石2009年3月PETR()IJEUM油地质与工程GE()IJ(峪YANI)ENGINEERING第23卷第2期文章编号:1673一8217(2009)02一0080一03欠平衡钻井技术的进展与发展趋势朱弘(重庆科技学院石油与天然气学院,重庆401331)摘要:欠平衡钻井技术目前在国内外应用十分广泛,根据介质类型,可划分八类欠平衡技术类型,并具有各自适用的地层条件\"其发展趋势主要包括:全过程欠平衡钻井技术;井底压力自动控制技术;建立欠平衡钻井水力分析模型;随钻井底压力!地层压力浏童技术;综合集成的欠平衡钻井技术\"总之,21世纪的欠平衡钻井技术将向着安全!高效!精细及多技术集成的方向发展\"关健词:欠平衡钻井;分类;发展趋势中圈分类号:TE24,文献标识码:A欠平衡钻井(underbalaneeddrilling)又称为负压钻井,是指在钻井过程中井底压力低于地层压力,效益\"欠平衡钻井根据其使用介质可分为8小类,根据工艺可分为二大类,其不同的类型适用于不同的钻探地层1/2\"地层流体有控制地进入井筒并循环至地面的钻井技术\"使用该技术具有如下优势:¹减少或防止地层污染;º对产层进行实时连续调查;»提高钻速,提高钻头寿命;¼杜绝或减少井漏;½杜绝或减少压差卡钻等井下复杂;¾提前生产,降低完井及增产作业成本;¿提高初期产量;À延长有效储层开采期和发现新的产层\"按使用介质的不同,欠平衡钻井可分为8小类:(l)气体钻井,包括空气!天然气和氮气钻井,密度适用范围0.0012一0.0129/cm3\"其缺点是:气体钻井遇到地层出水会发生/段塞钻井0,形成泥饼环,严重时会阻断气流,造成卡钻;易引发井下着火爆炸事故;井眼失稳\"适应地层:适宜于干硬地层,1欠平衡钻井技术的进展与分类欠平衡钻井技术最早始于20世纪50年代\"从不适宜易破碎大倾角地层!含大量地层水地层(地层出水量大于0.48的地层\"m//h)!高压储层!含HZS及Cq90年始,该技术在国外迅速发展,目前全球装备的欠平衡钻井数量已经超过1.5万口,到2010年预计将超过2万口\"在许多发达国家,欠平衡钻井已经成为常规的钻井技术,美国!加拿大两国的欠平衡钻井已经占到本国钻井总量的1/5左右川\"随着油气勘探对象的日趋复杂和钻探工作量的不断增加,我国的欠平衡钻井技术也在不断完善和快速发展\"20世纪60年代,四川石理局率先试用欠平衡钻井技术,但由于当时设备落后及地层出水等问题而中途放弃\"80年代,石理局开展了泡沫钻井技术的研究与应用,于1984年在克(2)雾化钻井,密度适用范围0.012~0.0369/cm/\"适宜于少量含水地层(地层出水量小于巧m//h),减少着火危险,防止形成泥饼环\"对环空速度及注气量提出较高要求,需增加压缩机工作量及水处理设备\"雾化钻井存在井壁失稳及钻具腐蚀问题,环空速度不足易引起环空封闭,也存在并下着火的危险\"(3)泡沫钻井液钻井,包括稳定和不稳定泡沫钻井,密度适用范围0.036~0.8409/cm/\"适用于干地层!地层出水速率小于10m0/h的水层和盐水层;缺点是:腐蚀井下钻具,尤其是在深部井段钻井中;存在井壁失稳问题;钻水平井时存在井下着火危险及井下出水严重时不适用\"收稿日期:2008一10一25:改回日期:2009一01一08拉玛依油田的红一29井成功地进行了我国第一口泡沫钻井\"为了满足不同地层对欠平衡钻井的需要,随后又相继开发了空气钻井!雾化钻井!