【正文】 有鉆井液通行的條件外。嘉陵江、飛仙關(guān)、茅口組三個(gè)漏層，地層裂縫非常發(fā)育，尤其是高角度大裂縫發(fā)育（常發(fā)現(xiàn)裂縫寬度大于 10mm、傾角大于 30176。這些層位經(jīng)常發(fā)生嚴(yán)重井漏，但惡性井漏較為少見(jiàn)。 井底負(fù)壓差的控制 研制出欠平衡鉆井地面數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，可依據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的鉆井作業(yè)參數(shù)和產(chǎn)出流體的量，以及立管壓力和套管壓力與實(shí)際井底壓力間的數(shù)學(xué)關(guān)系及軟件計(jì)算，調(diào)節(jié)鉆井液密度和井口回壓來(lái)控制井底負(fù)壓差。第一種是直接用低密度的空氣、霧化、泡沫等鉆井液；另一種是往鉆井液基液中注入一種或多種不凝氣，以降低鉆井液密度，實(shí)現(xiàn)欠平衡鉆井的目的。 鉆井液可實(shí)現(xiàn)的最低密度 鉆井液穩(wěn)定井壁的能力 欠平衡鉆井液的攜屑能力 欠平衡液與地層產(chǎn)出物的相容性 防腐問(wèn)題 對(duì)流自吸作用 對(duì)測(cè)井和錄井的影響 鉆井液的經(jīng)濟(jì)性和安全性 欠平衡鉆井液密度的確定 鉆井液密度的計(jì)算過(guò)程是：先確定地層孔 隙壓力、環(huán)空壓耗，然后求出鉆井液密度。因此 ,這些監(jiān)測(cè)方法對(duì)于鉆井液密度確定意義不大。 （ 312 ） ： 環(huán) 空 壓 耗 kPa ：鉆井液塑性黏度 mPa??s ：鉆井液排量 L/s ：鉆柱直徑 mm ：井眼直徑或套管直徑 mm ：鉆桿長(zhǎng)度 m ：屈服值 Pa 鉆井液密度的確定 鉆井液密度的計(jì)算應(yīng)在井口回壓為零、正常鉆進(jìn)中負(fù)壓差達(dá)到設(shè)計(jì)值的情況下進(jìn)行。經(jīng)過(guò)研究實(shí)踐，得出一套完整的欠平衡鉆井液密度的確定方法如圖（ 32）所示。由于氣體密度低，常用于鉆漏失層、敏感性強(qiáng)的低壓油氣層、溶洞性低壓層和低壓生產(chǎn)層等。 霧流體 霧流體是空氣、發(fā)泡劑、防腐劑和少量水混合組成的循環(huán)流體，其中空氣是連續(xù)相，液體是非連續(xù)相，適于鉆開(kāi)出液量低于 24m3/h 低壓油氣層，如果地層出液量大于 24m3/h，則采用泡沫鉆井液鉆進(jìn)。環(huán)空速度要達(dá)到 ~，地面正常工作壓力為 ~。硬膠泡沫是氣體、粘土、穩(wěn)定劑和發(fā)泡劑配成的穩(wěn)定性比較強(qiáng)的分散體系，用于需要泡沫壽命長(zhǎng)、攜帶能力強(qiáng) 的情況，如解決大直徑鉆井巖屑攜帶和清洗井底或防漏、堵漏、堵水等問(wèn)題，其成本低，但它對(duì)電解質(zhì)及油品的污染較敏感，一般不宜在油氣井中應(yīng)用。 加有新型降密度劑的鉆井液體系 美國(guó) 開(kāi)發(fā)了一種不含氣相的低密度鉆井液將不可壓縮空心玻璃珠作為低密度固相添加劑，其塑性粘度、屈服值以及濾失量均能滿(mǎn)足鉆井要求 [23]。 表 32 地層壓力系數(shù) 優(yōu)化鉆井液類(lèi)型 地層壓力系數(shù) 優(yōu)化鉆井液類(lèi)型 空氣 /天然氣 /氮?dú)? ~ 油或油基鉆井液 ~ 霧化鉆井液 ~ 水（鹽水） ~ 泡沫鉆井液 以上 常規(guī)水基鉆井液 ~ 充氣鉆井液 第 4 章 欠平衡鉆井信息采集處理系統(tǒng)以及應(yīng)用 研究欠平衡鉆井參數(shù)采集與分析處理系統(tǒng)的意義 鉆井過(guò)程中的事實(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)是科學(xué)打井的前提性工作，對(duì)于欠平衡鉆井尤其重要。 