欠平衡完井基礎(chǔ)技術(shù)基本簡(jiǎn)介

欠平衡鉆井技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)90年代以來(lái)國(guó)內(nèi)外欠平衡鉆井技術(shù)的發(fā)展方向和趨勢(shì) 欠平衡鉆井技術(shù)是90年代在國(guó)際上成熟并迅速發(fā)展的一項(xiàng)鉆井新技術(shù)(圖3-1)。欠平衡鉆井又分為:氣體鉆井、霧化鉆井、泡沫鉆井、充氣鉆井、淡水或鹵水鉆井液鉆井、常規(guī)鉆井液鉆井和泥漿帽鉆井。在美國(guó)，欠平衡鉆井技術(shù)被稱(chēng)為上游石油工業(yè)新技術(shù)，已經(jīng)成為鉆井技術(shù)發(fā)展熱點(diǎn)，并越來(lái)越多地與水平井、多分支井及小井眼鉆井技術(shù)相結(jié)合。國(guó)外欠平衡鉆井技術(shù)主要集中在井控、鉆井液、程序設(shè)計(jì)、特殊工具等方面

圖3-1 世界采用欠平衡鉆井技術(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)的預(yù)測(cè)

自80年代以來(lái)，由于研制成旋轉(zhuǎn)防噴頭、空氣鉆井馬達(dá)等設(shè)備，又研究出各種往井筒中注氮的方法，使欠平衡鉆井工藝達(dá)到了大規(guī)模投入工業(yè)使用的程度，并呈現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng)的勢(shì)頭。其原因主要是人們對(duì)減輕地層傷害越來(lái)越關(guān)注，而且欠平衡鉆井有可能提高鉆速和減少衰竭油藏中的井漏問(wèn)題。目前在國(guó)外該項(xiàng)技術(shù)已成為一種成熟的鉆井工藝。一些油公司曾報(bào)道，與常規(guī)方法鉆水平井相比，運(yùn)用欠平衡鉆井技術(shù)使水平井產(chǎn)量提高了10倍。

目前欠平衡鉆井系列分為:①氣體鉆井，包括空氣、天然氣和氮?dú)忏@井，密度適用范圍0~0.02g/cm³;②霧化鉆井，密度適用范圍0.02~0.07g/cm³;③泡沫鉆井液鉆井，包括穩(wěn)定和不穩(wěn)定泡沫鉆井，密度適用范圍O.07~0.60g/cm³;④充氣鉆井液鉆井，包括通過(guò)立管注氣和井下注氣兩種方式。井下注氣技術(shù)是通過(guò)寄生管、同心管、鉆柱和連續(xù)油管等在鉆進(jìn)的同時(shí)往井下的鉆井液中注空氣、天然氣、氮?dú)?。其密度適用范圍為0.7~O.9g/cm³，是應(yīng)用廣泛的一種欠平衡鉆井方法;⑤水或鹵水鉆井液鉆井，密度適用范圍1~1.30g/cm³;⑥油包水或水包油鉆井液鉆井，密度適用范圍為0.8~1.02g/cm³;⑦常規(guī)鉆井液鉆井(采用密度減輕劑)，密度適用范圍大于O.9g/cm³;⑧泥漿帽鉆井，國(guó)外稱(chēng)之為浮動(dòng)泥漿鉆井，用于鉆地層較深的高壓裂縫層或高含硫化氫的氣層。欠平衡鉆井技術(shù)按工藝分類(lèi)可分為兩種:流鉆(flow drilling)是指使用普通鉆井液的欠平衡鉆井;人工誘導(dǎo)欠平衡鉆井是指由于地層壓力太低，必須采用特殊的鉆井液和工藝才能建立欠平衡。

現(xiàn)在已有20多個(gè)國(guó)家應(yīng)用欠平衡技術(shù)鉆井，技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家包括美國(guó)、加拿大、英國(guó)、阿根廷、墨西哥等國(guó)。這些欠平衡技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家，創(chuàng)造欠平衡條件采用的常用技術(shù)有:邊噴邊鉆;泥漿帽鉆井;立管氣體注入;環(huán)空氣體注人;連續(xù)油管鉆井。水、地層水、海水、淀粉水、柴油、原油都曾用做欠平衡鉆井的循環(huán)工作介質(zhì)。散裝或膜濾氮?dú)?、工業(yè)廢氣、空氣、氮?dú)夂涂諝獾幕旌蠚狻⑻烊粴夂涂招牟Ａ蚨甲鳛闇p輕劑或發(fā)泡劑。

