欠平衡钻井技术及应用

欠平衡钻井技术及应用（共6篇）

欠平衡钻井技术及应用 篇1

欠平衡钻井技术及应用

摘 要：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。近几年我国来在油、气田勘探开发方面已进行了大量技术研究和现场试验，并取得了显著的成果。欠平衡钻井的相关理论和技术研究已经成为钻井工作者的一个研究热点。

第1章

欠平衡钻井相关理论

1.1 油气藏筛选理论

1.1.1 适合欠平衡钻井的油气藏

1、具有潜在井漏或钻井液侵害的油气藏

这些油气藏包括晶间渗透率大于1μm2的地层；具有大的宏观开放型裂缝的地层；具有大量连通孔洞的非均质碳酸盐地层；可以导致过平衡压力大于6.9MPa的压力枯竭地层。过平衡钻井最坏的情况是高渗透性特点与严重的压力枯竭相结合。对于上面提到的这些油气藏来说，由于很难设计有效的过平衡钻井液体系，所以它们是欠平衡钻井的最佳选择对象。特别是在裂缝性或非均质碳酸盐油气藏，很难形成防止钻井液滤液和固相侵害地层的均质稳定滤饼，并且发生抽汲后，地层内的流体仍旧会不受约束的流入井眼。在这种情况下形成的滤饼，经常引起压差卡钻，最终导致毁灭性卡钻事故。在具有宏观渗透性特点的水平井中，由于重力引起的排泄，可能会发生井漏。

2、具有岩石-流体敏感性的地层

相当大的地层损害可能是由于不相溶水基滤液与地层粘土或其它活性材料的有害反应引起的。许多地层含有水活性粘土，如蒙脱石或混层活性粘土。这些粘土与非抑止性水基钻井液接触会发生膨胀，并严重影响采收率，而且在某些情况下，会影响近井眼区域固结。有些地层可能还含有悬浮粘土和细颗粒或可运移材料，如高岭石粘土，碎岩屑，焦沥青和无水石膏。这些问题中的许多情况可以通过欠平衡钻井技术或合理的采用油基或抑制性水基钻井液的过平衡钻井技术来解决。

3、具有液-液敏感性的地层

欠平衡钻井可以防止不相溶的钻井液滤液侵入地层，从而消除侵入滤液与地层盐水或原油发生有害反应。其中的一种有害反应是高粘水包油乳化剂钻井液被圈闭在近井眼区域。另外的有害反应包括：由于油基钻井液侵入油气藏原油引起脱沥，从而导致渗透率的降低；由于不相溶的水基钻井液滤液和地层盐水混合而导致地层胶合和固体物沉淀。正确的地质化学试验和相溶性试验可以消除大多数常规过平衡钻井过程中遇到的这种问题。然而，在特殊情况下，应首先采用欠平衡钻井来避免将具有潜在有害反应的材料引入地层。

4、具有潜在自吸能力的地层 由于有害的相对渗透率效应，近井眼区域的水或烃形成永久性圈闭，从而导致地层产量的降低。如果使用了错误的钻井液基液，欠平衡钻井会由于自然的对流自吸效应而使这一问题更加恶化。然而，合理设计的欠平衡钻井工艺可以成为一种减轻与钻井液保留和圈闭效应相关的潜在问题的有效途径。利用一种非湿性流体作为欠平衡钻井作业的基液，如果欠平衡钻井条件得以维持，那么就可以防止自吸和降低相圈闭的可能性。从而可以防止钻井液基液进入地层而直接产生驱替和圈闭。

5、油藏性质高度易变的地层

在油气藏渗透率、孔隙度或孔隙喉道尺寸的分布上呈现出很大差别的高度层状地层或大量沙岩或碳酸盐地层代表了设计有效过平衡钻井液体系的主要挑战。在这些情况下，为了获得预期的主要产量，通常设计的过平衡体系用来保护质量较好的那部分基岩。而这有可能对其它部分的潜在高产油气层造成严重损害。在其中的某些情况下，利用欠平衡钻井工艺可以从目标层段获得更加均匀的开采。

6、具有活跃的地下水并且对水锥进敏感的地层

在这样的地层如果采用过平衡钻井，那么钻井液会侵入地层，引起水锥进效应，并且在完井后的试油作业过程很容易向水层打开通道，给今后的开采带来麻烦。而欠平衡钻井，由于井底压力低于地层孔隙压力并且不需要试油作业，所以可以降低或避免以上问题的发生。

7、低钻速地层

对于某些硬地层来说，利用欠平衡钻井和利用过平衡钻井相比，机械钻速可以提高10倍，从而减少了钻井时间和相关费用。在有限的几种情况下，欠平衡钻井的主要目的是提高机械钻速而不是避免地层损害。2.1.2 不适合欠平衡钻井的地层

1、高压和高渗透率相结合地层

从地层损害观点看，虽然埋藏较深的高压，高渗透率地层代表了欠平衡钻井最具可能性的地层之一，但是在地面可能出现安全和井控问题。井底压力高于21.7MPa，特别是在气层中，更适合常规的旋转钻井设备和旋转控制头。在这种情况下，由于地面额定压力非常大，所以采用连续柔管钻井可能更合适。相反，如果需要的地面注入压力较高，那么蓄积在地面连续管柱中的大量压力流体也会带来不安全因素。

2、受压力约束的地层

通常,具有不同压力的多个产层的油气藏或在给定的目的层中存在明显的压力变化的油气藏，是不适合采用欠平衡钻井的。

3、常规地层

大多数地层可以从完美的欠平衡钻井设计和执行中受益，但欠平衡钻井比常规的过平衡钻井昂贵得多，并且存在一定的风险和问题。对常规地层来说，如渗透率低于0.5μm2的均匀晶间地层以及具有较低的岩石（流体和流体）流体敏感性的地层，设计合理的过平衡作业与价格昂贵、风险较大的欠平衡作业相比，可以产生相当的或更好的效果。2.1.3 油气藏筛选程序

对于直井或水平井的欠平衡钻井来说，筛选合理的油气藏是非常必要的。通过研究油气藏的构造图以及收集和分析相关的数据，可以描述出油气藏为均质油气藏还是非均质油气藏。需要提供和研究的油气藏数据参数包括油气比原油的API密度、平均孔隙度、平均渗透率、地层体积指数、压力、温度和含水量。另外，油气藏的构造资料、注水、注气以及原油粘度都在“区分油气藏特征”方面起着一定的作用。在油气藏筛选问题上，应该由一个有钻井工程师、油藏工程师、地质学家、地球物理学家、岩石物理学家、采油工程师、欠平衡钻井专家、安全专家、经济师等组成的多学科工作组来完成。多学科工作组在进行这项工作时，必须仔细考虑一个用于单个油气藏筛选的详细筛选程序。这个筛选程序为[8]：

