欠平衡钻井理论模型及应用

以多相瞬变流理论为基础,结合欠平衡钻井基本原理,建立了一套欠平衡钻井理论模型。模型对由油、气、水、钻井液和钻屑构成的井简内气—液—固多相流动体系,以及油气相态性质、地层渗流特性和不同工况状态等因素进行了系统描述。通过应用有限差分法求解理论模型,利用数值模拟方法对欠平衡钻进过程进行了系统的计算模拟和分析。研究表明:欠平衡钻井是一个复杂的动态过程,其实际控制规律完全取决于具体的钻井条件和相应的工况状态。文中所建理论模型可有效地用于复杂条件下的欠平衡钻井问题研究、分析和设计,对指导实施欠平衡钻井以及井筒内多相流动问题研究具有现实盆义。     

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欠平衡钻井由于有利于发现和保护油气层、提高钻速、降低成本,减少井漏及压差卡钻等复杂情况,而受到人们的高度重视。在已知的三种欠平衡钻井液体中,泡沫流体由于比空气钻井更安全,比雾化钻井液或纯气体钻井所需的设备功率更低,净化井眼能力更强,因而越来越广泛地应用于欠平衡钻井中。利用泡沫流体进行欠平衡钻井,是一种较安全的钻井技术,文章介绍了泡沫流体的组成、性能、特点及作用,分析了泡沫流体钻井中常见问题并提出了一些建议。     

黏弹性钻井液体系取代欠平衡钻井在大裂缝石灰岩储层中的应用

在委内瑞拉南部的Borburata油田所钻的储层是低丰度碳酸岩储层,所用钻井液是委内瑞拉国家石油公司研发的新型黏弹性钻井液.该石灰石储层具有非常低的孔隙压力,储层特点是溶洞和微裂缝.在以前应用常规钻井液时,发生了非常严重的钻井液漏失现象,为了避免钻井液漏失,最好的办法是欠平衡钻井.然而相对于常规的钻井方式,欠平衡钻井不但费用高,而且比较复杂,具有较高的风险.为了寻找一种取代欠平衡钻井的方法,研究设计了一种水基黏弹性钻井液体系,它可在过平衡和温度非常高的不利环境下避免钻井液的漏失,且所钻的储层存在溶洞和微裂缝.这种钻井液拥有非常好的漏失控制性.然而,在该区块极端复杂的储层条件下,这种钻井液仍解决不了滤失问题.一种新的特殊钻井液配方就是针对极端复杂的储层条件而研制的,对这种钻井液进行了实验测试和现场评估.结果表明不需欠平衡钻井就可以控制钻井液滤失,包括钻进复杂储层.钻相同的储层时,与先前的钻井相比,可以大大节约成本.     

南堡深层潜山水平井欠平衡钻井技术研究与实践

南堡潜山油气成藏条件复杂、纵横向非均质性强,为有效地提高裂缝钻遇率和实现经济开发,研究应用了水平井欠平衡钻井技术。针对油层埋藏深、井温高、气油比高、安全密度窗口窄、易漏易涌、安全钻进风险大等难点,通过研究抗高温水包油钻井液体系、气油比对欠平衡工艺影响,监测随钻地层压力与评价储层,设计欠平衡与控压钻进参数,分析南堡潜山钻进过程动静温度变化规律及潜山裂缝钻遇时的各项异常特性规律,形成了一套适合于南堡深层高温潜山水平井欠平衡钻井配套技术。应用结果表明,该技术有效地实现了南堡深层高温潜山安全钻进和经济高效开发,对同类油气藏的钻井施工提供了借鉴。     

