【導讀】欠平衡鉆井是20世紀90年代在國際上成熟并迅速發(fā)展的—項鉆井的新技術。與水平井、多分支井及小井眼鉆井技術相結合。欠平衡鉆井技術在提高鉆速、保護油氣。層方面具有非常大的優(yōu)勢。

　　

【正文】 場應用尚不多見。 水平井欠平衡鉆井技術的優(yōu)勢 用欠平衡鉆井技術鉆水平井 (這里應正確選擇許可條件和候選條件 )的優(yōu)勢很多。 (1)有利于保護和發(fā)現(xiàn)油氣層、提高單井產(chǎn)量 欠平衡技術鉆水平井的主要優(yōu)勢是減小或降低地層損害，獲得更大的單井產(chǎn)量。在常規(guī)鉆井或過平衡鉆井中，由于損害地層的鉆井液在水平井地層中存在時間比直井存在時間長，因此地層損害對水平井的影響比直井大。由于水平井的前半水平段與流體接觸時間比后半水平段長，因而其地層損害也比后 半水平段更為嚴重。另外，在水平井中裸露于鉆井液中的地層比直井也多，因而鉆井液對水平井地層的損害的影響比直井大。 如無大量鉆井液完井液濾失滲入地層，則可避免嚴重的地層傷害，因此在特定地中國石油大學勝利學院?？飘厴I(yè)設計（論文） 21 層采用欠平衡技術進行鉆井和完井可防止由于流體侵入而產(chǎn)生的地層損傷。 (2)提高機械鉆速，延長鉆頭壽命，降低鉆井成本 欠平衡鉆井可提高大部分井（也包括水平井）的機械鉆速，從而減少鉆完總深度的時間。在滲透性巖層鉆進時，當井底液柱壓力從平衡變?yōu)榍菲胶鉅顟B(tài)時，機械鉆速最大可以提高三倍。 在非滲透性巖層和滲透性較低巖層鉆進時，機械 鉆速依賴于絕對井底壓力。因此流體密度越低，機械鉆速越高。在這種巖層中鉆進，采用欠平衡鉆井所獲機械鉆速遠遠高于采用常規(guī)鉆井的機械鉆速。據(jù)測試數(shù)據(jù)得知，采用欠平衡鉆井技術，其機械鉆速至少是采用常規(guī)過平衡鉆井的 2倍。 (3)使循環(huán)損耗減至最小 許多水平井通常是在可能發(fā)生循環(huán)損耗的壓力衰竭油藏中進行的。在大多數(shù)情況下，真實的欠平衡條件所用泥漿密度低，可以減少或降低循環(huán)損耗，避免產(chǎn)生地層損害、流體負載或與井筒流體損失相關的其它問題。 循環(huán)損耗同樣還會增加井控問題。欠平衡鉆井可減少循環(huán)損耗，而且這也是在 — 些地區(qū)應 用欠平衡技術的主要原因。 (4)避免鉆井液漏失和壓差卡鉆等事故 壓差卡鉆也是井筒壓力衰竭的 — 個嚴重問題。當環(huán)空液靜壓力超過地層孔隙壓力時，會產(chǎn)生壓差卡鉆。這種情況也可能發(fā)生在與可滲透性地層對應的層段，在該層段，泥餅是由鉆井泥漿濾失形成的。 壓差卡鉆在水平井中非常嚴重，這是因為產(chǎn)生的壓差在水平井的變化范圍較大，而且在水平井眼中打撈難度也更大。在膠結的可滲透性地層采用平衡鉆井可減少壓差卡鉆；在未膠結的可滲透性地層，在“欠平衡”或“輕微過平衡”的情況下，應用欠平衡技術和設備也可減少壓差卡鉆。 (5)實現(xiàn)邊 鉆井、邊生產(chǎn)、邊測試 為了讓鉆井操作人員進行連續(xù)的地層流體測試，用欠平衡技術鉆水平井時允許地層流體流到地表。這樣可獲得被看成流體存在類型和油藏采收率的有價值的數(shù)據(jù)。同時，允許油藏流體流出有助于清潔巖屑。 水平井欠平衡鉆井的技術難點與技術對策 欠平衡作業(yè)在有問題地區(qū)鉆井風險較小，而且在欠平衡作業(yè)的發(fā)展方面，充滿自中國石油大學勝利學院?？飘厴I(yè)設計（論文） 22 信的鉆井承包商正為新的冒險而著手努力。然而，決策者在整個操作過程中 — 直對為什么欠平衡鉆井沒有很大的發(fā)展而疑惑不解。