1、用简单的欠平衡钻井技术能否完成这口井；

2、以我们现有的数据能否证明欠平衡钻井技术在此油气层中优于过平衡钻井技术；

3、用欠平衡钻井技术潜在的风险和事故；

4、该地层能否承受住压力降低而不坍塌；

5、欠平衡钻井技术与长期的油气层优选相比较费用是否划算；

6、多学科工作组是否对油气藏已经做了足够的研究工作；

7、初始油井设计是否能满足油气藏开发标准；

8、现有的井控设备能否满足预期的油气层条件。

第2章

欠平衡钻井关键技术

2.1 欠平衡钻井液技术

欠平衡钻井液技术是能否实现欠平衡钻井的关键技术，是实施欠平衡钻井的主要内容。采用流钻时不需要向钻井液中加入时密度降低的外加剂，也不需要由此而必备的的辅助设备和外围辅助设备，因而钻井成本较低。采用人工诱导方式产生欠平衡条件，有两种实现方法。第一种是直接用低密度的空气、雾化、泡沫等钻井液；另一种是往钻井液基液中注入一种或多种不凝气，以降低钻井液密度，实现欠平衡钻井的目的。采用这种方式，需要在在钻井液中加入减轻剂和使用减轻剂制备与充入设备，以及对返出钻井液进行处理的外围设备，钻井成本较高。2.1.1 选择欠平衡钻井液体系应考虑的问题

选择欠平衡钻井液十分重要，选择钻井液时要根据所钻欠平衡井的类型、井身结构、储层物性、孔隙压力等来综合考虑选择合适的欠平衡钻井液。还要考虑钻井液基液本身的物理性质，比如粘度效应低、无腐蚀性、毒性低等。

1、钻井液可实现的最低密度

于开发特定的储层，其孔隙压力基本是已知的，所以实现欠平衡过程中欠压值确定的情况下，所需要的钻井液密度就确定了。而对于探井实施欠平衡，由于目前还没有一种能准确预测 地层孔隙压力的方法，给出的地层孔隙压力只是个参考值，而欠平衡钻井的核心就是钻井液的液柱压力要低于地层孔隙压力，这就要求选择的欠平衡钻井液体系的密度在一定范围内可调，特别是可实现的最低密度要比给出的地层孔隙压力系数要低，已知实际地层压力系数低于预测的地层压力系数时，可以降低钻井液的密度，实现欠平衡。

2、钻井液稳定井壁的能力

实施欠平衡钻井的前提是井壁要稳定，开发井储层比较明确，技术套管可以下到储层的顶部，而探井储层不明确，而且可能勘探的还是多个层，加之地层的孔隙压力不是很准确，在实际实施过程中，能否真正实现欠平衡还不是很清楚。除非在确切知道所实施的欠平衡井段十分稳定的前提下，可以不考虑井壁的问题，否则，在含有大段泥岩地层实施欠平衡钻井，就要考虑欠平衡过程中的井壁稳定问题。

欠平衡井壁稳定的问题，实际上就是在确定了的负压差条件下，实现欠平衡时钻井液的液柱压力是否高于欠平衡段地层的坍塌压力，如果实现欠平衡时钻井液的液柱压力是高于欠平衡地层的坍塌压力，那么井壁就是稳定的；否则，井壁就要失稳，换句话说，这个层段就不合适实施欠平衡钻井。在液柱压力高于地层的坍塌压力条件下，就实现了井壁的力学稳定，而在欠平衡实施过程中，特别是在低渗透水润湿储层（气层）实施欠平衡钻井时，水基钻井液会因对流自吸作用而滤失到近井眼，也可能引起井壁的不稳定问题发生。所以在选择欠平衡钻井液时也要考虑化学稳定井壁的问题。

3、欠平衡钻井液的携屑能力

安全钻井的前提就是钻井液要把钻头所破碎的钻屑有效的携带出来，欠平衡钻井也是一样，而且欠平衡钻井的机械钻速相对较快，欠平衡钻井液的携带问题显的更为重要。有的地层很稳定，使用清水可以实施欠平衡，而且可以采用提高排量来满足携屑能力，又会产生钻井液冲刷井壁，引起井径扩大。所以这就要欠平衡钻井液要有较好的流变性，即要有较好的携屑能力，满足欠平衡钻井安全施工的需要。

4、欠平衡液与地层产出物的相容性

[22]

在欠平衡钻井作业中，如果确实达到欠平衡钻井条件，地层中的油、气、水等单一或其混合物将从地层流入井眼并与循环的钻井液接触。这样，就会对欠平衡钻井液产生稀释降粘或增粘等作用，所以在选择欠平衡钻井液的时候要充分考虑欠平衡钻井液与地层产出物的相容性问题。

而在有的井实施欠平衡作业时，使用的是乳化钻井液，特别是在实施油层欠平衡钻井作业时，如果没有选择好合适的乳化剂，储层的原油侵入井眼后会产生高黏度的稳定的乳化物，导致钻屑分散性差，钻屑积聚和卡钻。在选择表面活性剂时还应十分谨慎，防止当钻井液漏失到地层中引起地层润湿性发生变化。

另一个要防止的问题是钻井液滤液与地层水相互作用产生结垢和沉淀物，也就是钻井液与地层水不配伍的问题。如果是充气钻井，在注入气中含有CO2，CO2溶解在产出或循环液的油中，在高的井底压力下会产生沥青。

5、防腐问题

如果使用充气，盐水钻井液等来实施欠平衡作业，就存在腐蚀的可能性，若地层中产出的气体中含有H2S，腐蚀问题会更加严重，容易产生氢脆问题。这就需要对欠平衡钻井液进行评价，采取加入除氧剂、除H2S剂等，还要仔细分析评价游离气、溶解气和地层水等。

6、对流自吸作用

如果欠平衡钻井作业在低渗透水润湿的储层中进行，毛细管压力作用可能导致地层损害，即便是在连续的欠平衡条件下，因水基钻井液的对流自吸作用而使钻井液滤失到近井眼带。这一问题可通过在钻井过程中全面脱除液体介质或选择非润湿液作为基液来解决，如选择柴油，稳定的凝析油和植物油等。选择非润湿性流体作为基液，是减轻对流自吸作用把侵入损害降低到最低程度的唯一方法。

