井设备外，还需配置能够完成不压井起下钻的设备。通过对目前国内外能实现全过程欠平衡配套设备的分析，特别是对最新的强行起下钻装置，套管阀技术进行评价，指出目前这些最新设备的配套完全可以实现全过程欠平衡作业。 关键词：全过程欠平衡；配套装备 1．引言 欠平衡钻井技术作为一项重要的油气层保护手段备受人们青睐，已得到越来越广泛的应用，但常规的欠平衡钻井工艺无法解决起下钻、完井等作业过程中井底欠平衡压差的连续保持问题，无法实施全过程的欠平衡作业，使该项技术的应用受到一定程度的限制。为了解决全过程的欠平衡钻井工艺技术问题，国内外科研人员大力研发配套的工具与工艺，相继开发了不压井强行起下钻设备，在一段时间内缓解了这方面的矛盾。 2．全过程欠平衡钻井技术 全过程欠平衡技术是指在不压井的条件下实现欠平衡钻进，井口密封装置带压起下钻具、电测仪器、完井管具等，一般还包括不压井下油管串等。全过程欠平衡技术应包括以下几方面： (1) 欠平衡钻进：即在钻进过程中始终保持钻井液的循环压力低于所钻地层的孔隙压力，利用欠平衡钻井设计及动态数值模拟软件进行欠平衡钻井设计，选用适合的欠平衡钻井液体系，配备井口压力控制设备和流体处理设备。随着对欠平衡钻井技术的深入研究和技术服务人员实践经验的积累，井口压力控制系统和地面流体处理系统的日臻完善，钻井实时数据采集、监测、控制技术的研究成功，以及对欠平衡钻井井控技术认识的提高，一般能够实现在钻进过程中保持欠平衡状态，我们目前能实现此状态。 (2) 不压井带压起下钻：目前影响欠平衡效果的主要原因是起钻前或起钻过程中需要压井以平衡地层压力，但压井作业有可能完全抵消了欠平衡钻井带来的好的效果，甚至可能对地层造成更大的损害。而不压井起下钻作业还需要采用先进技术和专用设备，实施比较困难。 (3) 不压井带压测井：由于根据目前的地质判别能力还不能掌握确切的油层分布位置，因此在完井前进行测井作业还是必不可少的。由于一般测井周期比较长，测井过程中井下又没有钻具，为避免井控事故，目前测井前通常也需要压井.但现在国内外都有不压井测井的实例，即测井仪器下入井中后，利用高压防喷管
钻井欠平衡及控压钻井井控要求
钻井欠平衡及控压钻井井控要求 第七十四条欠平衡钻井 （一）实施条件 1. 地质条件： （1）作业井段的地层岩性、地层压力、流体性质基本清楚； （2）地层稳定； （3）含硫井不允许进行欠平衡钻井。 2. 设备条件： （1）井架底座净空高度满足安装钻井井控和欠平衡钻井专用井口装置的要求； （2）转盘通径能够通过旋转控制头旋转总成； （3）使用不压井起下钻装置时，钻台面应具备安装条件。 （二）欠平衡钻井设计 1. 欠平衡钻井井控设计应以钻井地质设计提供的岩性剖面、岩性特征、压力剖面、地温梯度、油气藏类型、地层流体特征及邻井试油情况等资料为依据。 2. 欠平衡钻井井控设计应纳入钻井工程设计，其井身结构、井控装备配套和井控措施等方面的设计应满足欠平衡钻井的特殊安全要求。 3. 欠平衡钻井方式的选择和欠压值的确定应综合考虑
地层特征、井壁稳定性、地层压力、地层破裂压力、预计产量、地层流体和钻井流体的特征、套管抗内压及抗外挤强度和地面设备处理能力等因素。 （三）欠平衡钻井准备 1. 防喷器组 （1）应根据设计井深、预测地层压力、预计产量及设计欠压值等情况，选择压力级别匹配的旋转防喷器或旋转控制头； （2）旋转防喷器或旋转控制头应安装在常规钻井井口防喷器组合之上。 2. 油气储层欠平衡钻井需另外安装并使用一套欠平衡钻井专用节流管汇，其压力级别不低于旋转防喷器或旋转控制头的额定工作压力； 3. 液相欠平衡钻井应配备液气分离器，油井应配备撇油罐和储油罐； 4. 在近钻头位置至少安装一只常闭式钻具止回阀；气体钻井使用的钻具止回阀应进行气密封试压，并试压合格； 5. 排气管线点火口接出距井口50m以远有点火条件的安全地带，且距除液气分离器排气管线及放喷管线外的各种设施距离不小于20m；所有气体燃烧系统都应配备自动点火装置或自动引燃装置以及防回火装置； 6. 由业主单位组织相关施工单位成立现场欠平衡施工