最簡單的答案是：雖然欠平衡作業(yè)具有重要的技術優(yōu)勢，但它又是 — 種相對不成熟的技 術，而且欠平衡作業(yè)存在與操作過程密切相關的風險。 在過去技術高速發(fā)展的 15 年中，許多油氣工業(yè)組織已逐漸意識到在減少風險和實現(xiàn)整個潛在新技術方面存在兩大主要障礙。第 — 大障礙即是地層的有效浸染和整個石油組織的技能；第二大障礙是每當試驗新技術時都可能有錯誤遺漏發(fā)生，因此新技術的應用存在風險性，具體到欠平衡操作發(fā)展的 — 些其它障礙還包括： ⑴缺乏處理海岸地區(qū)和硫化氫地區(qū)應用欠平衡作業(yè)上專門的設備； ⑵還需在組織管理的方法、技術和工藝方面有所發(fā)展； ⑶欠平衡作業(yè)常與 — 些如水平井和多側向鉆井技術等新技術綜合應用的 事實； ⑷鉆井方案和計劃比其它鉆井技術更復雜； ⑸研究領域的早期失敗可能抑制未來方案的實施。 只有對整個欠平衡作業(yè)過程進行仔細計劃，且對其風險深思熟慮之后，早期實施者才有信心采納這項新技術。 施工難點 ①欠平衡壓力作業(yè)過程中，地層壓力大于井內(nèi)液柱壓力，允許地層流體進入井筒。而任何增穩(wěn)及方位控制鉆具都是利用扶正器的數(shù)量及安放位置來控制井眼軌跡的，既要允許地層流體的流出，還要滿足井眼軌跡的要求，同時保證鉆具在井眼中的安全。所以，在欠平衡井段進行增斜、穩(wěn)斜鉆進，解決好欠平衡壓力段的軌跡控制，是施工成 敗的關鍵。 ②由于控制欠平衡壓力施工段的井眼軌跡需要單點、多點的監(jiān)測，而常規(guī)監(jiān)測可能使進入井簡的地層流體太多，又不能及時分離，將會引起后效反應及井下復雜情況，因此需要解決井眼參數(shù)監(jiān)測問題。 ③鉆進時要有效控制地層油氣的侵入速度，否則可能出現(xiàn)氣體滑脫，造成地面套壓迅速升高，引起井壁失穩(wěn)及其它風險問題。因此需要選擇合適的負壓值。 ④既要預防低濃度硫化氫對人員生命造成的危害，又要預防硫化氫“氫脆”，解決硫化氫的侵蝕問題。 ⑤在欠平衡定向并雙重特殊作業(yè)條件下，若對復雜情況的預防和處理不當，都將中國石油大學勝利學院?？飘厴I(yè)設計（論文） 23 引起復雜惡化， 甚至導致前功盡棄。 技術對策 ①造斜點的確定 欠平衡壓力鉆井施工并下安全相對薄弱，因此，現(xiàn)場要把造斜點、造斜段定在常規(guī)的安全并段，并確定好造斜點的合適位置 G在進入欠平衡段之前要留出能調(diào)整好井斜、方位的并段。該井段長短要適宜，太短將難以控制，太長又可能在進入欠平衡段前出現(xiàn)新的方位偏離。 ②久平衡段的增穩(wěn)鉆具組合 在目的層進行欠平衡壓力鉆井并實現(xiàn)穩(wěn)斜定向控制，關鍵是選擇鉆具。由于地層壓力大于并筒液校壓力，所以鉆具應盡可能簡單，要盡量減小鉆具的摩阻。 ③久平衡壓力施工井段的井斜和方位監(jiān)測 控制 斜井段方位需要 — 定的時間測量井眼 軌跡數(shù)據(jù)，但采用常規(guī)單點監(jiān)測方法，測 — 次 — 般需要 2h 左右、而冬季測 — 次將需要 3~4h。如不壓井就進行單點測量，在這樣長的時間內(nèi)，地層流體將大量進入井眼浸泡地層，會使并壁坍塌，同時難以控制循環(huán)時產(chǎn)生的后效；而壓井后再測， — 方面會浪費大量時間；另 — 方面壓井次數(shù)過多，全并鉆井液的密度將會升高，導致控制密度困難，同時還增加費用。針對這個問題，認真調(diào)研分析，決定采用簡單、成功率高且井下安全的自浮式單點監(jiān)測方法，投測時只需將調(diào)好的儀器投入鉆具內(nèi)，然后開泵，通過鉆井液的椎力將儀器椎人測斜座 ，等測完后停泵，再靠鉆井液的浮力使儀器浮出鉆具，也可以邊鉆邊往下椎。