7、对测井和录井的影响

选择欠平衡钻井液时还要考虑钻井液对测井和录井是否有影响，在可能的情况下，选择的钻井液应对测井和录井无影响或影响达到最小。

8、钻井液的经济性和安全性

在考虑了以上选择欠平衡钻井液的因素外，还要充分考虑钻井液的成本及使用过程中的安全性问题。

2.2 欠平衡钻井井底压力控制技术

井底压力控制时欠平衡钻井成功的关键，如果井底压力控制不当，会造成过压钻井，导致油气层污染，从而降低油气产能，甚至引起井漏等井下复杂事故，影响整体勘探开发的效果。井底压力影响因素分析: 可能造成井底压力波动的因素有：①地层参数和井筒几何尺寸；②钻井液参数和注入气体类型；③泵排量和气体注入速度；④随钻气液产量；⑤地面控制程序（主要是节流阀开度）；⑥注气方式；⑦起下钻、接单根和修理设备等操作。

1、地层参数和井筒的几何尺寸

地层压力是欠平衡钻井过程中首先要搞清楚的最基本压力，一切欠平衡的压力计算建立在这个压力基础之上。其他地层参数，如坍塌压力、破碎压力、岩性、产层等参数是设计井底负压值和井口回压的重要依据。井筒的深度、井径和井身结构是计算环空静液柱压力、环空循环压力损耗的稳定参数。

2、钻井液参数和注入气体类型、方式

由于地面上对返出钻井液中的油气进行了充分的分离，因此钻井液性能对压力波动的影响很小，除非人为地对钻井液性能进行调整。注入气的类型影响，主要是指所注入气的性能参数，它影响了井底压力的计算，如果注入气溶于钻井液，会影响钻井液的性能。同样，注入方式不同，所产生的效果不同，主要反映在钻井液柱压力的大小上。

3、泵排量和气体注入速度 泵排量是主要影响因素，它的变化反映在泵压、套压得变化上。影响着Pm、Pf、Pacc、Pt的变化。在欠平衡钻井中，气体在井眼内占据的体积和相应的流动循环摩阻对井底压力的大小影响很大。前者使井底压力下降，后者使井底压力增加，二者相互影响、制约，又会影响地层流体进入井眼气体的流量，这说明在给定的欠平衡钻井条件下，环空气量降低井底压力存在一个极限值——最佳注气量。①钻井液排量一定时，井底压力随着环空气量的增加而下降，但有一个极限值②一般而言，排量越小，井底压力的下降幅度越大。③环空气量一定时，井越浅，井底压力降低幅度越大，说明浅气井的井控问题突出。

4、随钻气液产量

这是一个很难精确控制的因素，但却对井底压力有重要的影响，上文说到它是设计井底负压值和最大井口回压的主要依据，同时也是在钻进过程中调节井底负压值的参考依据之一。在钻进过程中可以调整，最简单的办法是根据地面产量的测量数据，考虑影响因素，根据产层渗流方程进行回归分析。

5、起下钻、接单根和修理设备等操作

在起下钻、接单根和修理设备操作时，循环被终止，此时，在不同欠平衡工况条件下，由于没有摩擦压力损失，井底压力都会发生不同程度的变化。

（1）接单根

接单根时，井底压力下降，井底负压值增大，产油气量增加，其产出量取决于井眼类型、产出率等因素。在较长裸眼段的水平井内，过多的产液量引起钻井液分离，从而在较低部位引起静液压力变化，可能导致过平衡状态或负压增加。重新循环时，摩擦压力作用于井底，因液流加速度而增加，可能会导致压力激增。特别是钻杆注气，井底压力波动较大。采用环空注气在接单根时，如果环空关闭，井筒上部钻井液出现分离；如果环空开放，由于产出液的渗入，液柱压力增加幅度不大。因此，可保持适度的连续气量注入以避免压力激增。与钻杆注气不同的是，环空注气时井底压力取决于上部液体及注气速度。

（2）起下钻速度

起下钻很难保持欠平衡状态，如果连续管钻井，可以通过钻杆注气的方式进行维护；如果是流钻条件钻井，则需要压井，此时井下将达到过平衡状态，应该用不压井起下钻工艺[24]；应用环空注气与不压井起下钻工艺结合，效果较理想，可以维持连续的欠平衡状态。同时起下钻作业会引起抽汲压力和激动压力，要严格控制速度，避免引起井底压力产生较大波动。另外，欠平衡钻井时，尽量缩短设备的修理时间。

欠平衡钻井技术及应用 篇2

1 欠平衡压力钻井工艺技术原理

1.1 储层伤害较小的基本原理

根据力的平衡原理, 当地层孔隙压力大于井筒液柱压力 (动态、静态) 压力时, 地层孔隙流体就会侵入井筒, 引起溢流和井喷, 而井筒钻井液滤液及固相就不能入侵地层, 外界的液体和固相不能对地层产生伤害, 即基本保持储层性质的原始面貌, 这就是储层伤害较小的基本机理。

1.2 负压差值的选择

负压差值的确定对欠平衡压力钻井技术能否成功地实施起着重要的作用。欠平衡压力钻井和其他技术一样, 工艺技术是核心。而欠平衡钻井工艺的核心就是井底压力的研究和控制, 其中井底负压值的大小直接影响到地层流体进入井筒内量的多少, 关系到能否安全快速钻进。井底负压值的控制是欠平衡钻井成功的关键。负压值太大, 有可能超过井控装备的承压能力, 造成井喷失控事故, 对稳定井壁也不利。另外速敏的影响也会对储集层产生新的伤害, 负压值太小, 有可能起不到对储集层伤害小的作用。

1.3 该套工艺适用的地层岩性:

1.3.1 筛选基础数据

(1) 储层参数确定底层渗透率、孔隙度和孔隙尺寸分布资料。

(2) 通过对岩心的分析确定地层内是否有敏感矿物质, 如果有敏感矿物存在, 则应正确的评价这些矿物和钻井液滤液还有钻井液间的化学反应情况。

(3) 确定地层的岩石含油饱和度和含水饱和度, 了解岩石的润湿性。

(4) 对岩层固相分布进行确定, 为固控设计做准备。

1.3.2 适用的地层

(1) 具有潜在井漏和钻井液伤害的地层。如:晶间渗透率大于1×10-3μm3的地层, 开度大于100μm的开放型裂缝的地层, 具有大量连通孔洞的非均质碳酸盐地层、裂缝型渗流通道的产层。

(2) 具有岩石——液体敏感性的地层。容易造成地层粘土矿物的水化膨胀。

(3) 具有液液敏感性地层。钻井液和地层水不配伍而导致地层胶结和固相沉淀的。

2 欠平衡钻井中井内压力情况:

(1) 常规钻井在钻进的过程中, 井内出现的压力如下:

其中pm为钻井液静液柱压力;pp为一地层压力;pa为环空压耗。

(2) 常规钻井中在静止过程中, 井内压力如下:

