【文章內(nèi)容簡介】 空壓力等，必須考慮地層流體的流入對循環(huán)系統(tǒng)的影響。對各種地層流體的流入進(jìn)行評價(jià)，以確定其對循環(huán)系統(tǒng)的影響和對循環(huán)系統(tǒng)的各種限制是很重要的，實(shí)現(xiàn)必須充分考慮。 1. 較小的氣體注入量或者地層流體流入量的變化將導(dǎo)致較大的井底壓力變化； 2. 地層氣體的流入可能導(dǎo)致井底溫度的降低，降低（原文為增加）井內(nèi)的壓力梯度，導(dǎo)致更多的地層氣體的產(chǎn)生等等。 3. 井內(nèi)氣體（注入的 /或地層流入井內(nèi)的）少量的變化可能引起井底壓力的急劇變化，井內(nèi)壓力的波動對所有已鉆開的地層產(chǎn)生影響，可能導(dǎo)致過平衡或井眼不穩(wěn)定。 4. 在靜液柱壓力控制狀態(tài)，液體更容易在環(huán)空聚集和滯留，形成段塞流。 在靜液柱壓力控制狀態(tài)， 氣體、液體注入量與井底壓力之間的互動關(guān)系 1. 循環(huán)系統(tǒng)更穩(wěn)定； 2. 氣體注入量的變化引起井底壓力波動??； 3. 在地層氣體進(jìn)入井內(nèi)時(shí)，井內(nèi)氣體量的增加將使井底壓力適度的增加，同時(shí)也阻止了地層氣體向井內(nèi)的流入。在摩阻壓力控制狀態(tài)，地層流體向井內(nèi)的流入得到控制而且進(jìn)入井內(nèi)的量最少； 4. 在摩阻壓力控制狀態(tài) ，如果液體注入量較大，則循環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性好，可以不必考慮其影響 。 在摩阻壓力控制狀態(tài)下 液、氣注入量對井底壓力的影響 16 14 12 10 8 6 4 2 0 環(huán)空井底壓力 @ 2100m (MPa) 氮?dú)庾⑷肓? ( m3 /min) 20 10 40 50 30 0 注入柴油 mm 套管 mm 水平井眼 注入油量 100 L/min 200 L/min 300 L/min 最佳注入量 需要的氣體標(biāo)準(zhǔn)量計(jì)算圖表 (After Phillips Pet. Co.) 每方泥漿需要的氣體量（ m3 ） 鉆井深度（ 米） 32 28 0 25 21 18 14 11 7 300 600 2700 3000 900 1200 1500 1800 2100 2400 設(shè)計(jì)充氣液密度 需要降低的密度 注氣方式 鉆桿注入 寄生管 同心套管 氣體 寄生管 氣體 同心管 氣體 鉆桿 鉆桿注氣法 工藝流程： 來自氣體注入設(shè)備的壓縮氣體與來自液體注入設(shè)備的液體經(jīng)過混合裝置的混合，形成均勻的氣液兩相流體，通過立管、鉆具內(nèi)、鉆頭到井筒環(huán)空，再經(jīng)過井口、節(jié)流管匯（或直接通過旋轉(zhuǎn)頭側(cè)口、排放管線）進(jìn)入分離系統(tǒng)（或經(jīng)過密閉循環(huán)系統(tǒng)）進(jìn)行氣、液、固分離。 ? 立 管 注 氣 ? 選 擇 噴 嘴 大 小 確 定 旁通 氣 量 ? 噴 嘴 與 鉆 頭 噴 嘴 類 似 旁通噴射短節(jié) 工藝特點(diǎn) 工藝簡單、應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)是在鉆井過程中注氣、注液的不連續(xù)性（接單根，起下鉆等），井底壓力會因?yàn)槟Σ翂航迪Ф档停浣Y(jié)果導(dǎo)致已鉆開的儲層的出油量、出氣量增加，在鉆開的長水平井段后效更加明顯，即接一個(gè)單根出現(xiàn)一個(gè)井口高壓單根峰，給井口壓力控制和油、氣、鉆井液的分離帶來困難；由于停止循環(huán)，鉆具內(nèi)外的鉆井液發(fā)生液氣分離，靜液壓力剖面發(fā)生變化，井筒上部是氣，下部是液體。 