【文章內(nèi)容簡介】 仙關(guān)、茅口組三個漏層，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。、延伸很遠(yuǎn) 的非填充裂縫），同時地下溶洞發(fā)育，故經(jīng)常出現(xiàn)嚴(yán)重漏失和惡性漏失。而惡性漏失有時與鉆井中的放空現(xiàn)象相關(guān)聯(lián)，個別情況下的某些漏失通道甚至同地表連通。雷口坡、二疊系、石炭系三個漏層，裂縫網(wǎng)絡(luò)發(fā)育，也有高角度裂縫發(fā)育，但裂縫規(guī)模比嘉陵江、飛仙關(guān)、茅口組要小，溶洞不太發(fā)育。這些層位經(jīng)常發(fā)生嚴(yán)重井漏，但惡性井漏較為少見。須家河、自流井、沙溪苗三個層位，屬于孔隙性氣層，孔隙壓力偏低，常發(fā)生滲透性漏失。有時在強(qiáng)構(gòu)造作用下，地層破碎，產(chǎn)生裂縫網(wǎng)絡(luò)，也會發(fā)生比較嚴(yán)重井漏。欠平衡鉆井關(guān)鍵技術(shù) 欠平衡負(fù)壓值的確定及控制 確定井底負(fù)壓值應(yīng)考慮的因素及 產(chǎn)油、氣量 負(fù)壓井段不同壓力體系的地層壓力 水平段的長度 井口設(shè)備性能 井眼穩(wěn)定性地層傷害、壓 負(fù)壓差設(shè)計流程 欠平衡鉆井負(fù)壓差的設(shè)計流程在設(shè)計時，油藏地質(zhì)部門必須提供該井不同負(fù)壓差下的油、氣和水的產(chǎn)量以及地層的堅固程度判別式，并有必要對井壁穩(wěn)儲層傷害進(jìn)行評價。 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)實時監(jiān)測的鉆井作業(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際井底壓力間的數(shù)學(xué)關(guān)系及軟件計算，調(diào)節(jié)鉆井液密度和井口回壓來控制井底負(fù)壓差。 欠平衡鉆井液技術(shù) 欠平衡鉆井液技術(shù)是能否實現(xiàn)欠平衡鉆井的關(guān)鍵技術(shù)，是實施欠平衡鉆井的主要內(nèi)容。采用流鉆時不需要向鉆井液中加入時密度降低的外加劑，也不需要由此而必備的的輔助設(shè)備和外圍輔助設(shè)備，因而鉆井成本較低。采用人工誘導(dǎo)方式產(chǎn)生欠平衡條件，有兩種實現(xiàn)方法。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，實現(xiàn)欠平衡鉆井的目的。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，以及對返出鉆井液進(jìn)行處理的外圍設(shè)備，鉆井成本 較高。 選擇欠平衡鉆井液體系應(yīng)考慮的問題 選擇欠平衡鉆井液十分重要，選擇鉆井液時要根據(jù)所鉆欠平衡井的類型、井身結(jié)構(gòu)、儲層物性、孔隙壓力等來綜合考慮選擇合適的欠平衡鉆井液。還要考慮鉆井液基液本身的物理性質(zhì)，比如粘度效應(yīng)低、無腐蝕性、毒性低等。 鉆井液可實現(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 防腐問題 對流自吸作用 對測井和錄井的影響 鉆井液的經(jīng)濟(jì)性和安全性 欠平衡鉆井液密度的確定 鉆井液密度的計算過程是：先確定地層孔 隙壓力、環(huán)空壓耗，然后求出鉆井液密度。 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、鉆桿測試壓力及RFTMFT）測試壓力，所鉆井的壓力可根據(jù)油層深度校正。另外，經(jīng)研究，作者建議在探井中可以根據(jù)隨鉆過程中試井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行解釋分析 ,得出地層孔隙壓力。關(guān)于各種地層壓力的監(jiān)測方法 dc 指數(shù)法、聲波時差法、 C 指數(shù)法等的計算結(jié)果誤差很大 ,深井中誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了負(fù)壓差值。因此 ,這些監(jiān)測方法對于鉆井液密度確定意義不大。 環(huán)空壓耗 環(huán)空壓耗與鉆井液密度的設(shè)計有直接關(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，鉆井液循環(huán)足以達(dá)到紊流狀態(tài)。但是，對于欠平衡鉆井而言，為了降低泵、井口旋轉(zhuǎn)防噴器及節(jié)流管匯等設(shè)備的負(fù)荷，增加井控的可靠性 ,并且避免紊流對裸眼油氣層的沖刷作用，我們一般以滿足鉆井液攜巖要求為原則，認(rèn)為欠平衡鉆井鉆井液排量不宜太大，流動狀態(tài)應(yīng)以層流為主。因此按式可以計算層流時鉆井液的環(huán)空壓耗。 （ 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 ：鉆桿長度 m ：屈服值 Pa 鉆井液密度的確定 鉆井液密度的計算應(yīng)在井口回壓為零、正常鉆進(jìn)中負(fù)壓差達(dá)到設(shè)計值的情況下進(jìn)行。鉆井液密度的計算式為 （ 313） ：預(yù)測地層孔隙壓力 KPa ：井底負(fù)壓設(shè)計值 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)計以地層孔隙壓力的 預(yù)測技術(shù)為前提，預(yù)測的精確程度直接關(guān)系到鉆井液密度設(shè)計及鉆井作業(yè)的成敗。因此在設(shè)計過程中應(yīng)詳細(xì)研究、評估所測數(shù)據(jù)和相關(guān)資料，以確保安全鉆進(jìn)。對于一口欠平衡井來說，井底負(fù)壓差確定之后，如何確定鉆井液密度是實現(xiàn)井底的負(fù)壓差范圍重要手段。經(jīng)過研究實踐，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。 圖 32 鉆井液密度設(shè)計圖 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，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。常規(guī)鉆井液體系具有獨(dú)特的流變性能，可以抑制其侵入地層 ,還有利于井眼清潔和攜巖。 氣流體 氣流體是指空氣或天然氣 ,氮?dú)狻⒍趸?、防腐劑及干燥劑等組成的循環(huán)流體。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。使用氣流體鉆井時 ,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、巖屑排除管匯及測量儀表等。氣流體鉆井的優(yōu)點(diǎn)是：可大幅度降低壓差，大大提高機(jī)械鉆速，延長鉆頭使用壽命；減少對敏感地層的損害 ，保護(hù)低壓油氣層；可安全鉆穿易漏層。其缺點(diǎn)是易引起井下著火與爆炸，造成井下鉆具破壞，所以氣流體鉆井選擇氣體類型很重要。 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)。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。 充氣水基或油基鉆井液體系 充氣鉆井液是將空氣注入鉆井液內(nèi)來 降低流體液柱壓力，其密度最低可達(dá)到,鉆井液和空氣的混配比一般為 10:1。用充氣鉆井液鉆井時。環(huán)空速度要達(dá)到 ~，地面正常工作壓力為 ~。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。 5 泡沫鉆井液 泡沫鉆井液是氣體介質(zhì)分散在液體中，并配以發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑或粘土形成的分散體系，常用于低壓產(chǎn)層鉆井。油田用泡沫鉆井液一般為硬膠泡沫和穩(wěn)定泡沫。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、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。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。它具有密度低、攜巖能力強(qiáng)、對油層傷害小的特點(diǎn)。泡沫鉆井液現(xiàn)已在我國新疆、長慶、華北、二連、遼河等油田的低壓油層使用，取得較好效果。 加有新型降密度劑的鉆井液體系 美國 開發(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足鉆井要求 [23]。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 ~。根據(jù)資料介紹，在密度為 空心玻璃球，可以使其密度降低到 ；當(dāng)空心玻璃球的加量控制在35%~40%時，鉆井液的密度控制在 ~?？招牟Ａ蜚@井液的成本要比普通鉆井液的高。 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 鉆井過程中的事實數(shù)據(jù)監(jiān)測是科學(xué)打井的前提性工作，對于欠平衡鉆井尤其重要。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)。而侵入量的大小又決定地面設(shè)備的承受能力。要求研發(fā)的采集與分析處理系統(tǒng)既能夠?qū)崟r分析掌握井下欠平衡狀況，提前預(yù)防井下發(fā)生的異常情況，又能夠為事后分析提供基礎(chǔ)資料。 若想實時了解井下動態(tài)，就要求有一套鉆井參數(shù)與分析處理系統(tǒng)，實時分析井底欠平衡鉆井狀態(tài)，如井