从以上公式可以看出, 相对比地层压力, 钻井液的静液柱压力要大1.5～5MPa, 为保证井壁的稳定, 有时需要的钻井液密度会更大, 有可能会对产层造成一定的伤害。

(3) 在欠平衡钻井中, 钻进时井内压力如下:

式中:∆p欠—欠压值, MPa;

由于存在欠压值, 所以在进入产层后, 地层流体就会进入井筒内, 实现欠平衡钻井。

3 影响欠平衡钻井的压力

影响到欠平衡钻井压力的因素主要有钻井液静液柱压力、环空压耗、欠压值、井口压力、地层压力等五个因素。

钻井液静液柱压力的大小主要与钻井液的密度相关, 当其直接作用在地层上, 对欠压值的大小会产生影响, 当地层流体进入到环空后, 环空的多相液体就会导致钻井液静液柱压力值不容易得出。环空压耗的产生是因为钻井液的流动造成的, 其大小与钻井参数和钻井液性能有直接关系。它会直接作用在地层上而影响到欠压值, 在低压地层中表现更严重。根据相关经验, 一般的设定值在0.2MPa到1MPa之间, 具体的值还需要根据实际情况和地层要求来设计。环空静液柱压力会随着地层流体的进入而出现下降, 欠压值也会随之急剧提升, 此时需要在井口控制一定的回压来对地层流体的流入量进行控制, 否则会给欠平衡钻井产生很大的危害。井口回压和欠压值存在一定的伴生关系, 井口回压的产生是因为欠压值的存在, 而井口回压又限制了欠压值。井口回压的大小根据经验一般为0到7MPa, 如果欠压值过小, 就没有比药品控制回压。

4 欠平衡钻井液选择依据及影响因素

在欠平衡钻井技术中, 钻井液的选择也是一个很重要的方面, 在钻井液选择方面, 主要是考虑到钻井液和地层流体之间的相容性、地层产出流体对钻井液的稀释情况、钻井液的防腐问题、钻井液的粘度以及对流自吸作用。

4.1 钻井液和地层流体之间的相容性

实施欠平衡钻井操作时, 如果达到真正的欠平衡, 地层中的油水会从井眼进入与循环的钻井液接触而出现高粘度乳状液、沉淀物、结构、润湿反转以及注入介质的氧化问题。当地层产出水与循环液接触后就会混合新城极稠的稳定乳状液, 对泵压造成影响而破坏欠平衡的状态, 也造成了气体的分离困难, 破坏了环空流体的紊流状态。为抑制稳定乳状液的形成, 在欠平衡钻井操作中需要使用表面活性剂。但是表面活性剂的使用不当会造成分屑不良和钻屑成团以及卡钻等情况, 如果表面活性剂在钻井中出现漏失, 进入地层后会使得地层的润湿性转变成亲油性。

4.2 地层产出液体对钻井液的稀释作用

欠平衡钻井作业的过程中, 地层产出的混相液体会对循环液体造成迅速的稀释, 即便是使用闪点调控很好的油基钻井液体系也会出现一定程度的污染。泡沫钻井液体系和油、地层水混合后会严重稀释, 发生一系列不良反应。对于钻井液是否可以重复使用就要确定产出油是否带来了影响, 具体可以通过测量储层中产出油的苯胺点、浊点。还需要考虑的是在低温情况下, 产出液不会与循环钻井液反应而结晶出石蜡。

4.3 钻井液的防腐

如果选用充有空气、氮气的钻井液体系, 地层或循环流体中的咸盐水会与微量的氧接触而导致其具有较强的腐蚀性。在地层产出气含有氢和硫的情况下, 腐蚀问题会更严重。所以需要使用防腐剂来抑制这些反应, 防止钻柱、井下装置和连续软管的过早失效, 通过对游离气、溶解气和地层中产生的地层水进行详细分析来对其可燃性和腐蚀性进行评价。

4.4 钻井液的粘度

在进行人工诱导欠平衡作业时, 选用的钻井液一般避免高粘度钻井液, 因为其高粘度很难达充分清洁井眼而需要的稳流, 在固相和分离气体的控制上也较为困难。高粘度钻井液通过泵输送时会产生很高的摩擦力, 容易导致钻头欠平衡状态的丧失。

摘要：欠平衡钻井的是指在钻井过程中钻井液循环体系的井底压力低于地层孔隙压力, 使产层流体有控制的计入井筒并将其循环到地面的钻井技术。本文主要是从欠平衡钻井的原理出发, 讨论工艺参数的设定以及钻井液的选择依据。

关键词：欠平衡钻井,工艺,欠平衡钻井液

参考文献

[1]杨文冉, 何修启.元坝地区欠平衡钻井技术[J].天然气技术与经济, 2012.3

欠平衡钻井技术浅析 篇3

【摘 要】本文主要对欠平衡钻井技术进行论述。

【关键词】欠平衡；钻井技术

1.欠平衡钻井的含义

欠平衡钻井是指钻井过程中钻井液液柱压力低于地层孔隙压力，允许地层流体流入井眼、循环出并在地面得到有效控制的一种钻井方式。欠平衡钻井具有能提高硬地层的机械钻速，减少循环漏失和压差卡钻等优点，从而获得发展。推动欠平衡钻井技术的发展，其主要原因是减少和防止水平井钻井中钻井液对地层的损害。

随着欠平衡钻井技术进一步成熟及井控设备的发展（承受高压的旋转防喷器引入油田后），又发展了用液体钻井液（清水、盐水、油基、水基钻井液）对高压地层进行欠平衡钻井的技术，如Flow Drilling（国内译为边喷边钻）、钻井液帽钻井、不压井钻井等技术。

2.欠平衡钻井的分类

根据油气藏类型、地层压力以及采用的钻井液密度的不同，欠平衡钻井技术有以下两种分类方法：

2.1按工艺方法分类

自然欠平衡钻井：是指以普通钻井液为循环介质的欠平衡钻井。

人工诱导的欠平衡钻井：是指由于地层压力太低，必须采用特殊的钻井液和工艺才能建立欠平衡的钻井。

人工诱导的欠平衡钻井有以下六种系列：

（1）气体钻井：包括空气、天然气、废气和氮气钻井，密度适用范围0～0.02g/cm3。

（2）雾化钻井：密度适用范围0.02～0.07g/cm3。气体体积为混合物的96%～99.9%，常规的雾化钻井液含液量少于2.5%。

（3）泡沫钻井液钻井：包括稳定和不稳定泡沫钻井，密度适用范围0.07～0.60g/cm3。井口加回压时可达到0.8g/cm3以上，气体体积为混合物体积的55%～97.5%。

