【正文】 在井口監(jiān)測返出液就可以適時提供良好的產(chǎn)層信息，從而有利于達(dá)到勘探目的。采用欠平衡鉆井，由于井筒內(nèi)鉆井液液柱壓力低于地層壓力，鉆井液濾液和有害固相的侵入就會減輕或消除，從而有效地保護(hù)了油氣層，這是欠平衡鉆井技術(shù)的最大好處。 （ 1） 可以減輕或消除鉆井液對地層的損害 常規(guī)鉆井一般都是過平衡鉆井，由于鉆井液液柱壓力高于地層壓力，不可避免地會造成鉆井液濾液和有害固相進(jìn)入產(chǎn)層，從而造成對產(chǎn)層的傷害。這兩口空氣井不但為夏子街油田 1991~1992 年的大規(guī)模開發(fā)提供了極有價值的地質(zhì)參 考資料 ， 而且揭示了新疆石油管理局所屬油田有豐富天然氣資源 ， 這是幾十年水基鉆井液鉆井所從未發(fā)現(xiàn)的 ， 此結(jié)果為新疆石油管理局油氣開發(fā)并舉的決策提供了直接依據(jù)。新疆石油管理局首先安排了夏子街油田 X1023 和X1026 井用空氣鉆井鉆開產(chǎn)層。 例 2， 新疆 低壓油氣資源非常豐富 ,地質(zhì)儲量數(shù)億噸 ， 但使用常規(guī)的鉆井液漏失相當(dāng)嚴(yán)重。 （ 4） 中國 例 1， 70 年代在四川有不少人使用“邊噴邊鉆”的方法打開氣層 ， 一般是用清水為循環(huán)介質(zhì) ， 在真正的欠平衡條件下打開氣層 ， 這可能是最早的“欠平衡鉆井”。不僅如此 ,還省掉了技術(shù)套管 ,這進(jìn)一步減少了時間與成本 ，并且可選擇更大的井眼以滿足高產(chǎn)量的要求。成功地進(jìn)行了取心、測井 ， 并順利地強行下入了Φ mm套管 ， 屬于欠 平衡完井。 （ 3） 阿根廷 在阿根廷某地區(qū) ,因在高壓層下有一低壓層 ， 所以出現(xiàn)很多諸如卡鉆和套管經(jīng)常西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 損壞等問題。 加拿大在其它許多地層中應(yīng)用欠平衡鉆井技術(shù)也取得了好的效益。 例 2， 在加拿大的 Weyburn 油田 ， 有 90 多口包括單油層、雙油層和三油層的井 ,因 使用欠平衡鉆井而大幅度提高了產(chǎn)量 ， 還提高了鉆速和鉆頭進(jìn)尺。正式投產(chǎn)時產(chǎn)量為鄰井直井的 10 倍。鉆井過程中 ,采用頂部驅(qū)動鉆機 ,井可以連續(xù)溢流。 （ 2） 加拿大 例 1， 加拿大一個最 好的欠平衡鉆井例子是在 Rigel Halfway Poo1,實現(xiàn)了表皮傷害為零。在裸眼完井后還未進(jìn)行酸化壓裂 ,這口井的產(chǎn)氣量就達(dá) 70800m3/d。因為水和鉆井液會傷害和淹沒氣井。 例 2， 在德克薩斯 州西南有個開采 20 年的老氣田 ， 儲層壓力降到 ， 井深 4267m， 壓力系數(shù)為 。其中 21 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(zhì)鹽水 )。該油田為裂縫性油藏 ， 油層孔隙度為 4%~9%， 滲透率 為 103~ 103μ m2， 井深約 2500 m左右。 欠平衡技術(shù)在國內(nèi)外的應(yīng)用效果分析 （ 1） 美國 目前已有 20 多個國家用欠平衡鉆井技術(shù)施工 3500 多口井，其中有直井也有水平井。采用人工方式進(jìn)行欠平衡鉆井，需要在鉆井液中加入減輕劑和使用減輕劑制備和充入設(shè)備 (包括井 筒內(nèi)工具 )，以及對返出鉆井液進(jìn)行處理的外圍設(shè)備，因而鉆井成本較高 .常有的鉆井液減輕劑包括氮氣、天然氣、二氧化碳、空氣、泡沫、柴油等。 采用人工方法在井筒內(nèi)形成負(fù)壓，主要是因為地層壓力較低， 采用常規(guī)鉆井液無法形成負(fù)壓， 需要向鉆井液中注入使鉆井液密度減低的外加劑。