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
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。
控制压力钻井技术与欠平衡钻井技术的区别
五、结论及建议 (1)该配方在小于临界交联密度时,能形成强度很高的堵剂,满足对大孔道的封堵要求。(2)在温度小于120℃的条件下,均能形成高强度堵剂,而且在80℃环境里能长期保持稳定。(3)能在矿化度小于30000mg/L 的条件下形 成高强度的堵剂,说明该配方能适应通常的油田矿 化度要求。 (4)通过流动实验证明封堵后的岩心突破压力梯度和封堵率都很高,有利于对大孔道的封堵。 (5)有必要进一步对大孔道形成机理及其相应 的堵剂配方进行研究,特别是将现有的常规堵剂进 行改性,以及进一步发展深部调驱技术[8],使大孔 道的封堵技术不断完善。 参考文献 [1]李科星,蒲万芬,赵军,等.疏松砂岩油藏大孔道识别综 述[J ].西南石油大学学报,2007,29(5):42-44. [2]吕广忠,张建乔,孙业恒,等.疏松砂岩油藏出砂机理物 理模拟研究[J ].应用基础与工程科学学报,2005,13 (3):284-290. [3]尤启东,陆先亮,栾志安,等.疏松砂岩中微粒迁移问题 的研究[J ].石油勘探与开发,2004,31(6):104-108. [4]Zait oun A,Kohler N.T wo -Phase Fl ow Thr ough Por ous M edia:Effect of an Ads orbed Poly mer Layer [J ].Paper SPE18085SPE Annual Technical Conference and Exhibi 2 ti on,2-5Oct ober1988,Houst on,Texas . [5]Ada m s Tidjani .Polyp r opylene -graft -maleic anhydride -nanocomposites:Ⅱ-fire behavi our of nanocomposites p r oduced under nitr ogen and in air[J ].Poly mer Degrada 2ti on and Stability 87(2005):43-49. [6]Seright,R.S .U se of p ref or med gels f or confor mance con 2 tr ol in fractured syste m s[J ].Paper SPE 35351.p resented at the 1996SPE /DOE sy mposiu m on i m p r oved oil recover 2 y,Tulsa,Ap ril 21-24. [7]韩明,施良和,叶美玲.黄原胶以三价铬交联的水凝胶的脱水行为[J ].高分子学报,1999,(5):590-595.[8]胡书勇,张烈辉,余华洁,等.油层大孔道调堵技术的发展及其展望[J ].钻采工艺,2006,29(6):117-119. (编辑:包丽屏) !