【正文】 Pc：毛管壓力（為飽和度的函數(shù)） Kr：相對(duì)滲透率 Pw：井底流動(dòng)壓力 (下標(biāo) f表示濾液， h表示碳?xì)浠衔?) 關(guān)于欠平衡過(guò)程中的地層傷害 模擬條件： 油井，地層滲透率 8mD，地層壓力 32MPa，欠壓值 2MPa，井筒半徑 。 CASE0： 原始地層 CASE1： OBD（ ） CASE2： UBD（ 2MPa），短暫過(guò)平衡壓力 5min CASE3： UBD（ 2MPa），短暫過(guò)平衡壓力 15min CASE4： UBD，最大毛管壓力 CASE0： 原始地層 CASE1： OBD（ ） CASE2： UBD（ 2MPa），短暫過(guò)平衡壓力 5min CASE3： UBD（ 2MPa），短暫過(guò)平衡壓力 15min CASE4： UBD，最大毛管壓力 模擬條件： 油井，地層滲透率 100mD，地層壓力 32MPa，欠壓值 2MPa井筒半徑 CASE0： 原始地層 CASE1： OBD（ ） CASE2： UBD（ 2MPa），短暫過(guò)平衡壓力 5min CASE3： UBD（ 2MPa），短暫過(guò)平衡壓力 15min CASE46： UBD，毛管壓力 、 2MPa、 5MPa 模擬條件： 低滲透氣藏 (1mD)，地層壓力 32MPa 1）欠平衡鉆井由于沒(méi)有泥餅的保護(hù)， 短暫性的過(guò)壓期間會(huì)導(dǎo)致鉆井泥漿濾液侵入地層 。即使能夠一直保持在欠平衡狀態(tài)，毛管力作用也會(huì)誘發(fā)自吸效應(yīng)并使近井地帶的地層受到傷害。 2）比較分析欠平衡與過(guò)平衡過(guò)程中產(chǎn)能下降情況，且在欠平衡分析時(shí)考慮了臨時(shí)過(guò)壓以及毛管壓力的作用。結(jié)果表明， 欠平衡鉆井過(guò)程中也會(huì)發(fā)生一定程度的地層傷害 ，尤其是在高毛管壓力作用和高滲透率油層中。但是欠平衡鉆井比過(guò)平衡鉆井有明顯的油層保護(hù)作用 。 3）仍然需要在鉆井流體選擇和鉆井實(shí)施過(guò)程中采取相應(yīng)解決措施，以通過(guò)充分的實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)分析選擇適合的鉆井流體以減少毛管壓力，通過(guò)減少水鎖現(xiàn)象以改善濾液返排過(guò)程中的相對(duì)滲透率滯后效應(yīng)。 ? 小結(jié) ： 關(guān)于欠平衡過(guò)程中的地層傷害 ? 小結(jié) ： 關(guān)于欠平衡過(guò)程中的地層傷害 4) 研究表明 ,過(guò)平衡狀態(tài)鉆井液對(duì)地層的傷害是時(shí)間與壓差的函數(shù) ,欠平衡鉆井中短暫的過(guò)平衡狀態(tài)對(duì)儲(chǔ)層的傷害不可避免 ,但肯定比過(guò)平衡狀態(tài)輕。 5) 無(wú)論井筒的平衡狀態(tài)如何 ,毛管力作用誘發(fā)的自吸效應(yīng)對(duì)近井地帶的地層傷害不可避免。 但由于壓差流動(dòng)作用 ,欠平衡狀態(tài)下毛細(xì)作用導(dǎo)致的儲(chǔ)層傷害程度相比其他方式要低。 那么， 是否有技術(shù)可實(shí)現(xiàn)在鉆進(jìn)、起下鉆、測(cè)試過(guò)程中，通過(guò)控壓的方式保持井筒壓力等于地層孔隙壓力，消除因壓井作業(yè)導(dǎo)致的環(huán)空壓力大于地層孔隙壓力情況，從而降低鉆井工藝導(dǎo)致的儲(chǔ)層污染問(wèn)題呢？ 鉆進(jìn) 起下鉆 測(cè)試 答案是肯定的。 