采用這種方式進(jìn)行欠平衡鉆井，不需要向鉆井液中加入使密度降低的外加劑，也不需要向鉆井液中充入外加劑的輔助設(shè)備及其它外圍輔助設(shè)備，因而鉆井成本也較低。利用旋轉(zhuǎn)防噴和節(jié)流管匯，控制井口一定壓力和井底負(fù)壓，使井內(nèi)油氣有控制的進(jìn)入井眼經(jīng)體外循環(huán)系統(tǒng) (鉆井泵一鉆具 ~環(huán)空～節(jié)流管匯 ~液氣分離器 ~撇油罐～真空除氣器等 )有效分離，最終實現(xiàn)連續(xù)鉆進(jìn)。 3） 我國的幾個進(jìn)行過欠平衡鉆井的油田認(rèn)為：在鉆井過程中鉆井液柱壓力低于地層壓力，使能產(chǎn)層的流體有控制的進(jìn)入井筒并將其循環(huán)到地面，這一鉆井技術(shù)稱欠平衡鉆井。 西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 2 欠平衡鉆井技術(shù) 欠平衡鉆井 概述 國內(nèi)外關(guān)于欠平衡鉆井的定義有很多說法，但最終都是反應(yīng)井筒壓力與地層孔隙壓力之間的關(guān)系，其中： 1） 美國石油協(xié)會在“鉆井用防噴裝置” — RP53 草案第十三條定義為：欠平衡壓力鉆井是鉆井過程中允許地層流體進(jìn)入井內(nèi)，循 環(huán)出井，并在地面加以控制的鉆井技術(shù)。 因此，由國內(nèi)外對欠平衡鉆井的研究現(xiàn)狀，我們可以知道，欠平衡鉆井技術(shù)有可能 成為繼水平井技術(shù)之后在鉆井 技術(shù)上的另一大發(fā)展方向和熱點。 （ 4） 安全管理措施 由于欠平衡鉆井不同于常規(guī)鉆井，要使欠平衡鉆井獲得成功，除了正確的鉆井設(shè)計和先進(jìn)的設(shè)備外，還需要有技術(shù)熟練素質(zhì)較高的作業(yè)人員。 （ 3） 欠平衡鉆井作業(yè)過程安全邊際 本文主要基于欠平衡鉆井作業(yè)過程中， 1）地層壓力關(guān)系， 2）地層壓力預(yù)測， 3）邊鉆邊噴情況下的井底壓力變化規(guī)律，具體情況包括以下幾種情況，①多相流情況②氣體進(jìn)入液柱引起的壓力變化和體積變化規(guī)律 ③作業(yè)方式，抽汲壓力，激動壓力等情況，綜合考慮操作環(huán)境和操作者的情 況，找出井底壓力變化規(guī)律，提出欠平衡鉆井西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 作業(yè)過程安全邊際 ，確定安全參數(shù)和安全指標(biāo)。 通過事故統(tǒng)計 ，分析出事故發(fā)生的主要致因。 （ 3） 欠平衡鉆井作業(yè)過程安全邊際 通過 對不同地層下欠平衡鉆井液密度的分析和地層壓力誤差的分析，提出欠平衡鉆井安全邊際。 （ 2） 欠平衡鉆井作業(yè)過程危險源分析 通過對以前發(fā)生事故過程中危險源的分析，增強在鉆井過程中的危險源辨識的能力。 畢業(yè)設(shè)計（論文）的主要內(nèi)容 （ 1） 欠平衡鉆井作業(yè)過程事故統(tǒng)計、 分析 通過查閱資料、統(tǒng)計、歸納、總結(jié)出以前事故的發(fā)生情況。 （ 10） 施工人員作業(yè)安全按 SY/T 6228 的規(guī)定執(zhí)行。 （ 8） 防火、防爆按 SY/T 5225 , SY/T 6426 的規(guī)定執(zhí)行。 （ 6） 充氣鉆井液氣相為空氣時，應(yīng)仔細(xì)檢查濃度是否處于可燃的范圍，防止井下爆炸或著火。 （ 4） 燃燒管線應(yīng)用地錨固定好，火炬高度要合適，燃燒池或火炬應(yīng)距井口下風(fēng)向 75 m以上，距各種設(shè)施不小于 50 m。 （ 3） 要制定有毒氣體和井控的應(yīng)急預(yù)案。在鉆臺上下、振動篩、撇油罐等有毒氣體易聚積場所進(jìn)行監(jiān)測，并安裝工業(yè)排風(fēng)機，防止有毒或可燃?xì)怏w聚集。 