科技简讯# 控制压力钻井技术与欠平衡钻井技术的区别 国际钻井承包商协会(I A DC )控制压力钻井分委员会将MP D 定义为“是一种应用钻井工艺,用于精确控制整个井眼的环空压力分布,其目的是确定井下压力窗口,并根据压力窗口控制环空压力分布。” 控制压力钻井(MP D )和欠平衡钻井(UBD )有着类似之处,许多UBD 设备同样适用于MP D 作业,且M P D 发展初期主要依靠UBD 理论和设备,其实这两种工艺从应用目的、设备配置、工艺方法与地质工程效果等方面均有一定区别。 UBD 钻井主要解决储层伤害问题,提高油气采收率;而M P D 则是一种解决钻井复杂问题的作业方法,M P D 是为了解决窄安全密度窗口带来的井漏、井塌、卡钻、井涌等井下复杂问题,采用MP D 比较经济而有效,因作业时采用的是闭式压力控制系统,更适合于控制井涌,通过动态压力控制或自动节流控制,可以快速控制地层流体侵入井内,安全性高。 UBD 和MP D 所需设备存在一定区别。大多数情况下,UBD 设备可用于M P D,而为M P D 所设计的分离设备的处理能力较小,但其他配套设备更为复杂。UBD 钻井中所采用的辅助流动管线、储备罐及地质取样设备在MP D 钻井中不需要,MP D 还需增加密闭循环系统、CCS 、举升泵等,以精确控制井底压力。 通过UBD 能够获得地层地质特征参数与综合地质分析;而MP D 是将地层流体压制在地层中,因此对产层的识别以及岩石物性不能直接进行评估,但可通过随钻测井(L WD )和随钻测量(MWD )仪进行储层评估。 (川庆钻探公司钻采院 朱丽华)?631? 钻 采 工 艺 DR I L L I N G &PRODUCTI O N TECHNOLOGY 2008年9月Sep.2008
国内外欠平衡钻井工艺技术现状
文章编号:1004—5716(2000)02—0072—03中图分类号:T E249 文献标识码:A 国内外欠平衡钻井工艺技术现状 陈会年 张国龙 梁何生 (新星石油公司石油钻井研究所 德州 253005) 摘 要 欠平衡钻井最显著特点是可以防止地层污染从而提高油气井产量,同时在钻井工程方面它能有效地防止钻遇低压地层时的泥浆漏失和压差卡钻事故的发生,降低油气田的勘探开发成本。现综述国内外欠平衡钻井工艺技术的发展状况、技术水平与应用概况,重点介绍欠平衡钻井的关键技术、特殊工具及钻井工艺要求。这对国内进一步开展欠平衡钻井技术工作具有一定的借鉴之处。 关键词 欠平衡钻井 旋转防喷器 井探 低压油气藏 欠平衡钻井技术就是在钻井过程中,利用自然条件和人工手段在可以控制的条件下使钻井流体的循环液柱压力低于所钻地层的孔隙压力,以实现所谓的“边喷边钻”,该种钻井工艺技术叫欠平衡钻井。 欠平衡钻井技术产生于20世纪30年代,20世纪80年代在美国、加拿大等国兴起,并于20世纪90年代在世界石油工业中得到迅速发展,特别是最近几年在北美和加拿大等地区得到了较为广泛的应用。例如,1991年加拿大欠平衡钻井技术打井30口, 1993年用欠平衡钻井技术打井120口,1994年和1995年分别用欠平衡钻井230和330口。1996年美国用欠平衡钻井数占全美钻井数的10%,1997年用欠平衡钻井数占总钻井数的15%。据最新的信息资料统计,目前已有20多个国家和地区应用欠平衡钻井技术施工了4000多口井,其中有直井和水平井,还有不少是含有H2S的井。欠平衡钻井技术在国外已经很成熟,各大石油公司已作为常规钻井技术来开发一些衰竭、低渗、易漏油藏。据国外一些公司预测,到2000年美国、加拿大欠平衡钻井数将占钻井总数的30%。 国内早在20世纪50年代,四川油田就开始运用欠平衡钻井工艺技术,实现了边喷边钻的先例。