解決方案一： 全過(guò)程欠平衡鉆井技術(shù) 即在整個(gè)鉆、測(cè)試、甚至完井作業(yè)過(guò)程中 ,保持井底壓力始終 小于或等于 地層孔隙壓力的欠平衡鉆井技術(shù)。 ， 避免了起下鉆 、 測(cè)試、完井等作業(yè)前的壓井作業(yè)，消除了因此而導(dǎo)致的儲(chǔ)層污染； 強(qiáng)行起下鉆設(shè)備相比，結(jié)構(gòu)小、安裝便利、性 能穩(wěn)定、操作靈活簡(jiǎn)潔、使用成本低； ，使得利用篩管 + 封隔 器半程固井在欠平衡狀態(tài)下的完井作業(yè)成為可 能。 因此，好的欠平衡鉆井效果需要 密切關(guān)注鉆井液與地層的相互配 伍性問(wèn)題。 解決方案二： 增加鉆井液體系抑制性 通過(guò)提高鉆井濾液的粘度 （加入高分子聚合物，向鉆井液中添加能夠降低毛細(xì)管力、表面張力的表面活性劑，增加濾液侵入裂縫阻力物理方法）、 提高鉆井濾液的化學(xué)抑制性（加入抑制性離子）兩個(gè)方面的措施可顯著降低因毛細(xì)作用導(dǎo)致的地層傷害問(wèn)題。 增加流動(dòng)阻力 關(guān) 注 問(wèn) 題 增加化學(xué)抑制性 實(shí)現(xiàn)工藝的關(guān)鍵設(shè)備 : ? 旋轉(zhuǎn)防噴器 功能 :安裝在井口 ,通過(guò)膠心與鉆具的過(guò)盈配合 ,來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)空壓力的控制。 ? Rotating working pressure: 2,500 PSI ? Static pressure: 5,000 PSI ? Shell (housing) capable: 10,000 PSI ? Maximum operating RPM: 150 RPM ? Hydraulically operated clamp 全過(guò)程欠平衡鉆井工藝流程 ?井下套管閥（ DDV) ? 其主要作用是 :在起下鉆至井筒上部位置 ,封隔井筒壓力 ,在保證井底壓力平衡的前提下井口不帶壓 ,井口安全作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)小。 液壓副管 套管閥 ―U‖ Tube Level Control Gas Out Gas amp。Liquid Fluid Out ?立式分離器 in ?專用大通徑節(jié)流管匯 ? 大通徑 ? 并聯(lián) 井 場(chǎng) 布 局 井 口 與 井 下 井 口 與 井 下 特 點(diǎn) 工 藝 流 程 ?循環(huán)條件下 作用于井底環(huán)空的壓力包括 : ? 液柱壓力 (取決于鉆井液密度 )。 ? 循環(huán)壓耗 (取決于井身結(jié)構(gòu) ,鉆具結(jié)構(gòu) )。 ? 施加于井口的回壓 . ? 基本條件 泥漿液柱壓力＜孔隙壓力 循環(huán)壓耗 欠壓差值 ? 目標(biāo) 在鉆井過(guò)程中 ,通過(guò)聯(lián)合控制鉆井液密度與井口回壓值 ,實(shí)現(xiàn) :[地層孔隙壓力 ][鉆井液液柱壓力 +循環(huán)壓耗 +井口回壓值 ]∈[ 欠壓差值 ]?起 \下鉆工況條件下 起至套管閥之前 起過(guò)套管閥之后 下至套管閥之后 打開(kāi)狀態(tài) 工 藝 流 程 井口帶壓 井口不帶壓起鉆關(guān)閉狀態(tài)打開(kāi)狀態(tài)下鉆井口帶壓?起 \下鉆 \測(cè)試工況條件下 井口帶壓 井口不帶壓 起鉆 閥底帶壓 全過(guò)程欠平衡鉆井 井口與閥底帶壓 ,源自于地層壓力大于液柱壓力 .因此 ,不存在鉆井濾液物理進(jìn)入地層條件。 