【文章內容簡介】 防噴器和旋轉控制頭 (旋轉防噴器 )、液動閘閥及四相分離器、真空除氣器，放噴火炬管及火炬、安全可靠的點火系統(tǒng)，防回火裝置、循環(huán)系統(tǒng)的再種電器防爆裝置、流量計、六方 (三方 )鉆桿和 18 度 斜坡鉆桿，當?shù)貙訅毫ο禂?shù)小于 時，要實現(xiàn)欠平衡鉆井還應 另 配充氣 (或霧化、泡沫、氮氣 )裝置 [1]。 4 第 2 章 欠平衡鉆井技術的發(fā)展歷程及研究現(xiàn)狀 欠平衡鉆井技術的發(fā)展歷程 欠平衡鉆井技術開始于 20 世紀 50 年代，美國在 1953 年使用空氣作為循環(huán)介質成功地完成了一口 鉆井 ，而后很長段時問內由于 設備和技術的限制 因 素欠 平衡 衡鉆井技術并沒有得到很好的發(fā)展。進入 20 世紀 80 年代，欠平衡鉆井技術迅速發(fā)展，尤其是近十年來，欠平衡鉆井技術在北美地區(qū)（如美同、加拿大、墨兩哥灣 )得到了較為廣泛的應用。據(jù) 1997 年資料統(tǒng)計，美國 1997 年采用欠 平衡 衡鉆井技術完成 4000 余口井。預計到 2020 年將達到 6500 口， 2020 年將達 12020 口。加拿大 1997 年采用欠平衡鉆井技術鉆 1500 口。在美同，欠平衡鉆井技術被稱為上游石油工業(yè)新技術，已經成為繼水平井技術之后的第個 鉆井 技術發(fā)展熱點。另外在墨西哥灣、加拿大北部油田、北海 油田、伊朗、也門、俄羅斯及印度尼兩亞、澳大利亞和歐洲等地區(qū)欠平衡鉆井已經成為一種降低開發(fā)成本、保護油氣層必小可少的技術了。 近幾年，我國部分油田從國外引進欠平衡鉆井設備，開始了欠平衡鉆井的實驗， 1999年大港油田應用欠平衡鉆井技術發(fā)現(xiàn)了千米橋億噸級油氣田，從此在全國各油田掀起了研究和應用欠平衡鉆井技術的高潮。各油田相繼引進了美國先進的欠平衡鉆井設備，截止目前為止，我國購買了各種欠平衡設備 25 套。采用該項技術完成 60 余口井。其中大港油田應用效果最好。 欠平衡鉆井所用的地面常規(guī) 裝備有：氮或壓縮氣供應裝置、容積小且壓力大的注液泵、液一氣混合管匯、節(jié)流管匯、鉆屑或鉆井液取樣器、化學劑注射泵、采油分離系統(tǒng)和自動燃燒氣體系統(tǒng)，以下是國外目前比較先進的專用裝備。 高壓旋轉分流器一防噴器系統(tǒng) 高壓旋轉分流囂一防噴器系統(tǒng)又稱旋轉防噴器（ BOP)。國外有好幾個廠家都有專利產品，其中美國 williums 工具公司生產的旋轉防噴頭使用最多， 壓力 級 別 最為齊全。該公司供應的高壓系統(tǒng)有 7000 型和 7100 型兩 種 ，： 7000 型的靜試驗壓力為 21MPa，工作壓力為 ； 7100 型包括旋轉控制 頭總成、熱傳遞一潤滑裝置、遙控監(jiān)控臺和遙控防爆電源設備。旋轉控制頭總成殼體試驗動壓力可達 70MPa，靜壓力為 35MPa，工作 5 壓力為 。 液流導向系統(tǒng) 國外研制了一種電磁閥導向系統(tǒng)，可增加鉆深。馬達被設計成種金屬對金屬的葉片，采用非彈性體制成的正容積馬達，不會由于失速而使轉速過快。 地面分離系統(tǒng) 2020 年前后，國外加強了地面分離系統(tǒng)硎制，包括壓力額定值為 35MPa 的地面分離裝置、自動節(jié)流系統(tǒng)及各種分離器，這些設備可處理大量液體、巖屑和鉆井液。