合理选择钻井液是欠平衡钻井取得成功的关键

简要介绍欠平衡钻井的优势，欠平衡钻井液的类型、泡沫的优点、欠平衡钻井技术在水平井和成熟油田中的应用。     

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.     

欠平衡钻井完井液技术（Ⅱ）—气体型完井液技术

在低压储进行欠平衡钻井时常选用气体型低密度流体,综述了气体流体的发展简史和特点,并分别详细介绍了空气（或天然气）,雾,充气钻井液,稳定泡沫钻井液,硬胶泡沫钻井液的优缺点,关键技术,相应的性能测试以及测试与评价方法。     

价值更高的钻井工具—泡沫

泡沫在石油生产工艺中有着许多的重要作用，它不仅可用作钻井液，而且也可用于油藏增产及二次开发，目前更是如此，泡沫不仅用来开发更多油气，避免储量递减，同时，还是重钻确定井眼的最佳工具，随着欠平衡钻井（UBD）技术的发展，泡沫已成为低比重钻井液的首选介质。     

可循环氮气泡沫钻井液技术

针对现有钻井液技术在钻压力系数低于0．8的地层时存在的诸多不足，提出了可循环氮气泡沫钻井液技术。对发泡剂及配套处理剂进行了优选，确定了低压条件下的可循环氮气泡沫钻井液配方。性能评价结果表明，该体系具有较好的抗盐、抗温及耐油性能，可循环次数在10次以上。根据欠平衡钻井的技术要求，制定了可循环氮气泡沫钻井液的现场施工工艺。该技术在史3-3-斜91井和樊142—8井的欠平衡钻进中进行了应用。应用结果表明，该钻井液密度低，有利于提高钻速，可以作为解决超低压地层的井漏及油层保护难题的抟术．     

充氮泡沫封闭循环欠平衡钻井系统

充氮泡沫封闭循环欠平衡钻井除具有传统欠平衡钻井的优点外 ,还在安全、井控和环保方面具有优势。介绍了充氮泡沫欠平衡钻井系统的主要组成部分 ,包括现场制氮设备、泡沫发生器和流动控制设备、数据采集系统、电磁随钻测量仪和空气马达 ,阐述了设备的工作原理。分析了充氮泡沫封闭循环欠平衡钻井技术在加拿大和德国的应用情况 ,列出了作业时的注意事项。     

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。     

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。     

气基流体欠平衡钻井腐蚀/冲蚀研究现状及进展

气基流体欠平衡钻井包括纯气体钻井、雾化钻井、泡沫钻井和充气钻井。目前国内的气基流体钻井主要以提高钻速、防漏堵漏和保护储层为出发点，较少考虑气基流体钻井中出现的腐蚀/冲蚀特点及其危害。国外对气基流体欠平衡钻井中的腐蚀已引起足够重视，并采取了化学法、非化学法、非欠平衡为主的3种方法加以解决。为此，综述了国内外在实施气基流体欠平衡钻井中遇到的腐蚀/冲蚀实例、机理及预防措施，目的是预防欠平衡钻井腐蚀/冲蚀发生，确保气基流体欠平衡钻井的安全可靠，为该技术在国内油气田合适地层的推广提供技术支撑。同时建议除加强对其腐蚀/冲蚀交互作用机理研究外，还应加快缓蚀剂开发和井口监测装置的研制。     

空气泡沫钻井液回收再利用技术

空气泡沫钻井液是低压裂缝性地层较好的防漏钻井液，但它一次性使用，配制工作量大，需水量大，材料消耗多，成本高。若实现空气泡沫的回收再利用，可以大幅度降低单井钻井液成本。泡沫回收使用的关键技术是控制合理的半衰期，根据泡沫出口状态及时调整配方，使泡沫既要满足清洁井眼的需要，又要能及时回收。中油长城钻井公司在伊朗TBK气田的空气钻井过程中，制定了泡沫回收工艺和回收泡沫的性能调整方法。通过泡沫的回收使用和配方改进，泡沫钻井液材料成本降低了三分之二，节约合同钻井液费用346万美元，节约预算钻井液费用1208万美元，并大大缓解了供水紧张的矛盾，减少了钻机停等时问，效益显著。     

磁场对泡沫钻井液电导率的影响研究

磁处理技术是利用磁场对非铁磁性流体作用．使被作用物的性质产生某些期望的变化，从而改善生产效果和使用效益。磁处理对常规钻井液流变性能的影响研究结果表明，磁化能明显改善钻井液性能。通过研究磁化后泡沫钻井液的性质．测定与控制钻井液的电导率，以便从电测曲线上取得更好的地层特性评价。泡沫钻井液的电导率与密度基本呈线性关系，电导率随密度的升高而变大；磁处理后泡沫钻井液的性质发生明显改变．泡沫钻井液的电导率有不同程度的下降，在磁场强度为100mT、蜂数为2的磁场条件下泡沫钻井液的电导率变化率降低最大，电导率平均下降16％左右。     