欠平衡/气体钻井设计与分析软件

国内开发的一些欠平衡钻井软件不能同时满足欠平衡钻井众多工况的综合设计和实时监测的需求,为此开发了欠平衡/气体钻井设计及分析软件。软件包括气体欠平衡、雾化欠平衡、泡沫欠平衡、充气欠平衡、液相欠平衡以及钻井知识库系统、模型对比、钻井方式选择、钻井方式转换、完井方式选择、设备选择、钻井液帽钻井、全过程钻井和动态模拟等功能模块,可以对多种欠平衡钻井方式进行钻前设计、随钻实时监控和完钻事后分析等全过程欠平衡钻井设计与监测,从钻前设计、钻中监控、钻后分析3个方面满足欠平衡钻井设计与施工的需要。现场应用结果表明,欠平衡/气体钻井设计及分析软件优选了欠平衡钻井水力参数计算模型,简化并修正了精度较高、可行性较好的模型,可对环空、钻柱的水力参数进行分段计算,与其他欠平衡钻井软件相比,更适合工程实际应用。     

胜利油田高油气比地层欠平衡钻井技术

高油气比地层由于其气量较高,溢流激烈程度较高,欠平衡钻井的井控难度较大。胜利油田在渤深6区块的高油气比潜山油藏进行了十几口井的欠平衡钻井施工,通过对高油气比储层溢流特点以及施工中出现问题的分析,制定了一些有效的欠平衡钻井井控措施,并形成了一套适合高油气比储层的欠平衡钻井技术。防止油气在井底积聚,避免连续气枉的形成,是高油气比地层欠平衡钻井成功的关键;确定合理的钻井液密度,可实现无需节流控制;在地面处理系统中必须安装一个U形管,可增加液气分离器的水封高度,防止气体从液气分离器排液口间歇喷出。     

欠平衡钻井随钻储层监测评价技术研究

通过对储层欠平衡钻井过程中流体、压力及各项钻井参数的随钻监测和实时解释评价,可以实时获得储层的多项特征参数并综合判断井筒工况条件.为此,首先研究了储层欠平衡钻井随钻监测原理及流体、压力、钻井参数和钻井液监测的系统组成,然后研究了井筒压力、地层压力、储层产能、井筒欠平衡状况评价的基本原理和方法,最后探讨了该项技术在欠平衡钻MRC井、欠平衡钻井安全监测与风险控制,及欠平衡钻井随钻完井决策等方面的应用.研究结果表明,欠平衡钻井随钻储层监测评价技术有助于准确快速识别评价产层、判断欠平衡钻井条件和井下复杂,提高欠平衡钻井工艺水平和综合效益,具有良好的应用前景.     

川西北白浅29井实施欠平衡钻井的认识

文中介绍了川西浅气层钻白浅２９井实施欠平衡钻进的方法,认识到欠平衡钻井具有发现油气层,减少对油气层伤害,提高钻速,避免漏失,减少粘附卡钻等优点,在川西浅气层勘探开发中有广阔的前景。同时也分析了欠平衡钻井应注意地层是否适合,钻井液的选择及安全问题。     

钻井液密度随钻调整技术在曹妃甸M构造潜山地层中的应用

曹妃甸M构造潜山地层在钻井过程中一般采用欠平衡方式钻进,导致钻探过程中溢流情况频发,对井控安全造成了巨大的威胁。为了在欠平衡钻井条件下精确指导钻井液密度调整,通过分析潜山地层气测录井响应特征,形成了一种基于气测参数的钻井液密度随钻调整方法,同时从统计学角度出发,提出井底压差与气测参数的相关性关系,建立了曹妃甸M构造钻井液密度调整模型,实现了在钻进过程中对钻井液密度及时、精确调整。该技术在曹妃甸M构造应用效果显著,有效防止了溢流情况的发生,确保了钻井施工安全。     

