欠平衡鑽井技術論文
欠平衡鑽井是指鑽井過程中鑽井液液柱壓力低於地層孔隙壓力，允許地層流體流入井眼、迴圈出並在地面得到有效控制的一種鑽井方式。小編整理了，歡迎閱讀!
篇一
欠平衡鑽井技術淺析
【摘 要】本文主要對欠平衡鑽井技術進行論述。
【關鍵詞】欠平衡;鑽井技術
1.欠平衡鑽井的含義
欠平衡鑽井是指鑽井過程中鑽井液液柱壓力低於地層孔隙壓力，允許地層流體流入井眼、迴圈出並在地面得到有效控制的一種鑽井方式。欠平衡鑽井具有能提高硬地層的機械鑽速，減少迴圈漏失和壓差卡鑽等優點，從而獲得發展。推動欠平衡鑽井技術的發展，其主要原因是減少和防止水平井鑽井中鑽井液對地層的損害。
隨著欠平衡鑽井技術進一步成熟及井控裝置的發展***承受高壓的旋轉防噴器引入油田後***，又發展了用液體鑽井液***清水、鹽水、油基、水基鑽井液***對高壓地層進行欠平衡鑽井的技術，如Flow Drilling***國內譯為邊噴邊鑽***、鑽井液帽鑽井、不壓井鑽井等技術。
2.欠平衡鑽井的分類
根據油氣藏型別、地層壓力以及採用的鑽井液密度的不同，欠平衡鑽井技術有以下兩種分類方法：
2.1按工藝方法分類
自然欠平衡鑽井：是指以普通鑽井液為迴圈介質的欠平衡鑽井。
人工誘導的欠平衡鑽井：是指由於地層壓力太低，必須採用特殊的鑽井液和工藝才能建立欠平衡的鑽井。
人工誘導的欠平衡鑽井有以下六種系列：
***1***氣體鑽井：包括空氣、天然氣、廢氣和氮氣鑽井，密度適用範圍0～0.02g/cm3。
***2***霧化鑽井：密度適用範圍0.02～0.07g/cm3。氣體體積為混合物的96%～99.9%，常規的霧化鑽井液含液量少於2.5%。
***3***泡沫鑽井液鑽井：包括穩定和不穩定泡沫鑽井，密度適用範圍0.07～0.60g/cm3。井口加回壓時可達到0.8g/cm3以上，氣體體積為混合物體積的55%～97.5%。
***4***充氣鑽井液鑽井：包括通過立管注氣和井下注氣兩種方式。井下注氣技術是通過寄生管、同心管、鑽柱和連續油管等在鑽進的同時往井下的鑽井液中注空氣、天然氣、氮氣。其密度適用範圍為0.7～1.0g/cm3，是應用廣泛的一種欠平衡鑽井方法。氣體體積低於混合物體積的55%。
***5***液體欠平衡鑽井：
a.油包水或水包油鑽井液鑽井。密度適用範圍為0.8～1.02g/cm3。
b.水或滷水鑽井液鑽井。密度適用範圍1～1.30g/cm3。
c.常規鑽井液鑽井。密度適用範圍大於1.10g/cm3。
d.採用密度減輕劑鑽井液鑽井技術，密度適用範圍大於0.9g/cm3。
***6***泥漿帽鑽井：國外稱之為浮動泥漿鑽井，用於鑽地層較深的高壓裂縫層或高含硫化氫的氣層，是另類欠平衡鑽井技術。
2.2按用途和風險程度分類
為了簡單明瞭地對採用的欠平衡鑽井技術進行分類，IADC制定了一個具有三部分內容的分類系統。
各級風險等級說明如下：
0級―只提高鑽井作業效率。
1級―井內流體依靠自身的能量不能流到地面。井眼穩定並且從安全形度來說屬低階危險情況。
2級―井內流體依靠自身的能量可以流到地面，但利用常規壓井方法可以有效制止，並且在裝置嚴重失效的情況下也只產生有限的後果。
3級―地熱和非碳氫化合物開採。最大關井壓力低於旋轉控制頭等作業裝置的額定工作壓力;裝置嚴重失效會產生直接嚴重後果。
4級―油氣開採。最大關井壓力低於旋轉控制頭等作業裝置的額定壓力，裝置嚴重失效會產生直接嚴重後果。
5級―最大設計地面壓力超過欠平衡鑽井作業裝置的額定壓力，但低於防噴器組的額定工作壓力。
3.欠平衡鑽井技術的優點
欠平衡鑽井技術已經歷了幾十年的發展，但人們對欠平衡鑽井的優點是逐漸認識的，早期，人們只認識到欠平衡鑽井能提高硬地層的機械鑽速，減少井漏及壓差卡鑽，而現在已進一步認識到，欠平衡鑽井還能減少地層損害，提高產量，及時發現油氣井地層等眾多優點，這些均到現場證實。欠平衡鑽井能提高鑽井的機械鑽速，增加鑽頭使用壽命，可防止壓差卡鑽和減少井眼迴圈漏失同時能夠減少地層損害。
