【正文】 程的相關(guān)鉆井機(jī)械參數(shù)、 水力參數(shù)、鉆井液性能參數(shù)以及其它與鉆井相關(guān)的參數(shù)，并結(jié)合實(shí)時(shí)的井眼參數(shù)，實(shí)時(shí)分析、預(yù)測(cè)井下的欠壓值等。在欠平衡鉆井期間，地層流體不斷地侵入環(huán)空，侵入量的大小與 地層產(chǎn)能狀況、井底欠壓值等因素密切相關(guān)。當(dāng)空心玻璃球的密度為 ,而微型空心玻璃球的密度為 ，抗破壞壓力為 ~。穩(wěn)定泡沫是指空氣氣體、液體發(fā)泡劑和穩(wěn)定劑配成的分散體系，穩(wěn)定泡沫能與各類電解質(zhì)、原油及鉆井作業(yè)過程的污染物配伍，且能處理水，主要用于保護(hù)油氣層損害，低壓油氣層及枯竭層、永凍地區(qū) 20~80℃）及地?zé)峋@井。在鉆進(jìn)過程要注意空氣的分離和防腐，防沖蝕等問題，要求有配套工藝和地面充氣設(shè)備。其優(yōu)點(diǎn)類同于空氣鉆井，缺點(diǎn)是需要的空氣量比空氣鉆井多 20%~40%，實(shí)際需要量還要高些，否則井下不安全，且在超深井中 ,易腐蝕鉆具。使用氣流體鉆井時(shí) ,需要在井場配備專用鉆井設(shè)備 ,還需有井口防噴器、旋轉(zhuǎn)頭、密封鉆桿、巖屑排除管匯及測(cè)量儀表等。 圖 32 鉆井液密度設(shè)計(jì)圖 目前應(yīng)用的欠平衡鉆井液體系 常規(guī)鉆井液 當(dāng)鉆遇某些高壓地層時(shí)，由于常規(guī)鉆井液的循環(huán)液柱壓力低于地層孔隙壓力，使 井底壓力自然處于欠平衡狀態(tài)，因此可以應(yīng)用常規(guī)鉆井液進(jìn)行邊噴邊鉆。鉆井液密度的計(jì)算式為 （ 313） ：預(yù)測(cè)地層孔隙壓力 KPa ：井底負(fù)壓設(shè)計(jì)值 KPa ：井深 m ：鉆井液密度 g/cm3 欠平衡鉆井中鉆井液密度的設(shè)計(jì)以地層孔隙壓力的 預(yù)測(cè)技術(shù)為前提，預(yù)測(cè)的精確程度直接關(guān)系到鉆井液密度設(shè)計(jì)及鉆井作業(yè)的成敗。 環(huán)空壓耗 環(huán)空壓耗與鉆井液密度的設(shè)計(jì)有直接關(guān)系，常規(guī)過平衡及近平衡鉆井現(xiàn)場泵排量 是按噴射鉆井最大鉆頭水功率或沖擊力原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，鉆井液循環(huán)足以達(dá)到紊流狀態(tài)。 地層孔隙壓力 油藏地質(zhì)工程提供的地層孔隙壓力主要是試油靜壓、鉆桿測(cè)試壓力及RFTMFT）測(cè)試壓力，所鉆井的壓力可根據(jù)油層深度校正。采用這種方式，需要在在鉆井液中加入減輕劑和使用減輕劑制備與充入設(shè)備，以及對(duì)返出鉆井液進(jìn)行處理的外圍設(shè)備，鉆井成本 較高。 欠平衡鉆井液技術(shù) 欠平衡鉆井液技術(shù)是能否實(shí)現(xiàn)欠平衡鉆井的關(guān)鍵技術(shù)，是實(shí)施欠平衡鉆井的主要內(nèi)容。須家河、自流井、沙溪苗三個(gè)層位，屬于孔隙性氣層，孔隙壓力偏低，常發(fā)生滲透性漏失。、延伸很遠(yuǎn) 的非填充裂縫），同時(shí)地下溶洞發(fā)育，故經(jīng)常出現(xiàn)嚴(yán)重漏失和惡性漏失。井底壓力大于地層壓力是導(dǎo)致鉆井液漏失的重要原因。在鉆進(jìn)滲透率大于 14m2 或砂、礫巖的平均粒徑大于鉆井液固相顆粒直徑三倍的孔隙性地層時(shí)，若井底壓力超過地層壓力就會(huì)發(fā)生滲透性漏失。井漏是鉆井工程中最復(fù)雜的問題之一，它不僅大大增加了鉆井液的費(fèi)用，而且還會(huì)導(dǎo)致循環(huán)喪失，施工中斷，無法進(jìn)行巖屑錄井，甚至引起井塌、井噴和卡鉆等惡性事故。井漏嚴(yán)重制約著勘探開發(fā)速度和鉆井成功率。前者是自發(fā)的，后者是人為的，可燃混合物由于化學(xué)反應(yīng)使自身溫度升高而引起反應(yīng)速度急劇升高形成的燃爆稱為熱自燃，反之由外界加入能量。 任何可燃混合物（燃料與空氣或其他氧化劑的混合物）的燃燒都必須著火后才能產(chǎn)生快速的燃燒爆炸。 