（4）充气钻井液钻井：包括通过立管注气和井下注气两种方式。井下注气技术是通过寄生管、同心管、钻柱和连续油管等在钻进的同时往井下的钻井液中注空气、天然气、氮气。其密度适用范围为0.7～1.0g/cm3，是应用广泛的一种欠平衡钻井方法。气体体积低于混合物体积的55%。

（5）液体欠平衡钻井：

a.油包水或水包油钻井液钻井。密度适用范围为0.8～1.02g/cm3。

b.水或卤水钻井液钻井。密度适用范围1～1.30g/cm3。

c.常规钻井液钻井。密度适用范围大于1.10g/cm3。

d.采用密度减轻剂钻井液钻井技术，密度适用范围大于0.9g/cm3。

（6）泥浆帽钻井：国外称之为浮动泥浆钻井，用于钻地层较深的高压裂缝层或高含硫化氢的气层，是另类欠平衡钻井技术。

2.2按用途和风险程度分类

为了简单明了地对采用的欠平衡钻井技术进行分类，IADC制定了一个具有三部分内容的分类系统。

各级风险等级说明如下：

0级—只提高钻井作业效率。

1级—井内流体依靠自身的能量不能流到地面。井眼稳定并且从安全角度来说属低级危险情况。

2级—井内流体依靠自身的能量可以流到地面，但利用常规压井方法可以有效制止，并且在设备严重失效的情况下也只产生有限的后果。

3级—地热和非碳氢化合物开采。最大关井压力低于旋转控制头等作业设备的额定工作压力；设备严重失效会产生直接严重后果。

4级—油气开采。最大关井压力低于旋转控制头等作业设备的额定压力，设备严重失效会产生直接严重后果。

5级—最大设计地面压力超过欠平衡钻井作业设备的额定压力，但低于防喷器组的额定工作压力。

3.欠平衡钻井技术的优点

欠平衡钻井技术已经历了几十年的发展，但人们对欠平衡钻井的优点是逐渐认识的，早期，人们只认识到欠平衡钻井能提高硬地层的机械钻速，减少井漏及压差卡钻，而现在已进一步认识到，欠平衡钻井还能减少地层损害，提高产量，及时发现油气井地层等众多优点，这些均到现场证实。欠平衡钻井能提高钻井的机械钻速，增加钻头使用寿命，可防止压差卡钻和减少井眼循环漏失同时能够减少地层损害。

正由于欠平衡钻井技术的应用，特别是在水平井中的应用，可减少或消除钻井时的地层损害，增加油气产量。国内外钻井实践表明，与常规钻井技术对比，欠平衡及气体钻井技术具有提高钻井速度、保护储层、提高油气产量和采收率、减少或避免井漏等方面的优势。大庆钻井试验表明，欠平衡钻井钻速是常规钻井的4～5倍。欠平衡钻井技术包括液体欠平衡钻井和气体欠平衡钻井技术，而目前主流是空气欠平衡钻井，就是在钻井过程中，以纯空气作为钻井液，用空气压缩机将空气泵入水龙头、钻杆顶部，沿钻柱到钻头，然后沿环空返到地面。该技术可用于加快钻速，发现和保护气层，并能够解决长井段井漏等问题。同时可提高深井上部地层的机械钻速，缩短钻井周期，降低综合成本。

4.实施欠平衡钻井的条件

很多不同技术能确保达到预期的欠平衡条件，目前，主要的方法是控制用于循环的钻井液的密度，使钻井液在井筒内形成的静液液柱压力低于地层孔隙压力，而钻井液可以是单独的气相或液相，也可以是气液两相混合。气相和气液两相钻井液可人工诱导产生欠平衡条件，而液相钻井液可利用地层较大的压力而自然形成欠平衡条件。

气态钻井液，在欠平衡钻井技术中，最简单最早的欠平衡钻井技术是采用干燥空气作为钻井液。后来选用天气然作为钻井液。当在产气区钻井或接近天然气管线的区域使用天然气钻井，成本是较低的。另一种选择的气体是用惰性氮气代替空气作为循环介质。氮气可以是液氮，或在现场用中空纤维膜制氮装备生产的氮气。现场制氮这种方法，目前国外普遍采用。

两相钻井液，从单一的气相和单一的液体的所液两相的混合就可获得任一所期望得到的钻井液密度。气体和液体的混合物，有时也称为轻质钻井液（低密度钻井液），按气相和液相的结构及相对体积数，轻质钻井液又分为雾、泡沫和充气钻井液，在通常的压力和温度情况下，它们的结构及性能取决了气相和液相的相对体积分数。不同的钻井液具有不同的密度。

液态钻井液，当地层孔隙压力通常超过同一深度的淡水或盐水静液压力时，使用常规液钻井液，控制钻井液的密度就可利用地层压力自然形成欠平衡条件。欠平衡钻井所用的地面常规装备有：氮或压缩气供应装置、容 积小且压力大的注液泵、液-气混合管汇、节流管汇、钻屑或钻井液取样器、化学剂注射泵、采油分离系统和自动燃烧气体系统，国外目前比较先进的专用装备系统主要有：高压旋转分流器-防喷器系统、液流导向系统、地面分离系统、隔水管帽（Riser Cap）旋转防喷器系统、实用隔水管（Virtual Riser）装置、地面数据采集系统。

5.国内欠平衡钻井技术的发展

中国欠平衡钻井技术自进入21世纪以来发展较快。到2006年末，已采用该项技术完成60余口井，所用设备主要以引进为主。国内油田已经先后引进了主要欠平衡装置，成立了专业化技术服务队伍，从设备和经验上都具有了很好的基础。在以液体为介质进行欠平衡钻井施工上，从设计及施工人员的水平、欠平衡装备、现场施工中井口回压控制等技术上都取得了一定的成功经验，在中国国内产生了良好的影响。

欠平衡钻井技术及应用 篇4

一、泡沫欠平衡钻井液在国内的应用现状

国内欠平衡钻井液应用并不多。中原油田使用清水混气钻井液成功实施2口井。其中, 实施的毛8井混气段机械钻速可达0.96m/h, 而该区域的定额机械钻速为0.27m/h。因此, 使用清水混气毛8井的混气段机械钻速与定额机械钻速相比, 钻速提高了近三倍。但使用清水混气钻井液, 当气水比达到12.5%时, 水与空气之间十分容易发生分离现象[1]。

吐哈地区在恰102井对泡沫欠平衡钻井进行了试验, 但是在起钻后, 发生了井下坍塌现象, 试验以失败告终, 但吐哈地区还是总结了相关经验, 并且取得了一定的试验成果。当其他钻井参数相同时, 采用泡沫欠平衡钻井液进行钻井, 其机械平均钻速可达8.61m/h, 而一般的钻井液的机械钻速仅为2.63m/h, 泡沫欠平衡钻井液的机械钻井速度比应用一般的钻井液机械钻速高出三倍多, 只是泡沫品质过高, 超过了97%, 导致泡沫流体雾化, 并不具有足够的携砂能力。因此, 应该应用于稳定性比较好的地层, 而且, 其泡沫品质应该维持在53%至96%之间。井底的泡沫品质也不应该低于53%。