正由於欠平衡鑽井技術的應用，特別是在水平井中的應用，可減少或消除鑽井時的地層損害，增加油氣產量。國內外鑽井實踐表明，與常規鑽井技術對比，欠平衡及氣體鑽井技術具有提高鑽井速度、保護儲層、提高油氣產量和採收率、減少或避免井漏等方面的優勢。大慶鑽井試驗表明，欠平衡鑽井鑽速是常規鑽井的4～5倍。欠平衡鑽井技術包括液體欠平衡鑽井和氣體欠平衡鑽井技術，而目前主流是空氣欠平衡鑽井，就是在鑽井過程中，以純空氣作為鑽井液，用空氣壓縮機將空氣泵入水龍頭、鑽桿頂部，沿鑽柱到鑽頭，然後沿環空返到地面。該技術可用於加快鑽速，發現和保護氣層，並能夠解決長井段井漏等問題。同時可提高深井上部地層的機械鑽速，縮短鑽井週期，降低綜合成本。
4.實施欠平衡鑽井的條件
很多不同技術能確保達到預期的欠平衡條件，目前，主要的方法是控制用於迴圈的鑽井液的密度，使鑽井液在井筒內形成的靜液液柱壓力低於地層孔隙壓力，而鑽井液可以是單獨的氣相或液相，也可以是氣液兩相混合。氣相和氣液兩相鑽井液可人工誘導產生欠平衡條件，而液相鑽井液可利用地層較大的壓力而自然形成欠平衡條件。
氣態鑽井液，在欠平衡鑽井技術中，最簡單最早的欠平衡鑽井技術是採用乾燥空氣作為鑽井液。後來選用天氣然作為鑽井液。當在產氣區鑽井或接近天然氣管線的區域使用天然氣鑽井，成本是較低的。另一種選擇的氣體是用惰性氮氣代替空氣作為迴圈介質。氮氣可以是液氮，或在現場用中空纖維膜制氮裝備生產的氮氣。現場制氮這種方法，目前國外普遍採用。
兩相鑽井液，從單一的氣相和單一的液體的所液兩相的混合就可獲得任一所期望得到的鑽井液密度。氣體和液體的混合物，有時也稱為輕質鑽井液***低密度鑽井液***，按氣相和液相的結構及相對體積數，輕質鑽井液又分為霧、泡沫和充氣鑽井液，在通常的壓力和溫度情況下，它們的結構及效能取決了氣相和液相的相對體積分數。不同的鑽井液具有不同的密度。
液態鑽井液，當地層孔隙壓力通常超過同一深度的淡水或鹽水靜液壓力時，使用常規液鑽井液，控制鑽井液的密度就可利用地層壓力自然形成欠平衡條件。欠平衡鑽井所用的地面常規裝備有：氮或壓縮氣供應裝置、容 積小且壓力大的注液泵、液-氣混合管匯、節流管匯、鑽屑或鑽井液取樣器、化學劑注射泵、採油分離系統和自動燃燒氣體系統，國外目前比較先進的專用裝備系統主要有：高壓旋轉分流器-防噴器系統、液流導向系統、地面分離系統、隔水管帽***Riser Cap***旋轉防噴器系統、實用隔水管***Virtual Riser***裝置、地面資料採集系統。
5.國內欠平衡鑽井技術的發展
中國欠平衡鑽井技術自進入21世紀以來發展較快。到2006年末，已採用該項技術完成60餘口井，所用裝置主要以引進為主。國內油田已經先後引進了主要欠平衡裝置，成立了專業化技術服務隊伍，從裝置和經驗上都具有了很好的基礎。在以液體為介質進行欠平衡鑽井施工上，從設計及施工人員的水平、欠平衡裝備、現場施工中井口回壓控制等技術上都取得了一定的成功經驗，在中國國內產生了良好的影響。
雖然國內對欠平衡鑽井技術已進行了一些理論上的研究，並已取得一些研究成果，但是，研究的範圍較窄，過去的研究工作，主要放在自然形成欠平衡條件下的邊噴邊鑽技術上，其它方式的欠平衡鑽井技術，如使用空氣、氮氣、泡沫、充氣鑽井液進行欠平衡鑽井，還很少涉及到，或者還沒有深入地涉及到，所以需擴大研究欠平衡鑽井技術內容，如：進一步研究欠平衡鑽井工藝技術、進行欠平衡鑽井數值模擬研究、擴大欠平衡鑽井的適用範圍、重視欠平衡鑽井技術的選擇和正確的設計、增大欠平衡鑽井井數，以提高欠平衡鑽井的規模效益等方面的研究。
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