充气钻井和低密度泥浆钻井等欠平衡钻井技术\"目前全国各大石油院校及油田都在不同程度上开展了欠平衡钻井技术的研究和推广应用,并取得了显著的经济作者简介:朱弘,1987年生,现在重庆科技学院石油与天然气学院石油工程专业学习\"朱弘.欠平衡钻井技术的进展与发展趋势(4)充气钻井液钻井,包括通过立管注气和井下注气两种方式,其密度适用范围为0.5一1.09/cm3,是应用广泛的一种欠平衡钻井方法,缺点:不适于高压高产储层,存在井壁稳定及钻具腐蚀问题;(5)水或卤水钻井液钻井,密度适用范围1.0~我国是钻井技术应用大国,国内欠平衡钻井数量在快速增加,据专家预测,我国的欠平衡钻井可望在五年内从不足全国钻井总数的0.5%增加到3%~5%\"其欠平衡钻井的技术进展也很快,目前各油田已经能够成功应用泡沫钻井!空气钻井!氮气钻井!尾气钻井!天然气钻井!充气钻井!雾化钻井等主要技术\"到目前为止,欠平衡钻井与水平井!套管钻井相结合的欠平衡钻井技术也得到了广泛应用\"在我国四川!及鄂尔多斯等地的不压井起下钻技术!利用套管阀进行全过程欠平衡钻井等技术得到较好的应用,控制压力钻井技术也得到发展\"我国不但研究!开发!改进了大量欠平衡钻井技术方案,而且还设计!制造了大量的欠平衡钻井装备,逐步实现了主要装备的国产化,并逐步开始向海外输出技术!工艺和装备\"通过应用欠平衡钻井技术,在油气勘探中取得1.39/cm/,适宜于稳定地层(如碳酸盐岩!灰岩地层)或上部地层的快速钻进\"(6)油包水或水包油钻井液钻井,密度适用范围为0.80~1.029/cm/\"适宜于易水化泥页岩地层\"(7)常规钻井液钻井(采用密度减轻剂),密度适用范围大于0.99/\"m/,适宜于易水化泥页岩地层\"(8)泥浆帽钻井,国外称之为浮动泥浆钻井,用于钻地层严重漏失!地层较深的高压裂缝层或高含硫化氢的气层\"按工艺的不同,欠平衡钻井可分为2小类:¹流钻:是指使用普通钻井液的欠平衡钻井;º人工诱导欠平衡钻井:是指由于地层压力太低,必须采用特殊了巨大成果\"例如,在/九五0期间,大港油田针对前古近系深层勘探,在板深7!板深8井!板深4井!板深701井!板深702等井采用低密度无固相钻井液体系实施欠平衡钻井工艺技术,成功发现了千米桥潜山亿吨级凝析,使大港油田南部古潜山勘探取得了历史性的突破[]\"3的钻井液和工艺才能建立欠平衡\"2欠平衡钻井技术的应用由于使用欠平衡钻井技术对于发现及保护油气层等方面具有许多优点,其应用越来越广泛\"随着旋转控制头!空气钻井马达等设备的研制成功,相继又研究出各种往井筒中注氮的方法,使欠平衡钻井工艺达到了大规模投人工业使用的程度,并呈现稳步增长的势头\"其原因主要是人们对减轻地层伤害越来越关注,而且欠平衡钻井有可能提高钻速和减少衰竭油藏中的井漏问题\"在国外,该项技术已经四川油气田在钻探邓西3井时,采用全过程欠平衡钻井新技术喜获成功,测试日产气量达45.6x10咤m/,从而发现了邓西气田,并证明了/川西前陆盆地大型含气区0有较好的勘探开发前景\"闻名中国石油的/磨溪速度0,欠平衡钻井新技术发挥了重要作用,磨溪气田的产能迅速翻番\"四川油气田用145天钻成6530m的超深井!27天完成2000多米成为一种成熟的钻井工艺\"一些油公司曾报道,与常规方法钻水平井相比,运用欠平衡钻井技术使水平井产量提高了10倍\"水平井段的钻进,欠平衡钻井技术功不可没1-.\"应用欠平衡钻井技术,在松辽盆地深层火山岩领域,也取得了天然气的重大突破\"2006年中国石化在长岭断陷的腰英台深层部署钻探了腰深1井,在34一3750m的营城组火山岩段测试,获日产30x104m3的高产天然气流,一次提交探明储量大目前,世界上已有包括中国在内的20多个国家应用欠平衡技术钻井,其中技术先进的国家有美国!