二、泡沫欠平衡钻井液研究

泡沫钻井液是指气体介质在液体中分散后与稳泡剂和发泡剂或者粘土相结合而形成的一种分散体系, 一般会被应用于低压产层钻井中。泡沫欠平衡钻井液分为可循环硬胶泡沫和纯泡沫两类。其中, 可循环硬胶泡沫还可以称为微泡钻井液, 而纯泡沫还也称为稳定泡沫。硬胶泡沫是由粘土、气体、发泡剂与稳定剂组成的稳定的分散体系, 其特点是泡沫寿命长、携砂能力比较强。常用于对大直径钻井岩屑携带、清洗井底、防漏、堵水、堵漏等等。但硬胶泡沫对油品污染和电解质都比较敏感, 所以通常不适宜在油气井中应用。胜利油田广泛应用了可循环硬胶泡沫钻井液, 其他油田应用则较少。可循环硬胶泡沫的滤失量比较低, 固相含量也比较少, 而且泡沫具有较好的稳定性以及较高的强度, 同时还可以对其进行循环使用, 也不会对泵上水造成任何影响。另外, 可循环硬胶泡沫工艺比较简单, 而且投资比较少, 但效益却非常高。泡沫钻井液成本比较低, 但是粘切比较大, 会使得钻井液动态井底当量密度比较大, 气体和液体也不容易发生分离, 尤其是钻遇以天然气为主的油气层的时, 无法及时分离天然气, 从而加大了钻井危险。泡沫钻井液在胜利油田中应用效果比较好, 对其受压力与温度的影响情况也有一定研究, 只是所用井深都在三千米左右[2]。

纯泡沫钻井液则主要由气体、水、发泡剂和稳定剂以及其他化学助剂等组成。其中, 气体主要包括氮气、空气、天然气以及二氧化碳等。纯泡沫与硬胶泡沫钻井液不同, 它对各种原油、电解质以及钻井作业过程中产生的污染物并不敏感, 而且还可以与之配伍, 同时还能够对水进行处理。纯泡沫钻井液主要应用于对油气层损害的保护, 以及应用于低压油气层与枯竭层、地热井钻井、介于-20和-80摄氏度的永冻地区中。纯泡沫钻井液具有密度低、对油层伤害小、携岩能力较强等特点。如今泡沫欠平衡钻井液已经广泛应用在国内长庆、新疆、辽河、二连和华北等油田的低压油层钻井中, 而且取得了较好的效果。

三、泡沫欠平衡钻井液的应用前景

油层通常具有低渗、低压等地质特征, 可以应用与泡沫钻井液匹配的泡沫欠平衡钻井工艺来解决钻井过程中存在的问题, 合理利用泡沫欠平衡钻井液技术, 可以在很大程度上减少钻井液对油层的伤害。泡沫欠平衡钻井液的净化能力比较强, 特别是在实施水平井和大斜度井的钻井过程中, 有效解决了沉积在井眼下侧的岩屑床等问题。泡沫欠平衡钻井液能较好的适用于一些压力系数比较低的地层钻井过程中[3]。

泡沫欠平衡钻井液不但性能比较稳定, 而且携砂和携岩能力较强, 相当于清水的十倍左右, 其润滑性能、抗污染性能与岩屑清洁能力等方面都较好, 有利于对其进行分析, 防止油层坍塌或油气渗漏等现象发生。在一些裂缝发育或者漏失比较严重的地层、低压或者超低压的地层中, 应用泡沫欠平衡钻井液有利于降低事故发生率, 防止井壁坍塌等事件发生。泡沫欠平衡钻井液还可以满足地质录井的要求, 及时发现并且保护油气层。另外, 其成本较低, 不需要增加额外设备, 可以为整个钻井施工过程的高效优质提供保证。应用泡沫欠平衡钻井液钻井时, 会存在腐蚀工具和井壁稳定等问题。因此, 要配备专门设备以及水力学软件模型对岩石的机械特性等进行充分考虑。

结束语

综上所述, 使用欠平衡钻井液进行钻井, 具有保护油气层、提高产能以及降低成本等优点。因此, 相关部门应该加大对泡沫欠平衡钻井液的研究力度, 不断创新与欠平衡钻井液相匹配的关键技术, 为泡沫欠平衡钻井技术在国内钻井中的广泛应用打下良好的基础。

摘要：泡沫钻井液是欠平衡钻井技术中应用效果较好的一项技术, 欠平衡钻井技术的飞快发展推动了相应的欠平衡钻井液技术的不断更新与进步。本文主要对泡沫欠平衡钻井液在国内的相关研究现状进行了介绍, 并对其应用前景进行了相关探讨。

关键词：泡沫,欠平衡,钻井液,研究现状,应用前景

参考文献

[1]田中岚, 申瑞臣, 杨松.泡沫欠平衡钻井液研究与应用[J].钻采工艺, 2002 (11) :45-46.

[2]赵海洋, 郭宗诚, 周永章, 毛万明.欠平衡钻井液技术研究现状[J].石油钻探技术, 2002 (12) :58-59.

欠平衡钻井技术分析及其一些建议 篇5

关键词：欠平衡,钻井,氮气钻井,连续油管

一、前言

欠平衡钻井是指钻井过程中钻井液液柱压力低于地层孔隙压力,允许地层流体流入井眼、循环出并在地面得到有效控制的一种钻井方式。欠平衡钻井具有能提高硬地层的机械钻速,减少循环漏失和压差卡钻等优点,从而获得发展。推动欠平衡钻井技术的发展,其主要原因是减少和防止水平井钻井中钻井液对地层的损害

早期的欠平衡钻井所采用的循环介质为空气,后来相继发展了用氮气、天然气、雾、泡沫或空气的轻质低密度钻井液的欠平衡钻井技术,主要用于钻低压地层。

随着欠平衡钻井技术进一步成熟及井控设备的发展(承受高压的旋转防喷器引入油田后),又发展了用液体钻井液(清水、盐水、油基、水基钻井液)对高压地层进行欠平衡钻井的技术,如Flow Drilling (国内译为边喷边钻)、钻井液帽钻井、不压井钻井等技术。