過(guò)平衡鉆井 井口不帶壓 ,鉆井液柱壓力大于地層壓力 .因此 ,存在鉆井濾液物理進(jìn)入地層的條件。 工 藝 流 程 ?試油 \測(cè)試條件下 套管閥關(guān)閉 封隔器憋壓 \坐封 \測(cè)試 套管閥打開(kāi) 工 藝 流 程 井口不帶壓關(guān)閉狀態(tài)封隔器測(cè)試管柱打開(kāi)狀態(tài)打開(kāi)狀態(tài)井口帶壓 井口不帶壓?試油 \測(cè)試條件下 套管閥關(guān)閉 封隔器解封 井口不帶壓 關(guān)閉狀態(tài) 封隔器 測(cè)試管柱 井口帶壓 起鉆至套管閥以上 工 藝 流 程 ?直井欠平衡狀態(tài)下的測(cè)井 帶壓測(cè)井接頭 工 藝 流 程 ?水平井欠平衡狀態(tài)下的測(cè)井 工 藝 流 程 濕接頭 下入電纜 測(cè)井對(duì)接 上提鉆具測(cè)井 ?完井工藝 套管下入 丟手封隔前 ,井口帶壓 。封隔后 ,井口不帶壓 . 關(guān)閉狀態(tài) 懸掛器 /封隔器 井口不帶壓 割逢篩管 水泥充填封隔器 完井結(jié)束 工 藝 流 程 某氣田欠平衡鉆井與常規(guī)鉆井效果對(duì)比 地質(zhì)分層 地 層 年 代 設(shè)計(jì)地層 地層產(chǎn)狀 界 系 統(tǒng) 組 底界 深度 (m) 厚度 (m) 傾角（ 176。 ） 傾向 古生界 K2 二疊系 P 上統(tǒng) P3 梧桐溝組P3Wt 3435 90 石炭系 C 上統(tǒng) C2 巴山組 C2b 3670 235 1 實(shí)例分析與總結(jié) 井身結(jié)構(gòu) 開(kāi)鉆 次序 井 深 m 鉆頭尺寸 mm 套管尺寸 mm 套管下入 地層層位 套管下入 深度 m 環(huán)空水泥 漿返深 m 一開(kāi) 445 K1tg 二開(kāi) 3435 C 2880 三開(kāi) 3674 地層壓力 井 段 m 34353670 壓力系數(shù) 1． 鉆井情況 地層孔隙壓力 鉆井液密度調(diào)整情況 全烴情況 氣層解釋及點(diǎn)火情況 序號(hào) 層 位 解 釋 井 段 厚 度 全 量 組 分 (%) 鉆 時(shí) 解釋結(jié)果 m m % C1 C2 C3 min/m 1 C2b 71 ↑ ↑ ↑ ↑ 416 氣層 2 C2b 41 ↑ ↑ ↑ ↑ 6411 氣層 3 C2b 10 ↑ ↑ ↑ ↑ 7134 干層 (含氣 ) 4 C2b 111 ↑ ↑ ↑ ↑ 6210 氣層 ? 該井欠平衡鉆井完成后 ,未經(jīng)儲(chǔ)層改造，日產(chǎn)天然氣 15萬(wàn)立方米。 工藝實(shí)現(xiàn) 多相流軟件 保持井筒壓力所需要的井口節(jié)流壓力 計(jì)算隨鉆產(chǎn)油氣量 滿足攜巖所要求的泥漿性能、循環(huán)參數(shù)等 預(yù)選負(fù)壓差 采油指數(shù)曲線 動(dòng)壓力的確定 靜壓力的確定 P井底 P地層 = ？ 是 確定井口壓力 否 重新給定井口壓力 含氣泥漿密度與壓力關(guān)系 式 預(yù)給定井口壓力 預(yù) 給 定 壓 差 下 的 隨 鉆 產(chǎn) 油 氣 量 井底壓力 ?需要的地質(zhì)信息 1. 地層壓力 。 2. 壓差與產(chǎn)量指數(shù)曲線 。 壓力控制 循環(huán)狀態(tài)下壓 力控制方法 1. 鉆井液密度應(yīng)保證在循環(huán)狀態(tài)下井底的壓力小于地層孔隙壓 力 (其值取舍應(yīng)合理 ,一般控制福壓差 1MPa左右 ). 2. 無(wú)論地層是否產(chǎn)出油氣 ,應(yīng) 保持立壓值不變 ,進(jìn)行套 壓控制 ,以滿足井底壓力在預(yù)選負(fù)壓差范圍的目標(biāo) . 