因?yàn)榫矁?nèi)處于 “ 活 ” 的狀態(tài)，當(dāng)?shù)貙又怀鲇?、水時(shí)，環(huán)空靜液柱壓力增加。當(dāng)重新建立循環(huán)后，主要摩擦壓降作用在井的下部，而且鉆具內(nèi)下部的液體段塞先被泵入環(huán)空，這樣就增加了環(huán)空液柱壓力和流動阻力（ ECD增大），井底出現(xiàn)壓力激動，有可能導(dǎo)致出現(xiàn)過平衡。所以應(yīng)盡量減少接單根時(shí)間，使用頂驅(qū)能夠部分避免這種情況。 工藝特點(diǎn) 鉆柱注氣優(yōu)點(diǎn)總結(jié) 1. 它不需要任何井下輔助工具 ， 因此其基本成本比其它注氣方式要低 。 2. 由于充氣流體充滿了整個(gè)環(huán)空 ， 因此獲得的井底壓力比氣體從旁路注入的要低 。 3. 同一原因 ， 任何特定的井底壓力需要的氣體注入速度比環(huán)空注氣的要低 。 4. 在鉆頭處有較好的水力學(xué) 。 鉆柱注氣缺點(diǎn)總結(jié) 1. 在接單根或起下鉆停止循環(huán)時(shí) ， 不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)注氣 ，很難維持欠平衡狀態(tài) 。 循環(huán)停止時(shí) ， 可以維持欠平衡狀態(tài) ， 但不能有效地控制井底壓力 。 2. 由于各種鉆柱單流閥使鉆柱中的氣體有一定壓力 ， 因此在接單根或起鉆卸壓時(shí)要花一定的時(shí)間 ， 這一操作比鉆柱中只有液體時(shí)要慢 。 3. 流過鉆柱的是兩相流 ， 產(chǎn)生比單相的液流更高的摩擦壓力損耗 ， 因此 ， 立壓將比環(huán)空注氣時(shí)的高 。 接單根時(shí)的井底壓力變化 液柱壓力 地層壓力 在接單根之前注入氮?dú)? 在接單根時(shí)形成的壓力峰值 壓 力 時(shí) 間 時(shí)間 分鐘 環(huán)空壓力 （psi） 地面壓力 井底壓力 起鉆壓力峰值 井眼清洗不足 井眼發(fā)生堵塞 地面壓力沒有增加 循環(huán)開始出現(xiàn)的 大的液體塞 段 塞 流 態(tài) 接單根作業(yè) 環(huán)空摩阻為 井底壓力（psi） 時(shí)間 分鐘 充氣鉆井過程中井底壓力的變化 鉆柱注氣缺點(diǎn)總結(jié) 4. 在環(huán)空注入和鉆柱注入中 ， 可壓縮相 （ 氣泡 ） 會迅速減弱任何 MWD的壓力脈沖信號 ， 因此不能使用常規(guī)的脈沖 MWD。 鉆柱注入時(shí) ， 氣體和液體都要流過井下馬達(dá) ， 會降低馬達(dá)的效率 ， 而且還會引起井下震動 ， 縮短了泥漿馬達(dá)和其它井下設(shè)備的使用壽命 。 5. 還會出現(xiàn)在鉆頭或滲透性地層重新獲得汽化時(shí) ， 如果井眼壓力超過了地層壓力且流體漏失控制不好 ， 注入的氣體就有可能進(jìn)入到揭開的滲透性地層而不會上升到環(huán)空 。 6. 鉆柱注入使鉆柱腐蝕更快 。 