二、欠平衡钻井的分类

欠平衡钻井技术经过几十年的发展,至目前,国外已经发展了空气钻井、氮气钻井、天然气钻井、雾化钻井、泡沫钻井、充气钻井液钻井、边喷边钻等多种欠平衡钻井技术。

空气欠平衡钻井技术,是指空气作为循环介质进行欠平衡钻井,是最早发展的一种欠平衡钻井技术。由于该技术是直接使用大气中的空气,所以可较大地节约钻井材料费用。

氮气钻井技术,在欠平衡钻井中,氮气能用作钻井液,或作为钻井液的一种组成成分。主要的优点胜过空气钻井,因氮气和烃气的混合物不易燃烧,这样,可消除井下着火的可能性。

天然气钻井技术,在天然气钻井中,使用天然气如同使用氮气或使用空气一样,可用作欠平衡钻井的循环介质。在钻含油气地层时,使用天气然钻井或防止井下气体混合物着火。然而,不同于氮气或空气,天然气当它排放到大气中时,一定会形成一种易燃的混合物。这种固有的较高的地面着火的潜在危险。使用天然气的钻井方法与使用空气或氮气钻井有一些不同。

雾化钻井技术,在空气钻井过程中,如出现少量的地层水流,通常作法是将空气钻井转变成雾化钻井。雾化钻井的具体作法是,在压缩的空气流未注入钻柱之前,向其注入少量的含有起泡剂的水。注入的这种液体与地层产出的水就会分散成不连续的(独立的)液滴的雾,这种雾流速度与气流速度相同。

充气钻井液钻井技术,虽然充气钻井液很早就用于油气工业,但是,在50年代早期在美国犹他州的Emery县才第一次使用充气钻井液钻井。当时,是使用充气泥浆作为钻井液,主要用途是避免因使用泥浆钻井时的井漏,而不是特定用于欠平衡钻井,近年来,由于水平井钻井的迅速发展,为了避免水平钻井中的地层损害,在加拿大、美国及世界上其他地区,使用充气液体作为钻井液已被用于欠平衡钻井。充气钻井液的连续相通常为未稠化的液化,如水、盐水、柴油、或原油等,气相为氮气、空气或其它气体。充气钻井液一般不含有表面活性剂,在井下具有较高的液体体积分数。使用充气钻井流的井底压力通常高于用雾、泡沫等其它轻质钻井液的井底压力。充气钻井液的有效密度通常为4ppg～7ppg (0.48g/cm3～0.48g/cm3)。

边喷边钻技术,随着欠平衡钻井技术的进一步发展成熟及能承受高压的旋转也喷器引入油田后,发展了使用液体钻井液对高压地层进行欠平衡钻井技术,这种技术国外称为Flow Drilling(国内译为边喷边钻)。严格地讲,欠平衡钻井都是边喷边钻,本部分所介绍的边喷边钻系指涉及到用液体钻井液进行的欠平衡钻井作业,另外的含意是利用自然欠平衡状态进行的钻井作业。

三、欠平衡钻井技术的优点

欠平衡钻井技术已经历了几十年的发展,但人们对欠平衡钻井的优点是逐渐认识的,早期,人们只认识到欠平衡钻井能提高硬地层的机械钻速,减少井漏及压差卡钻,而现在已进一步认识到,欠平衡钻井还能减少地层损害,提高产量,及时发现油气井地层等众多优点,这些均到现场证实。欠平衡钻井技术的优点包括:欠平衡钻井能提高钻井的机械钻速;欠平衡钻井能提高钻头使用寿命;欠平衡钻井可防止压差卡钻和减少井眼循环漏失;欠平衡钻井能减少地层损害。

四、欠平衡钻井技术建议

1、欠平衡钻井是一项技术性强、风险性大、施工难度高的系统工程,为确保施工安全,达到预期的欠平衡钻井的效果,做到有预见性和科学性,在欠平衡钻井中应开展数值模拟研究,在研究中需建立精细的多个数学模型进行欠平衡钻井数值模拟,以此优化各项钻井参数,为欠平衡钻井设计和施工提供科学依据。

2、国外欠平衡钻井主要用于钻水平井,因水平井段暴露在钻井液中的地层面积较多,时间也较长,易于被污染,而欠平衡钻井具减少地层损害的最大优势,由此可获得巨大效益,对于这种情况,国外已有较多的钻井事例。而国内目前已由用欠平衡钻的井多数是直井,为了进一步增大欠平衡钻井的效益,国内应扩大欠平衡钻井技术的应用研究,使其不仅适用于直井,也适用于水平井和定向井。

3、国外在欠平衡钻井技术的应用中,重视欠平衡钻井技术的选择和正确的设计,这也是欠平衡钻井成败的关键,这点也值得我们重视。

4、国内虽然利用欠平衡钻井技术钻了一定数量的井,但与国外,特别是加拿大和美国的欠平衡钻井数相比,差跟甚大,所以应增大欠平衡钻井井数,以提高欠平衡钻井的规模效益。

5、随着欠平衡钻井技术的发展外发展了一些较先进的欠平衡钻井地面设备,如旋转防喷器(额定的动密封压力已达17.5MPa)、闭式四相分离处理系统等,这为安全、有效地欠平衡钻井提供了必要条件,有些设备国内有些油田已引进。而国内也早在80年代就开始进行研制旋转防喷器和钻井液/气体分离器,但这些设备在某些设计结构上及技术指标上,与国外相比,还有一些差距,因此,还需在吸收国外设备先进技术的基础上,加强国内的研制工作,使其系列配套,满足欠平衡钻井的需要。

6、欠平衡连续油管钻井技术与常规钻井技术相比,具有钻井效率高,在整个作业过程中因不连接钻杆,可始终保持负压条件,能有效地减少地层损害,钻井安全可靠等优点,由于这些优点,适合其它欠平衡钻井方法不适合的高压和含H2S地层的钻井。国外已大力发展,而我们国内不未涉及,对此,国内就手对该项技术进行一些理论上的探索和研究,以便了解和认识该项技术,为发展该技术打下基础。

7、由于欠平衡钻井的特殊性,欠平衡钻井不同于常规钻井,要使欠平衡钻井获得成功,除了正确的钻井设计和先进的设备外,还需要有技术熟练素质较高的作业人员,因此,国外重视钻井人员的操作技术及井控技术的培训,这点值得我们重视。

五、总结

国内欠平衡技术起步较晚,发展很快。但在欠平衡钻井方式、欠平衡完井技术、欠平衡钻井相关软件、欠平衡钻井装备及配套工具等方面还落后与国外,我国应加快欠平衡钻井装备及配套工具的国产化进程和欠平衡完井技术攻关研究,实现全过程欠平衡技术的实施。

参考文献

[1]姜文利,叶建平,乔德武.煤层气多分支水平井的最新进展及发展趋势[J].中国矿业,2010,(01).