此外，有種密封循環(huán)分離器，每天可處 理 566336 立方水容量的液流；還有種高效小型分離器，適川于近海地區(qū)。委內瑞拉 Mamdbo。湖有一口近岸井，為了降低化學劑成木，首次使用密封循環(huán)地面分離系統(tǒng)，還使用配有仝套連續(xù)油管的駁船和 2020bbl(原油標準桶 )容量的泡沫裝置。池沫循環(huán)液密度降低到 ～ 千克／立方水，住分離后，泡沫可再 循環(huán)使用，以降低配制化學劑和水的成本。 隔水管帽旋轉防噴器系統(tǒng) 種回流裝置，所用主要設備是旋轉控制頭，裝在水上隔水管頂部，可代替隔水管系統(tǒng)的滑動接頭、球形接頭和分流器。將高壓軟管接到旋轉控制頭雙 流管出幾端，可提高井控能力，防止鉆井液流失。高壓機械密封裝置置于 鉆 臺下面的 鉆 桿與隔水管之問，鉆井液通過軟管同流井下。 實用隔水管裝置 該裝置包括旋轉控制頭、封隔器鎖定總成和環(huán)形壓力控制排放系統(tǒng)三大 部件，其中封隔器一鎖定總成是個經改進的直徑 508mm 可 膨脹套管封隔器，起到控制頭及井口下面套管間的壓力密封作用。其元件是個 3m 長的密封，置于 ～ 套管里面，用遙控船可遙控該封隔器。 地面數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 欠平衙鉆井時，要測量并記錄壓力、速度、氣含量、液含量和溫度，并實時顯示這些數(shù)據(jù)，避免出現(xiàn)過平衡和井噴現(xiàn)象。該系統(tǒng)可在鉆井作業(yè)時，通過與現(xiàn)有鉆井控制與監(jiān)測系統(tǒng)接口，提供實時信息，還可與動態(tài)多相流量模型接口，允許將實際參數(shù)與計算參數(shù)加以比較。 欠平衡鉆井技術是繼水平井技術之后在各國鉆井工程技術界廣為宣傳和推廣的技 6 術，但將些零星的資料加以認真分析就可發(fā)現(xiàn)，這項技術發(fā)展最快，較為成熟。效益最好的只有美國和加拿人，其它地區(qū)和國家所進行的欠平衡鉆井作業(yè)也基木是美、加兩國的專業(yè)技術服務公司。為什么這項技術能在美國和加拿人迅速發(fā)展，主要原因是這兩個國家的部分油氣田有的是地層壓力已經衰竭，有的是 本身地層壓力就很低。因此，不采用欠平衡鉆井技水些油氣田就根本無法開采；所以，針對這些油氣田開采，又迅速發(fā)展了霧化鉆井、泡沫鉆井、空氣、天然氣鉆井和氮氣鉆井。由于現(xiàn)場使用的輕便制氮設備已投入業(yè)生產，因此又大量采用氮氣鉆井。連續(xù)油管和頂驅在水平井鉆進中也廣泛采用欠平衡鉆井技術。因此，欠平衡鉆井技術無論到國外培訓，還是請美、加專家來講課都主要介紹上述裝備和工藝技術。我們所參觀的 Nothland 公司近年來就進行了 2200 多口井的欠平衡鉆井作業(yè)，無論油公司還是服務公司都獲得了巨大的經濟效益。 國內 欠平衡鉆井技術的現(xiàn)狀 隨著從國外現(xiàn)代欠平衡鉆井技術的引進，我國較大的油氣陽都先后或正在進行欠平衡鉆井試驗，根據(jù) 1999 年全國昆明井控會上的介紹，我國所引進的主要是旋轉控制頭，也有旋轉防噴器，其中 1715MPa 旋轉控制頭己達 16 臺。新疆局還引進了 1 套霧化鉆井裝置。實現(xiàn)欠平衡方法基本上都是采用自然法。效益最好的是大港油田，在千米橋占潸山所開展的欠平衡鉆井，發(fā)現(xiàn)了一個 1 億噸級的油陽，岡此大港油田花 3000 萬兒引進 3套裝置。