加拿大!英国!阿根廷!墨西哥等\"这些欠平衡技术先进的国家,技术主要集中在井控!钻井液!程序设计!特殊工具等方面,常采用的技术有边喷边钻!泥浆帽钻井!充气钻井!连续钻井等\"在钻井中可将地层水!海水!淀粉水!柴油!原油用做欠平衡钻井的循环工作介质,将散装或膜滤氮气!工业废气!空气!氮气和空气的混合气!天然气和空心玻璃球作为减轻剂或发泡剂\"在美国,欠平衡钻井技术被称为上游石油工业急需的钻探技术,已发展成为钻井技于400x10/m3,整个火山岩圈闭形成了一个千亿方级的大型整装天然气田\"但是,欠平衡钻井技术应用具有一定的局限性\"适合欠平衡钻井地层必须具备如下条件:¹地层地质资料清楚;º井壁稳定性好,不易发生坍塌;»储层HzS含量低于20mg/cm0;¼对钻井完井作业伤害敏感,而且不能有效消除这种伤害的低压!低孔!低渗储层,特别是碎屑岩储层\"在高压油气层!破碎或松软地层不适合使用气术的热点,并越来越多地与水平井!多分支井及小井眼钻井技术相结合\"石油地质与工程2009年第2期体钻井!充气及泡沫钻井技术,在出水严重地层!含H:S地层不适合空气钻井\"(6)空气钻井!泡沫钻井!雾化钻井等技术将广泛推广和应用\"3欠平衡钻井技术的发展趋势欠平衡钻井的关键技术主要包括产生和保持欠未来的欠平衡钻井技术将进一步朝着安全!简便和适用的方向发展\"这项技术对于发现低孔低渗储层油气!保护油气层!提高钻井速度具有重要意义,将广泛用于低压低渗油田和老油田\"平衡条件(有自然和人工诱导两种基本方法)!井控技术!产出流体的地面处理和电磁随钻测量技术等\"近年来,欠平衡钻井技术的进展主要集中在井控!钻井液!程序设计!特殊工具等方面\"目前已经成功应用全过程欠平衡钻井技术,同时欠平衡钻井技术也越来越多地与水平井多分支井及小井眼钻井技术相结合,有效开发了一些新老油田,其应用范围日益广泛,美国已将其列为21世纪急需的钻井技术\"目前,欠平衡钻井技术已在多种技术路线上形成系统!完备!稳定!有效的装备和工艺技术体系,如气体钻井!雾化钻井!泡沫钻井!充气钻井!淡水或卤水钻井液钻井!常规钻井液钻井和泥浆帽钻井等\"国外欠平衡钻井技术主要集中在井控!钻井液!程序设计!特殊工具等方面\"欠平衡钻井技术的发展趋势是:(l)随着工具的进一步改进,全过程欠平衡钻井技术将得到广泛应用;(2)井底压力自动控制技术(控制压力钻井)将得到快速发展;(3)欠平衡钻井水力分析模型会更加完善,计算结果将更切合实际;(4)随钻井底压力!地层压力测量技术将迅速发展;4结论(l)欠平衡钻井根据使用介质和工艺的不同可分为不同类型,其不同的类型适用于不同的地层条件\"(2)欠平衡钻井具有及时发现和保护油气层,减少储层伤害等诸多优点,正在油气勘探开发实践中广泛应用\"(3)欠平衡钻井被誉为21世纪石油工业急需的钻探技术,并正朝着安全!简便和适用的方向发展,其相关技术也将日趋完善\"参考文献冯永兵,孙凯,唐一元等.欠平衡钻井技术的发展研究[J2.内蒙古石油化工,2008,(11):20一22集团公司井控培训教材编写组.钻井井控工艺技术1M2.东营:中国石油大学出版社,2008.巧2一巧4谢晓安,周卓明.松辽盆地深层天然气勘探实践与勘探领域[J2.石油与天然气地质,2008,29(1):115一118张克勤,侯树刚.提高川东北及普光气田钻井速度配套技术1J2.钻采工艺,2008,22(3):20一23编一:吴官生(5)与套管钻井相结合的欠平衡钻井技术将日臻完善;