[2]鲜保安,夏柏如,张义,鲍清英,王海军,刘建伟.煤层气U型井钻井采气技术研究[J].石油钻采工艺,2010,(04)

[3]李泓平.《煤层气富集成藏规律》[J].中外科技情报,2007,(06).

气体欠平衡钻井井壁稳定性研究 篇6

一、气体欠平衡钻井技术的现状以及未来发展趋势。

1气体欠平衡钻井技术的现状分析

气体欠平衡钻井技术在降低钻井成本、缩短勘探开发周期、保护油气储层、提高勘探开发水平等各个方面都有很明显的优势。在低压储层勘探、老油田改造挖潜、难动用储量开发等各个方面都有比较独特的优势。自20世纪80年代开始, 气体欠平衡钻井技术的成功研制, 使这个技术得到了非常充分的应用。使得这个技术得到的广泛的发展。在不断钻研的过程中使得气体欠平衡钻井技术的钻井技术以及工艺得到了进一步的发展提高。就现在而言, 这项技术已经比较成熟。在很多比较发达的国家气体欠平衡钻井技术已经得到了广泛的应用, 被当成常规的技术来使用。近几年国内的气体欠平衡钻井技术发展也很快, 气体欠平衡钻井技术的使用量在不断地增加。

2气体欠平衡钻井技术的发展趋势

气体欠平衡钻井技术如今已经形成了比较有效、系统、完备、稳定的体系。气体欠平衡钻井技术发展的主要趋势是:

(1) 随着气体欠平衡钻井技术的不断发展, 泡沫钻进、雾化钻井、空气钻井等技术将会得到广泛的应用和推广。

(2) 按压欠平衡钻井技术将会得到进一步的发展。

(3) 在气体欠平衡钻井技术研究的全过程之中, 将作为欠平衡钻井的主要技术将会的到广泛的应用。

(4) 气体欠平衡钻井技术将会得到快速的发展。

(5) 气体欠平衡钻井技术得到了LED测量技术的进一步推动。

(6) 套管钻井和欠平衡钻井技术将会得到进一步的完善。

二、气体欠平衡钻井技术的优点、缺点

1气体欠平衡钻井技术的优点

气体欠平衡钻井技术能够快速发展的主要原因就是:气体欠平衡钻井技术可以很好地避免在钻井的过程中一些复杂问题的产生。可以降低开发是所需要的成本。在气体欠平衡钻井技术的过程中, 井内的循环液体的密度比较低, 气体欠平衡钻井技术可以避免复杂事故发生, 降低钻井的成本, 提高钻井的速度。在常规的气体欠平衡钻井技术中钻井液的密度比较高, 可以有效地减轻对地层的伤害, 提高油井的产能。在进行钻井的过程中, 井内的压力要比地层的压力小, 可以充分的暴漏油气层, 保护储层, 有利于增加油井产量和油气层。实时发现地质异常情况以及评价油藏。在气体欠平衡钻井技术过程中, 允许地层的流体流入到井眼当中, 有利于达到良好的地层信息得到勘探的目的。还可以降低井漏的风险, 节约钻井时的成本。

2气体欠平衡钻井技术的局限性

气体欠平衡钻井技术的主要局限性包括技术上的局限性以及经济上的局限性

首先在气体欠平衡钻井技术我们要考虑的就是安全因素, 在任何的工程中都存在一定的安全因素:空气和可燃气体混合在一起很容易会发生爆炸, 虽然发生爆炸的几率是很小的, 但是一旦发生后果将不堪设想, 井下的钻具很有可能会被炸断或者会融化。使用氮气等不可燃的气体可以避免井下着火的现象, 但是会增加钻井的成本。在气体欠平衡钻井技术过程中还会出现定向钻井的问题, 井眼稳定的问题, 技术经济上的考虑, 以及液体侵入等问题。

三、气体欠平衡钻井技术井壁稳定性问题

石油钻井工程中很重要的一个问题就是气体欠平衡钻井技术井壁稳定性问题, 井壁失稳的问题如果不能够得到改善将会造成很严重的经济损失。世界各大石油公司都消耗了很多的物力、人力、财力来解决这个问题。井壁的不稳定性主要表现在两个方面, 一个是由于钻井液压力太低不能够有效地支撑井壁围岩造成的剪切破坏, 第二种则是由于井眼内液柱压力太高而造成张性破裂。影响井壁稳定性的因素有很多种, 还包括很多的人为因素, 天然因素。人为因素主要包括:井眼裸露时间, 钻井液性能、钻进液的成分钻柱振动对井壁的冲击以及钻井液环空返速对井壁的冲蚀。天然因素主要包括:原地应力、岩石孔隙性、地层岩石性质、含黏土矿物类型、岩石胶结情况、裂缝发育程、渗透性等。

结语

井壁稳定问题是气体欠平衡钻井技术中难以回避的问题, 在之前的施工之中, 只能运用坍塌压力窗口与孔隙压力来确定钻井液密度。如果在施工的时候出现了井壁坍塌的问题, 则施工将没有办法继续。气体欠平衡钻井井壁稳定性研究, 在近几年气体欠平衡钻井技术在国内油气田的勘探中得到了广泛的开发与应用。确立了井壁岩石的破坏准则和力学参数, 对气体欠平衡条件下地层出水情况进行分析。井壁失稳的问题如果不能够得到改善将会造成很严重的经济损失。岩石抗拉强度小则会很容易引起井壁失稳, 井壁稳定性很容易受到气体欠平衡钻井时流体拖拽力形成流固耦合作用由欠平衡钻井向过平衡钻井过渡时井壁所受应力由拉应力逐渐向压应力过渡, 同时流固耦合影响变弱, 井壁稳定性也变强。流固耦合的作用是不可忽略的。

摘要：近几年气体欠平衡钻井技术在国内油气田的勘探中得到了广泛的开发与应用。气体欠平衡钻井技术主要是用气体作为钻井的流体, 并没有用液柱压力来支撑平衡地层压力和井壁。在负压差的作用之下地层流体流入井内, 在这种情况之下才使得井周围应力的分布, 制约气体欠平衡钻井技术应用的最大因素主要是井壁稳定的问题。近年来对于气体欠平衡钻井技术的研究越来越多, 和一般的钻井技术相比较, 在提高机械钻速、保护油气层等方面气体欠平衡钻井技术有着不可替代的优势。

关键词：气体欠平衡,钻井,井壁稳定

参考文献

[1]高德利, 李天太.井壁稳定性技术研究极其在呼图壁地区的应用[J].中国海上油气, 2002, 17 (03) :23-26.

[2]程远方.邓金根.井壁稳定预测技术[M].北京:石油工业出版社, 2008.

[3]杨令瑞, 邓虎.气体钻井井壁稳定分析[J].天然气工业, 2007:27 (02) :49-51.