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文章分析了国内外的石油工业勘探开发形势,得出欠平衡钻井是适应新形势下的钻井技术;阐述了实现欠平衡钻井的各种手段,讨论了欠平衡钻井技术的特点与自身的技术优势,认识到欠平衡钻井具有减少地层伤害,提高钻速,避免漏失,减少卡钻等优点,有着广阔的应用前景。总结了国内外欠平衡钻井的应用现状,结果认为其效果是显著的,能降低钻井成本和适应特殊油气藏开发的需要。同时,例举了国内外成功使用欠平衡钻井的实例。文章还分析了欠平衡钻井的水平与不足,指出开展欠平衡钻井应注意地层是否适合,钻井液基液的选择以及安全等问题     

用于全过程欠平衡钻井施工的井下封井器

针对常规的欠平衡钻井工艺不能解决起下钻、完井等作业过程中井底欠平衡压差的连续保持,无法实施全过程的欠平衡作业问题,研制了可用于全过程欠平衡钻井作业的井下控制工具——井下封井器。室内试验与现场应用情况表明(1)采用井下封井器实现了全过程的欠平衡钻井,显著提高了欠平衡钻井工艺水平和作业水平,起下钻过程中不需预先加入重钻井液,因此可有效地保护和发现油气层;(2)井下封井器与使用不压井强行起下钻设备相比,大大减少钻井作业时间,其适应性和使用性能更好,完全可以取代不压井强行起下钻设备。     

欠平衡钻井技术在超高压地层中的研究与应用

川东地区高陡北斜构造地质情况复杂，井下压力异常。川东某井在嘉二＾２钻遇异常高压气层，通过对钻井液密度与气测全烃值和钻井液静止时间相互关系的研究，利用密度、全烃值、钻井液静止时间的相互控制关系，进行欠平衡钻井和起下钻井和起下钻作业，保证了井下安全，取得了显著效果。     

氮气欠平衡钻井技术

<正>欠平衡钻井是为了适应复杂、中后期老油田而出现的一项钻井新技术,是现代钻井研究的重点和发展方向之一。国内外关于欠平衡钻井的定义有很多说法,都反映了井筒内压力与地层孔隙压力之间的关系。我国几个实施过欠平衡钻井的油田专家则认为,在钻井过程中钻井液柱压力低于地层压力,使产层的流体有控制地进入井筒并将其循环到地面,这一钻井技术称为欠平衡钻井。根据施工工艺分类,可分为液体欠平衡钻     

欠平衡钻井条件下气体采集与解释评价

从欠平衡钻井的工艺原理和施工流程角度出发,阐述了欠平衡钻井对气测录井的影响。对比实验结果表明,在欠平衡钻井条件下,从振动筛脱出的气体不仅可以反映地下气层的组分特征,而且有利于实时录井分析和解释评价。结合YS1井资料,提出了利用钻时判别储集层物性,以气测值、气体流量的变化来衡量地层含气量的高低,参考套管压力、立管压力和钻井液参数的变化并观察钻井液槽面变化及火炬的燃烧情况,来综合识别和评价气层的方法。该方法经测试验证是有效的。     

欠平衡钻井液气分离器的研制与应用

欠平衡钻井技术有利于防止钻井液漏失、能及时发现和保护油气层 ,并能提高机械钻速等。但由于欠平衡装备价格昂贵、制约了这一技术的发展。鉴于这种状况 ,自行研制了一台适应欠平衡钻井施工的重力型液气分离器。这种分离器的关键参数是单位时间内能够分离液体与气体的体积 ,将液气分离量主腔容积、承受内压强度和钻井液最大处理量分别设计为 8m3、1 2MPa和 2 70m3/h ,气体最大处理量设计为 1540 0m3/h。经模拟试验和现场应用情况表明 ,研制的液气分离器脱气效果良好 ,能满足欠平衡钻井需要。     