這樣不僅節(jié)約時間，而且避免了因停泵而不能及時帶出地層流體所造成的井下不安全問題。 ④欠平衡壓力鉆進時的操作對策 開始鉆進時，節(jié)流閥不節(jié)流，讀出此時的立壓作為立壓參考值，供以后節(jié)流調(diào)節(jié)時用。在鉆進過程中，未鉆遇油氣層時的立壓值等于立壓參考值；鉆遇油氣層后鉆井液密度將逐漸改變：當被油氣浸的鉆井液上升到并眼上部時，出口流量開始增加，立壓值開始下降。此時應調(diào)節(jié)節(jié)流閥，保持立壓值約等于立壓參考值。另外，隨井探增加，新的立壓參考值為原立壓值加上隨井 深增加而增加的壓耗與環(huán)空壓耗值，還應及時排除泵方面團素造成的立壓值降低，要保證整個鉆進過程中負壓基本 — 致，起鉆前壓并必須遵循“壓而不死、活而不噴”的原則。關井求壓可計算出地層壓力，按近平衡壓力的要求，根據(jù)地層壓力可以計算出要達到平衡地層壓力目的所需打人的重鉆井中國石油大學勝利學院?？飘厴I(yè)設計（論文） 24 液量。 欠平衡壓力定向井屬于雙重特殊井，鑒于這種特殊性，定向的特殊施工 — 般要避開欠平衡壓力段。欠平衡壓力段的換膠芯之類工作要安排在白班。每鉆完 — 個單根要堅持兩劃 — 洗，起下鉆要平穩(wěn)操作，控制進度、每下鉆 20 柱向鉆具灌滿鉆井液 — 次。要始終注意鉆進過程中各 項參數(shù)的變化，防止鉆具、鉆頭等出事故，防止操作不當造成井壁坍塌等。要認真注意每 — 個細節(jié) (油氣的上竄速度、全烴含量、鉆井液密度的變化、井口有無鉆井液溢出，以及鉆具是否放空等 )，嚴防沒能及時發(fā)現(xiàn)井下異常而造成的復雜惡化，盡力將 — 切隱患消滅在萌芽狀態(tài)。 中國石油大學勝利學院?？飘厴I(yè)設計（論文） 25 第 6 章 結 論 ①欠平衡鉆井以其特有的技術優(yōu)勢，展示了良好的應用前景。從國內(nèi)外的應用情況來看，在特殊油氣藏開發(fā)過程中，欠平衡鉆井比常規(guī)鉆井具有更顯著的技術優(yōu)勢。 ②欠平衡鉆井在特殊油氣藏的開發(fā)過程中能減少對油氣層的傷害、有效 保護油氣層、提高油氣井的產(chǎn)量、實時發(fā)現(xiàn)地質(zhì)異常情況、及時評價低壓低油氣層，、有效控制漏失、減少和避免壓差卡鉆等井下復雜情況的發(fā)生、提高機械鉆速、延長鉆頭使用壽命、縮短鉆井周期、降低鉆井成本等優(yōu)點。 ③欠平衡鉆井技術在國外已經(jīng)很成熟，各大石油公司已作為 — 種常規(guī)鉆井技術來開發(fā) — 些衰竭、低滲、易漏油藏，而且國外欠平衡鉆井的數(shù)量在逐年增加。 ④國內(nèi)雖已進行了 — 批欠平衡鉆井攻關試驗，取得了 — 定的成績，但其關鍵技術及主要設備均是從國外引進的，龐大的資金投入增加了鉆井成本，也是制約我國欠平衡鉆井技術進 — 步拓展其應用空間的 — 大障礙。另外油公司對欠平衡鉆井的優(yōu)勢認識不夠、有些應用具有 — 定的盲目性；沒有建立 — 支長期穩(wěn)定的欠平衡鉆井綜合技術基礎理論研究隊伍和 — 套完善的欠平衡鉆井作業(yè)標準及相應的管理規(guī)章制度等等 [6] 中國石油大學勝利學院?？飘厴I(yè)設計（論文） 26 參考文獻 [1] 楊振平 .欠平衡鉆井技術的優(yōu)勢和挑戰(zhàn) [J].內(nèi)蒙古石油化工， 2021， (8): 7476. 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