國內(nèi)在欠平 衡作業(yè)過程中所采用的安全技術(shù)手段主要是通過《中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》（ SY/T ）欠平衡鉆井技術(shù)規(guī)范，規(guī)范欠平衡鉆井作業(yè)。在“九五”期間國內(nèi)繼續(xù)對欠平衡鉆井技術(shù)進(jìn)行研究攻關(guān) ， 1997 年度共完成 9 口井 ， 全部獲得成功。并在克拉瑪依、長慶、玉門、安塞、吐哈等油田進(jìn)行了試驗。 國內(nèi) 研究 現(xiàn)狀 國內(nèi)早在 20 世紀(jì) 50 年代 ， 四川油田 就開始運用欠平衡鉆井工藝技術(shù) ，實現(xiàn)了邊噴邊鉆的先例。欠平衡鉆井技術(shù)在國外已經(jīng)很成熟 ， 各大石油公司已作為常規(guī)鉆井技術(shù)來開發(fā)一些衰竭、低滲、易漏油藏。 1996 年美國用欠平衡鉆井?dāng)?shù)占全美鉆井?dāng)?shù)的 10%， 1997 年用欠平衡鉆 數(shù)占總鉆井?dāng)?shù)的 15%。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國外 研究 現(xiàn)狀 欠平衡鉆井技術(shù)產(chǎn)生于 20 世紀(jì) 30 年代 ， 20 世紀(jì) 80 年代在美國、加拿大等國興起 ， 并于 20 世紀(jì) 90 年代在世界石油工業(yè)中得到迅速發(fā)展 ,特別是最近幾年在北美和加拿大等地區(qū)得到了較為廣泛的應(yīng)用。 欠平衡鉆井安全控制技術(shù)研究的意義 由于欠平衡鉆井的一系列復(fù)雜問題，導(dǎo)致欠平衡鉆井有較大的風(fēng)險性。 ④復(fù)雜問題識別困難，以前憑經(jīng)驗判斷常規(guī)鉆井過程中出現(xiàn)的復(fù)雜問題，在新的鉆井方式下也有了新的挑戰(zhàn)，已經(jīng)不能適應(yīng)新的鉆井方式了。 ③溢流異常識別困難，在鉆井過程中允許地層流體進(jìn)入井眼，伴隨著如何識別溢流異常的情況的復(fù)雜了，同時識別井噴失控的困難也增加了，進(jìn)而防止井噴失控后的處理困難也增加了。鉆井液受地 層介質(zhì)干擾加大，多相流地層流體，氣相，液相，氣相和液相共存等現(xiàn)象都會發(fā)生。邊噴邊鉆意味著鉆井過程中氣體有可能侵入鉆井液進(jìn)而溢出地面，從而對設(shè)備的防火、防爆性能，有了更高的要求，允許硫化氫氣體溢出地面，從而對硫化氫氣體的監(jiān)測有了更高的要求，同時也要防止硫化氫氣體對人體的毒害等 ，由此可見欠平衡鉆井過程中伴隨很多復(fù)雜問題的產(chǎn)生。 欠平衡鉆井的特殊安全問題 欠平衡鉆井因為具有保護(hù)地層，提高油井產(chǎn)能，避免復(fù)雜事故發(fā)生，提高鉆速，降低鉆井成本，實時發(fā)現(xiàn)地質(zhì)異常情況和評價油藏等優(yōu)點，所以它除了具有一般鉆井中發(fā)生的復(fù)雜問題之外，它還具有常規(guī)鉆井不具有的復(fù)雜問題。近年來隨著鉆井并下工具、鉆井裝備、地層壓力測試技術(shù)、井下測試儀器、鉆井液技術(shù)及鉆井工藝的發(fā)展，欠平衡鉆井技術(shù)在世界上已倍受青睞 。 欠平衡鉆井技術(shù)早在二十世紀(jì)五十年代就被提出并應(yīng)用，它有利于防止鉆井液漏失，欠平衡鉆井技術(shù)能有效地減輕地層傷害 ， 提高油井產(chǎn)能 ； 避免復(fù)雜事故發(fā)生 ，提高鉆井速度 ， 降低鉆井成本 ；實時評價油藏和發(fā)現(xiàn)地質(zhì)異常情況等。采用非常規(guī)壓力、非常規(guī)流體實施欠平衡鉆井正好迎合了需要，是解決上述難題的有效方法。 因此，搞好鉆井技術(shù)，降低鉆井成本則成了第一位應(yīng)考慮的問題， 欠平衡鉆井技術(shù)正是在這樣的背景下應(yīng)運而生的。 