响应面法优化纳米材料稳定的泡沫钻井液

为提高泡沫钻井液的稳定性,向体系中引入纳米材料,并研究了纳米材料润湿性对于泡沫质量的影响。根据Box-Behnken Design设计原理,采用三因素三水平响应曲面法,优化了起泡剂BS-12、亲水性纳米SiO2和增黏剂XC的加量,探究了它们之间交互作用对于泡沫综合指数的影响,并以此为基础研制了泡沫钻井液体系。结果表明,纳米材料润湿性会显著影响不同类型起泡剂的泡沫质量,疏水性纳米材料能够提高阴离子起泡剂SDS的泡沫稳定性,但对两性离子起泡剂BS-12的泡沫起泡量和半衰期呈现负相关关系,亲水性纳米材料才能提高两性离子起泡剂BS-12的泡沫稳定性;通过响应曲面优化设计得到的最优浓度配比为：0.6% BS-12+4%纳米SiO2+0.3% XC。响应曲面分析表明,对于泡沫综合指数的显著性影响程度,纳米材料浓度 > 起泡剂浓度 > XC浓度;纳米稳定的泡沫钻井液体系性能评价表明,该体系表观黏度为42mPa·s,密度为0.81 g/cm3,半衰期达60 h,能长时间保持性能稳定,抑制性强,线性膨胀率较清水下降65%,储层保护效果好,煤岩岩心气测渗透率恢复率在90%以上,携岩效果好,岩屑和煤屑的沉降速度较清水降低92%以上,能够满足现场煤层气钻井的需要。     

Using foam in horizontal well drilling: A cuttings transport modeling approach

Foam is a frequently used compressible fluid in drilling applications. Cuttings transport with foam has been a focus of interest for years. Few studies have been conducted on vertical well configuration and successfully applied. However, less is known about the performance of foam in highly inclined and horizontal wells. In this study, a layered model is developed for describing cuttings transport in horizontal wells. Due to the presence of a cuttings bed, generalized rheological model parameters for foam are modified analytically as a function of fluid properties and complex conduit geometry. Using these parameters, friction between the fluid and the wellbore, between the layers and slip between the cuttings and the fluid are determined. Model performance is examined using experimental data established at The University of Tulsa's low pressure-ambient temperature flow loop. Results showed that, developed model can predict developed cuttings bed thickness and pressure loss in the wellbore with an error of less than 20%. It has been observed that very high foam flow velocities are required in order to prevent a thick bed development in the wellbore. Also, low-viscosity fluids show better performance on preventing bed development inside the wellbore than high-viscosity fluids at the same flow rates.     

泡沫钻井液动密度随井深变化关系模拟研究

提出了测定泡沫钻井液动密度与压力、温度关系的方法，根据现场实测温度、压力与井深的关系，测定和分析了泡沫钻井液密度随压力、温度的变化关系。结果表明，相同压力下泡沫钻井液动密度随温度的升高而降低；同一温度下随压力的升高，泡沫钻井液密度快速升高，大于一定压力后密度增加缓慢。泡沫钻井液动密度随井深的变化趋势可以分为三段：低压快速上升段、中间弯曲段和高压高温下降段。由于气泡内及气泡表面的各种力的综合影响，井深大于一定值后．温度升高引起的体积膨胀稍大于压力升高引起的体积缩小，泡沫钻井液的动密度会稍有下降，并且动密度始终是小于1．0kg／L的，能够满足现场欠平衡钻井的要求。     

川东北地区泡沫钻井井壁稳定技术

在分析川东北地区上部陆相地层井壁失稳原因的基础上,提出了提高空气可循环泡沫钻井液井壁稳定能力的3种技术,即选用自行研制的两性离子表面活性剂AC-2作为发泡剂,当其浓度为0.5%以上即可满足气体泡沫钻井携液要求;增加析液能力,经过析液的泡沫可将60%～70%的多余液相分离;选用自主研发的井壁稳定剂YJB-1,提高泡沫基液的抑制性.通过7口井的现场应用,在提高井壁稳定方面取得了比较理想的效果,为空气泡沫钻井技术在川东北地区应用提供了广阔前景.解决了川东北陆相地层钻遇水层后的钻进问题和井壁稳定问题,缩短了钻井周期,降低了综合成本.     

欠平衡钻井条件下钻井液的密度对中子孔隙度测井的影响

欠平衡钻井采用低密度钻井液,中子孔隙度的测井响应和常规井眼流体有一定差异.通过对双层介质扩散方程解析解的分析以及蒙特卡岁数值模拟,研究了低密度钻井液条件下中子孔隙度测井响应的变化规律.低密度井眼流体会对补偿中子孔隙度测井产生井眼挖掘效应,使视孔隙度值低于真孔隙度,且井眼流体密度越小,井眼尺寸越大,地层孔隙度越大.井眼挖掘效应越明显.利用数值模拟结果计算得到了井眼挖掘效应的孔隙度校正公式及不同密度泡沫钻井液时的中子孔隙度校正图版.     

空气钻井在TABNAK气田的合理应用

空气泡沫钻井,因其钻速快,防漏效果好,具有常规钻井液不可比拟的优越性。空气粉尘钻井在干硬地层机械钻速达到16.24m/h。雾化钻井在出水量较小时,钻速为13.16m/h,当地层出水较多,空气压力较高时,其钻井速度为6.52m/h,与泡沫钻井速度(5.23~ 6.63m/h)相当。但泡沫钻井腐蚀钻具轻微,而雾化钻井腐蚀钻具严重。因此,必须根据地层情况选择合适的钻井液,既要提高机械钻速,又要保护钻具,提高综合经济效益。     

微泡钻井液室内研究及性能评价

微泡钻井液是一种适用于低压易漏地层的新型钻井液。通过对起泡剂和稳泡剂进行优选,开发出抗温135℃的微泡钻井液。室内评价结果表明,微泡钻井液抗温、抗污染能力强,同时具有良好的抗压缩、密度还原特性和承压封堵性能。在20~40目砂床中,微泡钻井液承压封堵能力达20 MPa以上;经显微镜微观表征,微泡呈球形,粒径分布集中在50~200μm之间。