第一步 第二步 3. 地層流體組份 。 3. 若套壓超過(guò)目標(biāo)值 ,重新調(diào)整鉆井液體密度 . (套壓一般控制在 5MPa以內(nèi) ) 第三步 起下鉆狀態(tài)下壓力控制方法 注入重塞段 起鉆前 起鉆前 ,依據(jù)地層壓力 ,打入部分重漿 ,平衡因起鉆停止循環(huán)導(dǎo)致的井口壓力上升問(wèn)題。 考慮到該氣田屬裂縫性天然氣藏 ,天然氣滑脫上升性質(zhì) ,平衡后套壓控制在 。 井口壓力降低 起下鉆狀態(tài)下壓力控制方法 起鉆過(guò)程中 單位時(shí)間起 出鉆具體積 ? 壓力補(bǔ)償 起鉆 入口 ? 壓力 :12MPa ? 排量 :0400L/min (注入泥漿 ) ? 僅用于電動(dòng)鉆機(jī) 起鉆 10柱 ,下鉆 ,模擬計(jì)算油氣上竄高度 . 起下鉆狀態(tài)下壓力控制方法 ? 壓力補(bǔ)償 入口 節(jié)流控壓 起鉆過(guò)程中通過(guò)壓力補(bǔ)償與節(jié)流控壓聯(lián)合操作 ,實(shí)現(xiàn)始終將環(huán)空套壓控制在 . 目標(biāo) : 關(guān)閉套管閥 起鉆過(guò)程中 井口不帶壓 起過(guò)套管閥之后 關(guān)閉套管閥 下鉆至套管閥頂 井口蹩壓 起鉆 帶壓下鉆 下鉆 井口帶壓 打開(kāi)套管閥 起下鉆狀態(tài)下壓力控制方法 問(wèn) 題 ,鉆具內(nèi)鉆井液通道關(guān)閉 ,起鉆立柱內(nèi)鉆井液噴濺鉆臺(tái) 問(wèn)題。 。 結(jié) 論 從鉆進(jìn) \起下鉆工藝保持井底壓力小于或等于地層壓力目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的可能性來(lái)看 .目前的技術(shù)與裝備是可以實(shí)現(xiàn)壓力控制目標(biāo) .并能達(dá)到保護(hù)油氣藏的效果。 認(rèn) 識(shí) 壓力的兩種工具。目前 ,從實(shí)現(xiàn)壓力控制的效果、井口作業(yè)的風(fēng) 險(xiǎn)、經(jīng)濟(jì)性等多方面對(duì)比，套管閥都具有 “ 帶壓起下鉆裝置 ” 不可比 擬的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)個(gè)別學(xué)者提出套管閥控制壓力效果不如帶壓 起下鉆裝置，在理論上是站不住腳的。 ，全過(guò)程欠平衡技術(shù)無(wú)論在勘探發(fā)現(xiàn)，還是開(kāi)發(fā)儲(chǔ)層保護(hù)等方面，都具有優(yōu)于常規(guī)鉆井的效果。從短期效益來(lái)看，單井投資是增加的。但若從長(zhǎng)期效益來(lái)看，欠平衡鉆井開(kāi)發(fā)效果應(yīng)優(yōu)于常規(guī)鉆井。 欠平衡鉆井中良好油氣顯示、邊噴邊鉆場(chǎng)景 結(jié) 語(yǔ) 一項(xiàng)技術(shù)，從開(kāi)發(fā)、試驗(yàn)、成熟、應(yīng)用到取得好的效果，需要不斷地探索與工藝進(jìn)步。欠平衡鉆井工藝也不例外。因此，油藏專家、地質(zhì)家及開(kāi)發(fā)決策部門應(yīng)客觀評(píng)價(jià)該項(xiàng)技術(shù)并樹(shù)立信心。此外，鉆井工程技術(shù)人員應(yīng)拓寬知識(shí)領(lǐng)域，認(rèn)真了解地層知識(shí)、開(kāi)發(fā)工藝和需求，持續(xù)完善技術(shù)，努力創(chuàng)造欠平衡鉆井技術(shù)技術(shù)新的輝煌。