若想實(shí)時(shí)了解井下動(dòng)態(tài)，就要求有一套鉆井參數(shù)與分析處理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)分析井底欠平衡鉆井狀態(tài)，如井底欠壓值的大小、地層流體侵入量、地層壓力的變化情況等，根據(jù)采集分析處理數(shù)據(jù)，對(duì)影響欠平衡鉆井的諸要素實(shí)時(shí)調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)安全快速鉆井的目的。 方案設(shè)計(jì) 欠平衡鉆井的采集有兩種方式，第一是按常規(guī)的方法獲取現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，即配套地面?zhèn)鞲衅?、?shù)據(jù)采集板卡的方式采集欠平衡鉆井?dāng)?shù)據(jù)。 第二步是針對(duì)將來(lái)配備的其它系列鉆井設(shè)備的欠平衡鉆井，同樣要開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)獲取接口。 系統(tǒng)軟件是有十幾個(gè)功能模塊組成。 鉆進(jìn)作業(yè)過(guò)程中數(shù)據(jù)顯示與監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容有：底部鉆具狀態(tài) 、鉆井液池體積、鉆井泵狀態(tài)包括開(kāi)啟狀態(tài)、沖數(shù)、計(jì)算流量、上水效率等、鉆井液性能包括實(shí)時(shí)密度、密度超限報(bào)警、計(jì)算流變參數(shù)等 、水力參數(shù)、鉆頭磨損包括牙齒磨損與軸承磨損、每米成本包括常規(guī)成本與風(fēng)險(xiǎn)成本、立管壓力變化、總池體積凈增量判斷井涌、井漏、流量差值監(jiān)測(cè)判斷井涌、井漏、卡鉆系數(shù)、扭矩變化判斷鉆頭失效、斷鉆具等主要依據(jù)、鉆壓變化監(jiān)測(cè)鉆壓超限界、判斷溜鉆、鉆具疲勞、大鉤載荷增減量判斷超拉與遇阻等顯示與監(jiān)測(cè)以及 dc 指數(shù)監(jiān)測(cè)地層壓力等[29]。自動(dòng)采集其他相關(guān)數(shù)據(jù)或者參與計(jì)算，或者可以直接分析處理現(xiàn)場(chǎng)相應(yīng)的情況。 欠平衡鉆井過(guò)程中的可以運(yùn)用直接采集和分析處理后得到的數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)欠平衡鉆井中的工序進(jìn)行調(diào)整和控制。反之，當(dāng)計(jì)算的井底實(shí)際壓力 設(shè)定值 +設(shè)定誤差時(shí)，發(fā)出開(kāi)大節(jié)流閥開(kāi)度指令，減少套壓值；在等待一個(gè)壓力傳播延遲后根據(jù)變化了的泵壓 和其它數(shù)據(jù)重新計(jì)算井底壓力，再把計(jì)算的井底實(shí)際壓力與設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比到井底壓力在設(shè)定值177。同樣軟件可以嵌入對(duì)其他作業(yè)的控制程序，達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)施工的智能控制。設(shè)計(jì)欠平衡井段是3087~3670 米，預(yù)測(cè)目的層地層壓力系數(shù) 。 實(shí)現(xiàn)欠平衡方式：流鉆法（邊噴邊鉆）。 現(xiàn)場(chǎng)施工 氣體上竄速度預(yù)測(cè)技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)鉆實(shí)鉆中的應(yīng)用 （ 1）氣體上竄速度預(yù)測(cè) 設(shè)鉆井液以速度穩(wěn)定流動(dòng)，侵入井內(nèi)的氣泡主要受浮力，黏滯表 41 不同鉆井液密度下的井底壓力計(jì)算表 序號(hào) 塑性粘度 mPa s 動(dòng)切力 Pa 零切力 Pa 密度 g/cm3 井深 m 排量 L/s 泵壓 MPa 環(huán)空壓耗 MPa 靜欠壓值 MPa 動(dòng)欠壓值 MPa 1 18 9 2 3095 3620 30 30 2 18 9 2 3095 3620 30 30 3 20 9 2 3095 3620 30 30 4 20 10 2 3095 3620 30 30 5 20 10 2 3095 3620 30 30 6 20 10 2 3095 3620 30 30 7 22 11 3 3095 3620 30 30 8 25 12 3 3095 3620 30 30 阻力和重力作用。