環(huán)空注氣法 包括寄生管柱法和微環(huán)空注氣法兩種環(huán)空注氣工藝 典型寄生側(cè)管 充氣液 表套鞋 技套井筒 水泥 鉆具 鉆井液 壓縮空氣 寄生管 (固定于技術(shù)套管側(cè) ) 注入口 套管鞋 將 U形彎頭上焊接在套管體上，避免焊接帶應(yīng)力集中 寄生管注入裝置 下 端 上端 寄生管注入接頭 (Westermark, 1986) 平行管柱注入接頭 (Teichrob) 3‖ 開口槽 連接 2 1/16‖ 管子 寄生管充氣實(shí)例 氣體 2 1/16‖ 注氣管 注入點(diǎn) 750米 8 5/8‖ 技套下深 850米 7 7/8‖井眼 氣液混合物 工藝流程 寄生管柱注氣井下流程如圖所示，通過固定在套管外部的油管和注入接頭進(jìn)行注氣。注入接頭連接在套管上是管柱的一部分，油管用專門的卡箍固定在套管的外壁，同套管一起下入井內(nèi)并固結(jié)在水泥環(huán)中。注入的氣體在環(huán)空與返回的鉆井液相混合，從而通過降低注氣點(diǎn)以上的靜液柱壓力來降低環(huán)空井底壓力。當(dāng)水平井使用寄生管柱時(shí)，注氣點(diǎn)通常位于水平井造斜段的中點(diǎn)附近。 同心管注入技術(shù) ，同心管臨時(shí)下入井內(nèi)，氣體通過兩層套管環(huán)空注入井內(nèi)； ，可以使用常規(guī)定向井工具和測量儀器； 。 鉆進(jìn)過程中，注入的氣體在環(huán)空與返回的鉆井液相混合，從而通過降低注氣點(diǎn)以上的靜液柱壓力來降低環(huán)空井底壓力。注氣點(diǎn)位于水平井的 “ 腳跟 ” 附近。 ，并且能提供一個(gè)比寄生管柱注入更深的注入點(diǎn)。 同心套管注氣技術(shù) (Teichrob) N /空氣 2 N /水 2 N /空氣 /水 /油 2 444mm 井眼 339mm 表套 89mm (31/2 in.) 鉆桿 (95/8 in.) 技套 311mm (121/4 in.) 井眼 810 /30m 造斜率 (7 in.) 同心管 724 m MD at 64 井斜角 12 m 割縫接頭 892 m MD at 90 井斜角 694 m TVD 150 m TVD, 150 m MD 泡沫水泥 割縫接頭在斜深 710 m井斜角 64 (660m TVD) TD = 1,440 m MD 在 90 井斜角 , 696 m TVD 159mm (61/4 in.) 井眼直徑 o o o o o 同心套管注氣井口裝置 注入口 mm套管切掉的長度 ,寬度 mm 微環(huán)空 200.1 mm 444.5 mm 609.6 mm 雙層鉆柱注氣技術(shù) 泥漿入口 空氣 旋轉(zhuǎn)頭 氣液混合物返出 雙 層旋轉(zhuǎn) 5“ 同心管 注入接頭 4 1/2“ 常規(guī)鉆桿 鉆鋌 雙層鉆柱注氣技術(shù) ? 與同心套管注氣技術(shù)相同； ? 接單根期間停止注氣； ? 需要特殊的方鉆桿，增加接單根時(shí)間； ? 不常用。 ? 兩種注氣方法都不能降低注氣點(diǎn)以下流體的密度。環(huán)空注氣方法只是降低注氣點(diǎn)以上井段的液柱壓力，為了獲得與鉆柱注氣方法相近的井底壓力降低效果，需要更高的注氣排量。 ? 環(huán)空注氣的工藝優(yōu)點(diǎn)是在接單根和起下鉆過程中可以繼續(xù)循環(huán)氣體，從而比使用鉆桿注氣具有更低的壓力波動；可以采用常規(guī)的動力鉆具、 MWD和鉆頭水利參數(shù)；氣體不接觸裸眼，如果有腐蝕僅是注氣點(diǎn)以上井眼溫度較低的部分。 ? 環(huán)空注氣法在接單根，起下鉆時(shí)如果控制不好也可能同樣不能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，也會導(dǎo)致井底壓力的某些變化。 ? 根據(jù)具體情況可以在注氣的同時(shí)通過調(diào)整井口的開啟程度，調(diào)整井底壓力。 ? 環(huán)空注氣法要求容納注氣管柱，井眼尺寸的擴(kuò)大和增大注氣排量使成本增加。而對于已經(jīng)鉆成的井眼，由于沒有足夠的空間來容納注氣管柱，而無法采用環(huán)空注氣工藝方法。 ? 只有利用連續(xù)軟管進(jìn)行欠平衡鉆井作業(yè)時(shí)，才能獲得和維持穩(wěn)定的井底壓力條件。 ? 利用連續(xù)軟管鉆井不需要接單根并且起下鉆時(shí)可以連續(xù)注氣。雖然利用連續(xù)軟管進(jìn)行欠平衡鉆井在井底壓力控制方面具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，但是仍然處于開發(fā)的早期并且與鉆桿相比具有很大的機(jī)械限制因素。 ? 雖然國外公司已經(jīng)利用連續(xù)軟管和環(huán)空注氣技術(shù)進(jìn)行了欠平衡鉆井作業(yè)，但是由于成本和現(xiàn)場作業(yè)因素，到目前為止，鉆桿注氣技術(shù)仍是應(yīng)用比較廣泛的充氣欠平衡鉆井技術(shù)。 環(huán)空注氣與寄生管注氣對比優(yōu)點(diǎn)總結(jié) 1. 接單根或起下鉆時(shí)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)注氣。而液體循環(huán)可能要停止，并且井底壓力控制不完善。 2. 鉆柱中是單相流（液體）， MWD系統(tǒng)可以使用，井下馬達(dá)工作效率高，井下震動可能較低。 3. 氣體注入點(diǎn)通常是在套管內(nèi)，注入的氣體不會流進(jìn)揭開的滲透地層。 4. 盡管開始注氣的壓力比鉆柱注入時(shí)要高（相同井深），但它通常在達(dá)到設(shè)計(jì)的井底壓力降時(shí)比立壓低，因此，環(huán)空注入需要的氣體壓縮功率可能比鉆柱注入還要小。 5. 如果注入的是壓縮空氣，不是所有的鉆柱都會暴露在有腐蝕性的氣化液體中。 環(huán)空注入技術(shù)與寄生管注入技術(shù)對比的缺點(diǎn) 1. 環(huán)空注入技術(shù)都需要較高的氣體流速，因此氣體成本較高。 2. 寄生油管注入或是暫時(shí)套管注入，都會產(chǎn)生額外的成本。在側(cè)鉆鉆井作業(yè)中，使用這些方法的可能性非常小，除非能起出已有套管或大直徑的油管。 3. 在綁寄生油管柱的套管與外層套管及裸眼段間必須要足夠空間，以容納寄生管及其注入短節(jié)。 預(yù)測井底壓力 （psi） 立管注入 寄生管注入 技術(shù)條件 液體注入量： 井深： 井眼直徑： 8 /1/2″ 鉆桿直徑： 4 1/2″ 鉆桿直徑： 6 1/4″ 寄生管下深： 空氣注入量 (m3/分鐘 ) 工藝流程 立 管 制氮機(jī) 增壓器 撇油罐 撇油罐 儲油罐 高壓平管線 分離器 到泥漿罐 注氣管線 混合物 鉆井液 泄壓管線 燃燒管線 放噴管線 立管 氣液混合器 欠平衡完井技術(shù) 欠平衡完井是欠平衡鉆井過程的一個(gè)重要環(huán)節(jié) ， 如果欠平衡鉆進(jìn)結(jié)束后仍采用傳統(tǒng)方法完井 ，勢必對產(chǎn)層造成一定程度的傷害 ， 導(dǎo)致產(chǎn)能下降 ，從而降低欠平衡鉆井的綜合經(jīng)濟(jì)效益 。 據(jù)介紹 ，國外欠平衡鉆井比較多的采用的完井方法是簡單的裸眼完井方法 ， 即產(chǎn)層不下套