现代欠平衡钻井技术

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。我国在总结以往经验教训的基础上,近几年来在油、气田勘探开发方面已有一些单位进行了技术研究和现场试验,并取得了显著的效益。文中介绍了欠平衡钻井的基本概念、条件、优点;实现欠平衡钻井的主要方法、关键技术;欠平衡钻井主要装备及其作用;国内外欠平衡井现状和技术水平;并对四川油气田发展欠平衡钻井技术提出了几点建议。     

欠平衡钻井技术研究现状

随着钻井区域的不断扩大，钻井难度不断增加，欠平衡钻井（UBD）技术作为提高油气勘探开发最有效的手段之一，应用越来越广泛。多年来，经过不断的技术攻关研究与推广应用，欠平衡钻井技术取得了很大进步。本文简要回顾了欠平衡钻井技术的发展过程，详细介绍了国内外欠平衡钻井技术的现状，并分析了下一步该技术的发展趋势。     

欠平衡钻井技术促进水平井钻井取得成功

文中介绍了在水平井中应用欠平衡钻井技术的优势与不足,分析了适用于欠平衡钻井的各种钻井液,介绍了泥浆帽钻井,不压井起下作业和欠平衡钻井潜在的风险指出水平井钻井和欠平衡钻井是两项相互促进的技术。     

四川油气田欠平衡钻井装备的研究与应用

近年来，四川为了提高欠平衡钻井装备性能和满足欠平衡钻井技术发展的要求，开展了l0．5MPa旋转控制头、ZQF-1400／1．5钻井液气分离器、600kN不压井起下井内管串的配套装备、欠平衡钻井数据自动采集系统、大通径节流管汇、欠平衡取心工具、不压井测井专用工具、油管单向定压阀和旋转控制头的胶芯等欠平衡钻井装备的攻关，并完善了3．5、5、7MPa压力级别系列欠平衡钻井配套装备的BY30-2型不压井起下井内管串装置，文中主要介绍了四川近年来进行欠平衡钻井装备的研究与现场应用情况，并提出了今后四川欠平衡钻井装备的发展建议。     

四川欠平衡钻井完井配套技术完善与推广应用

四川在2002年形成全过程欠平衡钻井完井技术后,近几年欠平衡钻井完井技术又取得了新进展。针对欠平衡钻井完井技术存在的问题和不足,对欠平衡钻井完井工艺技术和欠平衡钻井装备进行了进一步的研究完善。运用欠平衡钻井完井配套技术和研制的欠平衡钻井装备,从2003-2005年,在川渝地区共开展了141井次的欠平衡钻井完井推广应用,取得了良好的技术经济效益。     

国外欠平衡连续油管钻井技术

９０年代以来,欠平衡钻井受到人们高度重视,欠平衡钻井技术迅速发展,钻井数逐年地加,从而也促进了连续油管在欠平衡钻井中的应用。欠平衡连续油管钻井,可减少钻井过程中对地层和产层的损害,可提高机械钻速,安全介绍了国外欠平衡连续油管钻井概况,着重介绍了欠２压力条件下采用连续油管钻井的特点,钻井所需的地面设备及底部钻具组合,并介绍欠平衡连续油管钻井成功的实例。     

欠平衡钻井条件下录井技术方法探讨

近年来欠平衡钻井技术在国内得到广泛应用,并已成为继水平井技术之后的第二个钻井技术发展热点。为做好欠平衡钻井条件下的录井工作,对欠平衡钻井技术特点、适用条件以及不同欠平衡方式对随钻录井资料录取的影响因素进行分析,并结合欠平衡钻进过程中的录井实例,针对性地提出欠平衡钻井条件下常规地质录井、综合录井应掌握的技术关键点及录井设备配套、录井技术方法完善等意见。实际应用分析表明,对欠平衡钻井条件下的随钻资料录取、油气层评价具有一定的指导意义。     

欠平衡钻井浮力撇油装置的设计与应用

撇油装置是欠平衡钻井配套装备的关键设备 ,其作用是将井筒循环出来的原油与钻井液分离 ,恢复钻井液性能 ,保持钻井正常施工。自行设计的浮力撇油装置能有效地将原油与钻井液分离 ,及时排出分离出的原油 ;经过撇油后的钻井液 ,其性能良好 ,能安全、可靠地实施欠平衡钻井施工。两级漫流与二次分离独具特色 ,通过浮子选配来适应不同钻井液密度 ,特殊的循环系统保证了撇油室液面的相对稳定。浮力撇油装置的输入电源为三相 380V/5 0Hz ,输入功率 70kW ,最大处理量 2 0 0m3/h。模拟试验和现场应用表明 ,该浮力撇油装置使用效果良好 ,能满足欠平衡钻井施工的要求     