根據(jù)氣體動(dòng)態(tài)方程研究出欠平衡狀態(tài)下氣侵后井底壓力計(jì)算模型，代入現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)作為邊界條件，應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算氣體上竄速度，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算，井底至井口下 200m 段為氣泡流型為泡沫流，井口 200m 段轉(zhuǎn)為段塞流，井深 3500m 時(shí)氣泡上返時(shí)間為 38min，這與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值相符。運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)實(shí)際地層壓力進(jìn)行計(jì)算，在次基礎(chǔ)上進(jìn)行了井底循環(huán)壓力，井底靜壓差和動(dòng)壓差的計(jì)算 ，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表（ 42）： 表 42 實(shí)鉆井底壓力計(jì)算 序號(hào) 井深 m 環(huán)空壓力 MPa 地層壓力 MPa 地層壓力系數(shù) 井底靜壓差 MPa 井底動(dòng)壓差 MPa 環(huán)空鉆井液密度 g/cm3 1 2 3 4 5 6 7 3010 3110 3210 3310 3410 3510 3575 平均值 由表可以看出，三開(kāi)欠平衡段計(jì)算壓力系數(shù) ，中途測(cè)試實(shí)測(cè) ，誤差為％。在正常鉆進(jìn) 圖 46 壓力與井深關(guān)系曲線(xiàn) 過(guò)程中，保持井底動(dòng)壓差值在 之間。因此，在此期間決不能因油氣量的增加而 繼續(xù)增大回壓，以免造成過(guò)平衡鉆進(jìn)或壓滿(mǎn)、壓死目的層。在此期間應(yīng)隨時(shí)注意泵壓的變化，當(dāng)泵壓繼續(xù)減少時(shí)，調(diào)節(jié)節(jié)流閥使泵壓回升，避免欠平衡鉆進(jìn)過(guò)程中油氣侵入量急劇增加而導(dǎo)致壓力失控。 4 欠平衡鉆井過(guò)程中井筒流動(dòng)是一個(gè)氣、液、固三相流動(dòng)，文中用兩相流動(dòng)模型研究了直井筒的流態(tài)和攜巖問(wèn)題，建立了兩相流數(shù)學(xué)模型。 6 一般的井漏主要是由于井底壓力高于地層壓力所引起，大的惡性井漏往往是裂縫網(wǎng)絡(luò)較好，縫、洞發(fā)育相連的地層。 7 欠平衡鉆井中井底負(fù)壓值的設(shè)計(jì)涉及到油藏、地質(zhì)以及地面設(shè)備的工作能力等因素設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)對(duì)每項(xiàng)因素精確分析，以完成井底負(fù) 壓值的合理設(shè)計(jì)，一般經(jīng)驗(yàn)是欠平衡鉆井井底負(fù)壓值應(yīng)維持在 13MPa。 10 欠平衡鉆井?dāng)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)對(duì)鉆井全過(guò)程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、計(jì)算和分析，依據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)整個(gè)工藝過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督和指導(dǎo)，確保欠平衡鉆井 安全的