欠平衡钻井技术新进展

欠平衡钻井是指在设计条件下 ,钻井液液柱静压头对井底所施加的压力低于要钻地层的压力时所进行的钻井作业。欠平衡钻井包括泡沫钻井、低密度钻井液钻井和注气欠平衡钻井等多种钻井方式。欠平衡钻井技术可减轻地层损害 ,提高机械钻速 ,克服漏失和卡钻 ,是开发枯竭油层的一种好方法。近年来 ,欠平衡钻井的设备已经系统化 ,使欠平衡钻井作业趋于标准化 ;为解决欠平衡钻井日益突出的腐蚀问题 ,目前已经开发出 3类经济可行的防腐方法 :非化学方法、化学方法和非欠平衡方法 ;原来只能在直井和水平井中应用的欠平衡钻井技术 ,现已在多分支井钻井中…     

一种适用于欠平衡钻井的充气泡沫钻井液

欠平衡钻井技术的关键是控制钻井液密度．使井内液柱压力小于储层孔隙压力。介绍了一种适用于欠平衡钻井的充气泡沫低密度钻井液。该充气泡沫钻井液在固体矿产勘探和热气田开采等方面取得了较好的应用效果。这种钻井液为气、液、固三相体系．泡沫剂选用DF-l,稳泡剂为一般的有机高分子聚合物。根据欠平衡钻井要求。通过对粘土、聚合物和泡沫剂的加量进行正交试验,优选出了若干组充气泡沫钻井液配方。应用表明,该充气泡沫钻井液泡沫稳定、密度低、液柱压力小、流变性好、携带岩屑能力强,有一定的抑制地层粘土矿物膨胀分散的能力和抗高温抗污染能力,可以作为欠平衡钻井介质进行试验应用。     

气液两相流循环温度和压力预测耦合模型

为保证欠平衡钻井安全钻进,需要给欠平衡钻井设计提供井筒温度和压力分布等基础数据。基于气液两相流钻井液循环时的流动特征和井筒与地层的传热机理,建立了适用于欠平衡钻井预测气液两相流钻井液循环温度和压力的耦合模型,给出了模型的离散方法和求解方法。在模型的求解过程中,考虑了温度和压力对气相（空气、氮气）的密度、比热、比焓、动力黏度、热导率等热物性参数的影响及热源对气液两相流钻井液温度场的影响,保证了气液两相流循环温度和压力的计算精度。基于大庆油田升深2-17井充氮气欠平衡钻井试验数据,利用气液两相流钻井液循环温度和压力预测耦合模型对欠平衡钻井时的井底温度和压力进行了计算,计算结果与实测结果吻合程度高,验证了模型的有效性。对比分析了以地温、地面温度作为气液两相钻井液温度和考虑井筒换热3种情况下的环空压力剖面特征,为欠平衡钻井设计及控压钻井设计和施工提供了理论基础和技术支持。     

欠平衡完井技术及发展现状

欠平衡钻井技术作为一项减少储层损害、提高油井产能以及解决常规钻井技术出现的钻速低、井漏、压差卡钻等问题的有效手段 ,越来越得到石油界的普遍重视 ,但当前采用欠平衡钻井技术钻成的大多数井 ,都采用传统的方法完井 ,即用加重钻井液的方法 ,这样势必对地层造成侵害 ,欠平衡钻井中用到的轻于加重压井液的泡沫或空气经常会受到完井时有害流体的污染。欠平衡完井技术是欠平衡钻井技术的延伸 ,是在欠平衡状态下采用的一种新的完井方法 ,它可以使流体损失降到最小程度 ,并能减少地层损害及改善油井产能。     

Canrig公司连续循环系统

<正>欠平衡钻井、控压钻井及泡沫钻井技术的关键之一是起下钻过程中的连续循环问题,尤其在欠平衡钻井中,停泵接单根会造成停钻时间较长。当循环恢复时,需要较长的时间才能再次形成欠压,同时还可能导致油层损害。为此,Canrig公司开发出连续循环系统。该系统可在钻井液低速循环过程中确保井底压力稳定,改善井眼机械完整性和清洁度,并降低井涌风险。该系统主要由短接头、控制台及节流管汇组成。短接