20世纪80年代初,新疆石油管理局率先开发应用了欠平衡钻井工艺技术,1984年9月在红29井进行了一口泡沫钻井,随后相继开展了空气雾化钻井、充气泥浆钻井工艺技术的研究。并在克拉玛依、长庆、玉门、安塞、吐哈等油田进行了试验。由于井控设备及一些关键技术的研究均未达到现场生产的要求而未推广应用。在“九五”期间国内继续对欠平衡钻井技术进行研究攻关,1997年度共完成9口井,全部获得成功。其中四川、新疆分别完成3口;中原、长庆、塔里木各完成2口。 1 欠平衡钻井技术的优点 欠平衡钻井技术之所以在世界石油工业上得以迅速发展,因为欠平衡钻井技术能很好地克服钻井作业过程中的难题和避免一些复杂情况的发生,能有效地降低油气田的勘探开发成本。其具有以下几方面的优点: 1.1 减轻地层伤害,提高油井产能 在欠平衡钻井过程中,井内循环系统中流体的液柱压力低于储层孔隙压力,有效地减轻或避免了钻井液和完井液中的固相颗粒及水敏性物质侵入储层,从而减轻地层污染,明显地提高了油井产能,这一优势在水平井中表现得最为突出,这是因为水平段钻井、完井及测试所需要的时间长,相应储层与钻井液、完井液接触时间也长,地层损害的可能性高,损害程度也严重很多,从而降低了水平井的产能,使水平井的优势不能充分体现。在水平井中,如果合理运用欠平衡钻井工艺技术,不但可以避免了地层伤害,甚至可以避免难度大、成本高的增产作业。 1.2 避免复杂事故发生,提高钻井速度,降低钻井成本 欠平衡钻井过程中由于钻头端面上液柱压力减小,正在被钻的岩石更容易破碎,另外低密度的循环液体也有助于减小“压持作用”,使钻头继续切削新岩石而不是重复碾压已破碎的岩屑。能有效提高机械钻速,延长钻头的使用寿命,并可以避免复杂情况的发生,如井漏、压差卡钻等事故,从而提高钻井效率、降低钻井成本。另外运用这项技术还可以降低完井成本和提前生产油气。 1.3 实时发现地质异常情况和评价油藏 在进行欠平衡钻井过程中,实时采集和分析数据有助于工程和地质人员及时发现地质异常情况,避免复杂情况的发生;通过监测产生出的流体,可以及时发现油气显示,实时评价油藏,有助于油藏专家更准确地描述油藏,优化开发方案,提高开发效益。 2 所需的特殊设备 2.1 防喷器组 目前,国内外在欠平衡钻井作业中,防喷器组一般由两个闸板防喷器和一个环形防喷器和一个旋转防喷器组成,其结构是双闸板防器的下面安装一组附加的单闸板防喷器,节流和压井管汇安装在双闸板防喷器和单闸板防喷器之间。 2.2 旋转防喷器 其作用是密封方钻杆或钻杆并提供安全有效的压力控制,同时具有将井眼返出流体导离井口的功能。到目前为止,国内使用的旋转防喷器大多数从美国引进,其型号有W illiam s9000型和W illiam s7000型,其中以W illiam s7000型为主。这两种型号的防喷器其密封性能可靠,承压能力高。目前国内只有少数几个厂家生产低压旋转防喷器,还没有高压旋转防喷器问世,而且旋转防喷器产品单一,密封性能不可靠,因此生产和应用数量也较少。 2.3 密闭循环系统 欠平衡钻井都需配备体外密闭循环系统。密闭循环系统主要由旋转防喷器、高压节流管汇、四相分离器、储油罐和点火装置等组成。一般返出的钻井液通过旋转防喷器下面的出口经过高架管线流向振动筛,进行正常循环。当油气侵入严重并发生井涌时,关闭高架管线出口端的控制闸门,使带有油气的钻井液通过节流管汇流向密闭循环系统。气体从分离器出来后,到达装有自动点火系统和火焰扩散系统的天然气点火装置。原油被分离后存储在井 总第63期2000年第2期 西部探矿工程 W EST_CH I NA EXPLORA T I ON EN G I N EER I N G series N o.63 M ar2000