【正文】 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。 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。 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。、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。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。井漏嚴(yán)重制約著勘探開發(fā)速度和鉆井成功率。 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。 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。 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。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。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。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。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。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。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。 本文介紹了欠平衡鉆井技術(shù)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r，實(shí)施欠平衡鉆井的優(yōu)缺點(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。在美國(guó)，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。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)。 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。 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。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(yè)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。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。 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。 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。使可燃混合物著 火的方法一般有兩種：自燃與點(diǎn)燃。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。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，具有鉆井液通行的條件外。這些層位經(jīng)常發(fā)生嚴(yán)重井漏，但惡性井漏較為少見。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。因此 ,這些監(jiān)測(cè)方法對(duì)于鉆井液密度確定意義不大。經(jīng)過研究實(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。 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)。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。 表 32 地層壓力系數(shù) 優(yōu)化鉆井液類型 地層壓力系數(shù) 優(yōu)化鉆井液類型 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。 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)鞲衅鳌?shù)據(jù)采集板卡的方式采集欠平衡鉆井?dāng)?shù)據(jù)。 系統(tǒng)軟件是有十幾個(gè)功能模塊組成。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。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)出開大節(jié)流閥開度指令，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。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) 。 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。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，三開欠平衡段計(jì)算壓力系數(shù) ，中途測(cè)試實(shí)測(cè) ，誤差為％。因此，在此期間決不能因油氣量的增加而 繼續(xù)增大回壓，以免造成過平衡鉆進(jìn)或壓滿、壓死目的層。 4 欠平衡鉆井過程中井筒流動(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)和攜巖問題，建立了兩相流數(shù)學(xué)模型。 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 13M