目前，石油工業(yè)的特點是，勘探開發(fā)的難度越來越大，勘探開發(fā)投入的成本越來越大，這種勘探開發(fā)的新形勢產(chǎn)生了兩種基本要求 ： 一是要求技 術(shù)進(jìn)步，以滿足越來越高的難度要求 ；二是要求降低成本， 以適應(yīng)目前油價體系的要求。s angle, it has made the identification of the first kind of dangerous source and the second kind of dangerous source in the under balanced operations process, and than on this basis it has drawn up the general countermeasure measures against the first kind of dangerous source and the second kind of dangerous source. On the other hand, this article has made the research on the formation pressure to forecast and the bottom hole pressure control as well as the invaded drilling fluid control in the under balanced operations process, which can provide the important pressure engineering datas for the well drilling parameter design and the well bore structural design, and also has great significance for protecting the oil gas level, raising the well drilling success ratio, reducing the well drilling cost as well as preventing the accident39。 另一方面，本文對欠平衡作業(yè)過程中的地層壓力預(yù)測、井底壓力控制、以及鉆井液受侵后的控制做了研究， 可為鉆井參數(shù)設(shè)計和井身結(jié)構(gòu)設(shè)計 提供重要的壓力技術(shù)數(shù)據(jù)，對保護(hù)油氣層，提高鉆井成功率，降低鉆井成本 以及對欠平衡鉆井中預(yù)防事故的發(fā)生 具有重要意義 。欠平衡鉆井的相關(guān)理論及其應(yīng)用研究已經(jīng)成為鉆井工作者的一個研究熱點。目前， 欠平衡鉆井在國內(nèi)外應(yīng)用井?dāng)?shù)逐年增加。 9. 翻譯英文資料 15000 字符以上。 7. 針對一般欠平衡鉆井作業(yè)過程，設(shè)計安全控制技術(shù)措施 。 5. 查閱資料，統(tǒng)計分析欠平衡鉆井作業(yè)過程中的生產(chǎn)事故情況。西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目 欠平衡鉆井安全控制技術(shù) 學(xué) 院 (系 ) 專 業(yè) 班 級 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 評 閱 人 設(shè)計 (論文 ) 所在單位 西安石油大學(xué) 完成時間 :2021 年 6 月 西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 畢業(yè)設(shè) 計 （論文 ） 任務(wù)書 題 目 欠平衡鉆井安全控制技術(shù) 學(xué)生姓名 學(xué)號 專業(yè)班級 設(shè)計（論文）內(nèi)容及