欠平衡鉆井井下爆燃基礎(chǔ)理論 根據(jù)燃燒學(xué)理論，氣體燃燒的可以分為擴(kuò)散性燃燒預(yù)混氣體燃燒兩大類。 本文只討論沿流動(dòng)方向的一維非定常流動(dòng)問題，用截面的平均特性和分布系數(shù)修正方法來表征過流斷面的流動(dòng)參數(shù)分布。然而，由于不同的流態(tài)受不同的水動(dòng)力學(xué)條件的控制，所以可以利用水動(dòng)力學(xué)原理通過機(jī)理分析，得到流態(tài)的判別準(zhǔn)則。 相流流態(tài)分類及其判別方法 在欠平衡鉆井過程中，井筒中的多相流在流動(dòng)時(shí)其流態(tài)是變化的。雙組分兩相流動(dòng)是指化學(xué)成分不同的兩種物質(zhì)同處 于一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的兩相流體流動(dòng)。僅有兩種相態(tài)同處于一個(gè)體系內(nèi)的流動(dòng)便稱為兩相流動(dòng)，它是多相流動(dòng)中最常見的一種流動(dòng)組合。顯然此時(shí)鉆井液體系和性能并沒有使泥頁巖水化影響降低到最小。由上述綜合分析所得到的結(jié)論，如果井壁能保持穩(wěn)定，則可以采用給定參數(shù)的欠平衡鉆井；如果井壁不能保持穩(wěn)定，則應(yīng)加大鉆井液密度直至井壁穩(wěn)定，必要時(shí)放棄欠平衡鉆井的方法。如果試驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果表明，欠平衡鉆井的鉆井液密度不能保證井壁穩(wěn)定，通過調(diào)整鉆井 液體系和性能，增強(qiáng)井壁的穩(wěn)定性。在油氣藏篩選問題上，應(yīng)該由一個(gè)有鉆井工程師、油藏工程師、地質(zhì)學(xué)家、地球物理學(xué)家、巖石物理學(xué)家、采油工程師、欠平衡鉆井專家、安全專家、經(jīng)濟(jì)師等組成的多學(xué)科工作組來完成。從目前國內(nèi)外研究及應(yīng)用情況來看，其具有以下幾方面的優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：減少對(duì)油氣層的傷害，有效保護(hù)油氣層，提高油氣井的產(chǎn)量實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)地質(zhì)異常情況，及時(shí)評(píng)價(jià)低壓低滲油氣層有效控制漏失，減少和避免壓差卡鉆等井下復(fù)雜情況的發(fā)生，減少作業(yè)和相關(guān)的費(fèi)用 [6]提高機(jī)械鉆速，延長鉆頭使用壽命，縮短鉆井周期，降低鉆井成本可以在鉆井過程中生產(chǎn)油氣。同時(shí)，還有相當(dāng)一部分開發(fā)中、后期油田由于壓力遞減而進(jìn)入低壓油田范疇。目前全國各大石油院校及油田都在不同程度上開展了欠平衡鉆井技術(shù)的研究和推廣應(yīng)用，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。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。國外欠平衡鉆井技術(shù)主要集中在井控、鉆井液、程序設(shè)計(jì)、特殊工具等方面。欠平衡鉆井技術(shù)是 21 世紀(jì)油氣資源開發(fā)中必不可少的主干技術(shù)之一，又是一項(xiàng)涉及面寬、投資大、風(fēng)險(xiǎn)大的系統(tǒng)工程，也是繼水平井技術(shù)之后在鉆井技術(shù)上的另一大發(fā)展方向和熱點(diǎn)，應(yīng)盡快掌握和發(fā) 展欠平衡鉆井技術(shù)更好地作為發(fā)現(xiàn)和保護(hù)油氣藏的重要戰(zhàn)略措施。另外國際油價(jià)的持續(xù)走高，對(duì)世界經(jīng)濟(jì)造成了很大的影響。 本文介紹了欠平衡鉆井技術(shù)國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r，實(shí)施欠平衡鉆井的優(yōu)缺點(diǎn)。欠平衡鉆井的相關(guān)理論和技術(shù)研究已經(jīng)成為鉆井工作者的 一個(gè)研究熱點(diǎn)。