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。     

欠平衡钻井录井监测技术研究

随着欠平衡钻井技术的广泛应用,常规综合录井设备、技术与方法已经无法满足现场录井工作的需求。文中分析了在欠平衡钻井条件下,常规综合录井技术与方法的不足;针对欠平衡钻井过程中出现的一些监测技术难题,如井底压力与欠平衡状态的监测,以及气体钻井过程中井下燃爆与地层出水的监测等方面进行分析与探讨;对欠平衡钻井条件下的录井监测提出了相应的配套技术与方案。通过研制的欠平衡地面监测系统,可以对欠平衡钻井过程中的关键参数进行监测,从而提高录井信息的完整性与准确性,弥补了常规录井技术的不足。通过现场多口井的应用和推广,取得了良好效果。     

欠平衡钻井安全钻进控制参数评价

欠平衡钻进过程中,气体侵入井筒后,环空出现多相流动状态。由于气体具有可压缩性,环空压力场随着气体的侵入及侵入量的改变而呈现复杂的变化．整个井筒压力剖面将出现波动。、为使地层气体可控制地侵入井筒．需要及时调节控制回压和钻井液排量,保证井底压力在安全密度窗口内,维持合理的井底欠平衡状态,以实现安全钻进。、文中根据欠平衡钻进井筒压力平衡关系,建立了井底压力控制模型。通过分析影响井底压力的参数．建立了影响井底压力控制的安全钻进控制参数模型．并以控制回压为例给出了具体的求解流程。以新疆某井为例．说明控制参数对井底压力和环空压力场的影响、研究结果表明：地层出气后,能够通过增加控制回压,采用正常循环排出的方式,将侵入气体排出井筒,实现安全钻进;增加钻井液排量,气液混合速度增大,环空摩阻增大．导致井底压力增加。     

欠平衡钻井技术在元坝121H井的应用

元坝121H井是一口部署于川东北巴中低缓构造带元坝区块的海相超深水平井,钻遇地层复杂,地层压力和温度高,地层流体含H2S和CO2,钻井施工难度大、周期长.尤其是陆相的千佛崖、自流井和须家河组大尺寸井段,地层岩石硬度高,研磨性强,可钻性差,机械钻速低,严重制约了开发效益和周期.为了提高钻井速度,缩短钻井周期,分别在一开、二开和三开部分井段采用了泡沫、气体和液体欠平衡钻井技术,机械钻速约是常规钻井液钻速的1.2～6.0倍,最高达9.41 m/h,提速效果显著.该井欠平衡钻井效果在提高机械钻速方面与常规钻井方式相比具有明显优势,也为该地区钻井提速和及时发现油气显示提供了宝贵经验.     

欠平衡钻井随钻监测系统的开发及应用

欠平衡钻井技术具有突出优点,因而得到了广泛应用,但欠平衡钻井条件下,施工设备、流程和钻井液体系等诸多变化常导致常规监测技术不能满足现场工作的要求。针对欠平衡钻井的特殊性,开发了一套适用于欠平衡钻井的随钻监测系统。该系统将地层和井筒看作一个系统,通过监测注入参数、返出参数和钻井工程参数,结合井筒多相流模型及地层渗流模型来对地面、井筒和地层进行综合监测与评价;通过对地层产出流体的监测,井筒压力及流态的监测,地层压力和孔隙度的监测,钻井安全、井控和有害气体的监测,实现了对欠平衡钻井状态下的包括流量、压力和气体组成等多参数的监测;结合地层渗流及井筒多相流耦合模型,可以实现对所钻井段井筒压力、地层压力、储层特性和流体特征进行全面监控与评价。通过在欠平衡钻井现场的多次实际应用,验证了该监测系统的合理性与实用性。该成果有助于提高欠平衡钻井的工艺水平和储层保护效果,同时还有利于早期识别和控制井下复杂情况。     

欠平衡钻井条件下的井径扩大率预测技术

基于弹性力学理论及岩石摩尔-库仑强度破坏准则,提出了欠平衡钻井条件下井径扩大率的预测方法。利用本文方法,可进行欠平衡钻井可行性分析以及欠平衡钻井压差确定。结合渤海某井地应力及地层强度参数得到的井径扩大率预测结果,可为该井区实施欠平衡钻井提供参考。