欠平衡鉆井作業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)包括產(chǎn)生和保持欠平衡條件(有自然和人工誘導(dǎo)兩種基本方法)、井控技術(shù)、產(chǎn)出流體的地面處理和電磁隨鉆測(cè)量技術(shù)等。近年來(lái)，欠平衡鉆井技術(shù)的進(jìn)展主要集中在井控、鉆井液、程序設(shè)計(jì)、特殊工具等方面。國(guó)外目前已經(jīng)成熟運(yùn)用新一代欠平衡鉆井技術(shù)，即在鉆進(jìn)、接單根、換鉆頭、起下鉆等全部作業(yè)過(guò)程中始終保持井下循環(huán)系統(tǒng)中流體的靜水壓力小于目標(biāo)油氣層壓力，同時(shí)欠平衡鉆井技術(shù)也越來(lái)越多地與水平井多分支井及小井眼鉆井技術(shù)相結(jié)合，有效開(kāi)發(fā)了一些新老油田，其應(yīng)用范圍日益廣泛，美國(guó)已將其列為21世紀(jì)急需的鉆井技術(shù)。

國(guó)內(nèi)欠平衡鉆井技術(shù)近年來(lái)發(fā)展較快。國(guó)內(nèi)采用該項(xiàng)技術(shù)完成60余口井，所用設(shè)備主要以引進(jìn)為主。新疆、中原、大港、勝利等油田引進(jìn)了一批設(shè)備，鉆成了一批欠平衡井，具有了一定的經(jīng)驗(yàn)。"九五"期間大港油田針對(duì)前第三系深層勘探進(jìn)行了欠平衡鉆井完井技術(shù)綜合研究，在千米橋潛山和烏馬營(yíng)潛山采用低密度無(wú)固相鉆井液體系實(shí)施了欠平衡鉆井工藝技術(shù)，完井采用射孔完成，成功的發(fā)現(xiàn)了千米橋潛山億噸級(jí)的凝析油氣田，揭示了烏馬營(yíng)潛山儲(chǔ)油氣藏特征。截止到目前，大港油田已經(jīng)先后引進(jìn)了三套主要欠平衡裝置，成立了專(zhuān)業(yè)化技術(shù)服務(wù)隊(duì)伍，從設(shè)備和經(jīng)驗(yàn)上都具有了很好的基礎(chǔ)。在以液體為介質(zhì)進(jìn)行欠平衡鉆井施工上，從設(shè)計(jì)及施工人員的水平、欠平衡裝備、現(xiàn)場(chǎng)施工中井口回壓控制等技術(shù)上都取得了一定的成功經(jīng)驗(yàn)，在國(guó)內(nèi)產(chǎn)生了良好的影響。

隨著國(guó)內(nèi)欠平衡技術(shù)認(rèn)識(shí)的不斷加深，該技術(shù)開(kāi)始逐漸被應(yīng)用于老油田的開(kāi)發(fā)，今后欠平衡技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用范圍將逐漸擴(kuò)大，設(shè)備配套國(guó)產(chǎn)化的進(jìn)程將逐漸加快，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程欠平衡將成為今后國(guó)內(nèi)各油田發(fā)展的目標(biāo)。) r" A3 ]0 x2 m& b+ ~- Z t

欠平衡鉆井技術(shù)發(fā)展有如下幾個(gè)關(guān)鍵方向:鉆井模型分析;更有效的鉆井液;更有效的井底導(dǎo)向系統(tǒng)與馬達(dá);有利于新的鉆井液的井控與地面分離系統(tǒng);集成化趨勢(shì)。

未來(lái)欠平衡鉆井技術(shù)將進(jìn)一步朝安全、簡(jiǎn)便和適用的方向發(fā)展。這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于保護(hù)油層和提高鉆井速度具有重要意義，將廣泛用于低壓低滲油田和老油田。

國(guó)外主要鉆井技術(shù)發(fā)展應(yīng)用情況

國(guó)外已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全過(guò)程的欠平衡鉆井、完井。

(1)欠平衡鉆井井控

'欠平衡作業(yè)中的井控可以通過(guò)鉆井液的流變性、循環(huán)控制裝備、節(jié)流器及地面分離系統(tǒng)來(lái)共同完成，最新的改進(jìn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

①額定5000 lb/in²靜壓力的旋轉(zhuǎn)控制接頭;

②完善的卸扣橡膠設(shè)計(jì)和組成;

③5000 lb/in²地面分離裝置

④自動(dòng)節(jié)流體系;

⑤能應(yīng)付大量產(chǎn)出液、鉆屑和鉆井液的地面分離系統(tǒng)

在加拿大，普遍采用能處理多達(dá)20X100000ft³/d氣體的密閉環(huán)型分離體系(敞開(kāi)環(huán)型體系經(jīng)常用于其他場(chǎng)合)。雙密封元件環(huán)空分流器及其控制系統(tǒng)已應(yīng)用于欠平衡鉆井中，旋轉(zhuǎn)式井口控制裝置是一種可以進(jìn)行欠平衡鉆井的特殊設(shè)備，工作壓力達(dá)到了2000 lb/in²，目前4部鉆機(jī)中就有一臺(tái)鉆機(jī)采用旋轉(zhuǎn)密封裝置。Shaffer公司研制的隨鉆壓力控制裝置將球面旋轉(zhuǎn)防噴器與液壓和電子儀器控制結(jié)合在一起，為欠平衡鉆井提供了實(shí)際的裝置。