最后介紹了欠平衡鉆井的信息采集處理系統(tǒng)，通過全過程的監(jiān)測(cè)和指導(dǎo)保證欠平衡鉆井的安全進(jìn)行欠平衡；鉆井液；信息采集第 1 章 緒論 高壓和常規(guī)壓力、中高滲均質(zhì)砂巖 等良好勘探開發(fā)條件轉(zhuǎn)移到了復(fù)雜中小油田、斷塊油田、薄油層、低壓低滲低產(chǎn)能、老油田改造、復(fù)雜儲(chǔ)層條件、非常規(guī)油氣等惡劣的開發(fā)勘探條件，這種形勢(shì)迫使勘探開發(fā)必須要有新的思路和方法，同時(shí)由于非封固完井的水平井?dāng)?shù)量增多，強(qiáng)化了對(duì)防止儲(chǔ)層損害的關(guān)注。因此，欠平衡鉆井由于其先進(jìn)性為勘探、開發(fā)帶來了廣闊的前景，在油氣田開發(fā)中發(fā)揮著越來越重的作用。在美國，欠平衡鉆井技術(shù)被稱為上游石油工業(yè)新技術(shù)，已經(jīng)成為鉆井技術(shù)發(fā)展熱點(diǎn)，并越來越多地與水平井、多分支井及小井眼鉆井技術(shù)相結(jié)合。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)。為了滿足不同地層對(duì)欠平衡鉆井的需要，隨后又相繼開發(fā)了空氣鉆井、霧化鉆井、充氣鉆井和低密度泥漿鉆井等欠平衡鉆井技術(shù)。 就我國來說，特殊油氣資源分布于全國各大油田，其儲(chǔ)量占總探明儲(chǔ)量的三分之一以上。 欠平衡鉆井優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)欠平衡鉆井技術(shù)能夠迅速發(fā)展是因?yàn)樗芎芎玫目朔@井作業(yè)過程中的難題并避免一些復(fù)雜情況的發(fā)生、能有效地降 低油氣田的勘探開發(fā)成本。另外，油氣藏的構(gòu)造資料、注水、注氣以及原油粘度都在區(qū)分油氣藏特征方面起著一定的作用。 欠平衡鉆井地層穩(wěn)定 井壁失穩(wěn)機(jī)理 采用欠平衡鉆井，首先要使鉆井液液柱壓力低于儲(chǔ)層壓力，此時(shí)鉆井液密度降低后，井壁的穩(wěn)定性是否可以保證。 非泥頁巖地層的穩(wěn)定性對(duì)于給定段地層，在給定欠平衡鉆井的條件下，井壁是否可以保持穩(wěn)定，可按圖（ 21）所示的動(dòng)作程序進(jìn)行一系列的試驗(yàn)和分析，最終得到結(jié)論。在常規(guī)的過平衡鉆井中，人們常常是在給定鉆井液密度的前提下，調(diào)整鉆井液體系和性質(zhì)達(dá)到一個(gè)合適的狀態(tài)，使該狀態(tài)下泥頁巖水化應(yīng)力、水化下降程度在給定鉆井液密度條件下能保持井壁穩(wěn)定。這幾個(gè)相可以是同一種物質(zhì)的不同相態(tài)，也可以是不同物質(zhì)的不同相態(tài)。單組分兩相流動(dòng)是由同一種化學(xué)成分但不同的相態(tài)混合在一起的流動(dòng)體系。在不涉及相變的條件下，?？蓪⑺鼈円暈橥环N物理現(xiàn)象處理。 氣液兩相的相態(tài)主要受各項(xiàng)速度、密度等參數(shù)的影響外，氣液兩相的流動(dòng)的形成過程、少量雜質(zhì)的存在等可能對(duì)流態(tài)有一定的影響。 忽略氣體在泥漿中的溶解，且兩相間無化學(xué)反應(yīng)。 三相攜屑研究井眼凈化能力是否滿足正常鉆井需要，取決于鉆井環(huán)空流體的有效上返速度，只要有效上返速度大于巖屑的沉降速度和巖屑的最低上返速度，巖屑就可以被攜帶到地面上來。在井下條件下，多數(shù)情況都表現(xiàn)為空氣與可燃?xì)怏w混合后失火爆炸的形式，其危害性較大，主要介紹預(yù)混氣體的失火爆炸問題。使可燃混合物著 火的方法一般有兩種：自燃與點(diǎn)燃。 裂縫性儲(chǔ)層欠平衡鉆井流動(dòng)規(guī)律 嚴(yán)重裂縫性儲(chǔ)層的最大問題是井漏 所有碳酸鹽巖儲(chǔ)層探區(qū)均存在不同程度的井漏問題。產(chǎn)層漏失除了造成時(shí)效成本損失外，漏入產(chǎn)層的工作液還造成了嚴(yán)重的儲(chǔ)層傷害。滲透性漏失多發(fā)生在膠結(jié)不好的孔隙性地層，其巖性以砂、礫巖為主。鉆井過程中發(fā)生井漏，除了地層本身存在孔隙、裂縫或溶洞，具