到目前為止，國產旋轉控制頭 (旋轉防噴器 )比較成熟的產品，僅有四川石油管理局鉆采工藝技術研究院 (以下簡稱“鉆采院” ) 一家己形成系列配套裝備及技術。目前，已有 315MPa、 5MPa、 7MPa 產品在現(xiàn) 場使用。分別在川西南礦區(qū) 24 口井、四川自貢鹽業(yè)鉆井大隊羅 145 井、川中礦區(qū)美國安然公司反承包井角 59E 井和金 106 井、川西北礦區(qū)白淺 29 井以及川東鉆探公司渡 5 井等應用， 1999 中原油田購買了一套四川石油局鉆采院研制的動密封壓力為 7MPa 的旋轉防噴器應用于該油田。 國內欠平衡鉆井技術近年來發(fā)展較快。國內采用該項技術完成 60 余口井，所用設備主要以引進為主。新疆、中原、大港、勝利等油田引進了一批設備，鉆成了一批 欠平衡井，具有了一定的經驗。“九五”期間大港油田針對前三系深層勘探進行了欠平衡鉆井完井技術綜合研究，在千米橋潛山和烏馬營潛山采用低密度無固相鉆井液休系實施了欠平衡鉆井工藝技術，完井采用射孔完成，成功的發(fā)現(xiàn)了千米橋潛山億噸級的凝析油氣田，揭示了烏馬營潛山儲油氣藏特征。截止到目前，大港油田已經先后引進了三套主要欠平衡裝置，成立了專業(yè)化技術服務隊伍，從設備和經驗上都具有了很好的基礎。在以 7 液體為介質進行欠平衡鉆井施工上，從設計及施工人員的水平、欠平衡裝備、現(xiàn)場施工中井口回壓控制等技術上都取得了一定的成功經驗，在國內 產生了良好的影響。隨著國內欠平衡技術認識的不斷加深，該技術開始逐漸被應用于老油田的開發(fā)，今后欠平衡技術在國內的應用范圍將逐漸擴大，設備配套國產化的進程將逐漸加快，實現(xiàn)全過程欠平衡將成為今后同內各油田發(fā)展的目標。 8 第 3 章 欠平衡鉆井技術應用實例 不是所有的儲層都適合欠平衡鉆井，經驗表明，只有為適合的地區(qū)精心制定欠平衡鉆井計劃，才能獲得顯著的技術經濟效益，與設計合理的常規(guī)過平衡鉆井相比，設計與施工不當?shù)那菲胶忏@井往往反而增加作業(yè)費用，加重地層傷害，降低油井產量。要想獲得最 佳效果，在設計欠平衡鉆井之前，必須首先了解儲層相關特性參數(shù)，如地層的壓力、滲透率、孔隙度以及孔喉分布尺寸、地層流體物性等參數(shù)，然后在室內引進欠平衡鉆井評價實驗，分析欠平衡鉆井可能造成的傷害種類及程度，并以此作為篩選欠平衡鉆井是否合理的重要依據(jù)。 下而列舉了欠平衡鉆井技術在國外成功應用的實例： 1982 年美國?？松驹诘驴怂_斯州威爾遜縣，瑪薩里納瑞克油田鉆了 24 口井。該油田為裂縫性油藏，油層孔隙度為 4％～ 9％，滲透率為 0． 01 103～ O． 25 lO3μm2井深約 2500m 左右。 24 口井中，采用兩種循環(huán) 體系鉆進，即常規(guī)鉆井液鉆井和低壓鉆井。其中 2l 口采用常規(guī)鉆井液鉆井 (19 口井為普通鉆井液， 2 口為加重鹽水鉆井液 )， 3口采用低壓鉆井 (2 口是霧化， 1 口是輕質鹽水 )。據(jù)奧斯汀白堊系地層完井的 lO 口井統(tǒng)計，其中用普通鉆井液完井 6 口，開采 24 個月，占總開采量的 18％，平均每井每月占總開采量的 0． 1％；而用霧化鉆井 2 口，開采 23 個月，占總開采量的 69％，平均每井每月占總丌采量的 1． 5％，比前者增加 15 倍。 在德克薩斯州兩南有個丌采 20 年的老氣田