欠平衡钻井技术ppt课件

1、欠平衡压力钻井技术欠平衡压力钻井技术2019.012019.011 1、欠平衡压力钻井的概念、欠平衡压力钻井的概念2 2、欠平衡压力钻井的优越性、欠平衡压力钻井的优越性3 3、欠平衡压力钻井适用的地层、欠平衡压力钻井适用的地层4 4、欠平衡压力钻井技术、负压差设计与控制、欠平衡压力钻井技术、负压差设计与控制5 5、欠平衡条件的产生、欠平衡条件的产生6 6、欠平衡压力钻井装备、欠平衡压力钻井装备7 7、欠平衡钻井作业、欠平衡钻井作业8 8、欠平衡压力钻井完井技术、欠平衡压力钻井完井技术9 9、胜利油田欠平衡钻井试验情况、胜利油田欠平衡钻井试验情况提提 纲纲 欠平衡压力钻井是指在钻井欠平衡压力钻井

2、是指在钻井过程中钻井液的循环压力包括过程中钻井液的循环压力包括液柱压力和循环回压），低于地液柱压力和循环回压），低于地层的孔隙压力，允许产层流体流层的孔隙压力，允许产层流体流入井眼，并可将其循环到地面，入井眼，并可将其循环到地面，地面可有效控制，这一技术称为地面可有效控制，这一技术称为欠平衡压力钻井技术。欠平衡压力钻井技术。一、欠平衡压力钻井的概念一、欠平衡压力钻井的概念 1 1、钻井液的循环压力包、钻井液的循环压力包括液柱压力和循环流动阻力低于括液柱压力和循环流动阻力低于地层的孔隙压力地层的孔隙压力2 2、允许产层流体、允许产层流体进入井眼进入井眼3 3、在有效控制下将其、在有效控制下将其循

3、环到地面循环到地面井井钻钻规规常常为了防止井喷为了防止井喷液柱压力液柱压力 地层压力地层压力 在井底形成一个正压差在井底形成一个正压差 钻井液侵入地层对油层钻井液侵入地层对油层 造成污染造成污染泵入泥浆油气层油气层液柱压力液柱压力 1.201.20 通过降低钻井液密度，使循环系统的压力低于正钻地层的孔隙压力，井底处于欠平衡状态。Flowdrilling欠平衡钻井欠平衡钻井 3 3） 低压储层低压储层 V V孔孔1.051.05国外普遍采用低压欠平衡钻井技术来开发低压油藏低压欠平衡钻井低压欠平衡钻井q 充气钻井是低压欠平衡钻井主充气钻井是低压欠平衡钻井主要的工作方式要的工作方式立管混气装置空压机

4、膜氮系统增压机流量计控制阀泥浆泵舌型阀节流管汇液气分离器脱油装置火炬N2井底泥浆N2空气井口四通振动筛排气管线循环罐三通第三部分混气装置及两相流循环系统第一部分现场制氮充气系统第四部分井口装置及两相流循环系统第二部分钻井液地面循环系统气体注入方式：气体注入方式：气相和液相气相和液相在立管内混在立管内混合合,MWD,MWD的使的使用受到限制用受到限制立管注立管注 气法气法1 1、 抗油气污抗油气污染能力强，气染能力强，气侵后不稠化，侵后不稠化，可用机械方法可用机械方法除气，具有良除气，具有良好的流动性好的流动性 对充氮气钻井液基浆的要求：对充氮气钻井液基浆的要求：2 2、 适当适当的粘度和的粘度

5、和切力，具切力，具有悬浮和有悬浮和携带岩屑携带岩屑的能力的能力3 3、 低失水，低失水，防塌能力强，防塌能力强，具有抑制泥岩具有抑制泥岩夹层水化膨胀夹层水化膨胀或坍塌掉块的或坍塌掉块的能力能力4 4、满足油、满足油气层保护气层保护的要求的要求六、欠平衡钻井装备六、欠平衡钻井装备 1 1、防喷器组、防喷器组典型的欠平衡钻井防喷器组是典型的欠平衡钻井防喷器组是由单闸板双闸板环形防喷由单闸板双闸板环形防喷器组成的器组成的2 2、旋转控制头或旋转防喷器、旋转控制头或旋转防喷器六、欠平衡钻井装备六、欠平衡钻井装备3 3、地面分离处理设备、地面分离处理设备 在欠平衡钻井作业中需要配备专用的地面分离处理设备

6、，主要有液气分离器、真空除气器、撇油罐、储油罐、排气管线、防回火装置和火炬。七、欠平衡钻井作业七、欠平衡钻井作业 1 1、欠平衡作业前要考虑的问题：、欠平衡作业前要考虑的问题： 每一层的地层压力每一层的地层压力 地层产出的流体类型、产量及是否有酸性气体地层产出的流体类型、产量及是否有酸性气体 防喷器是否按标准进行了试压防喷器是否按标准进行了试压 旋转控制头压力级别旋转控制头压力级别 地面处理设备的处理能力地面处理设备的处理能力 井队人员是否进行了培训井队人员是否进行了培训七、欠平衡钻井作业七、欠平衡钻井作业2 2、接单根控流钻井）、接单根控流钻井）（1 1停泥浆泵；停泥浆泵；（2 2关闭环空关

7、闭环空, ,防止两相流分离；防止两相流分离；（3 3泄立压，直到与大气压相等；泄立压，直到与大气压相等；（4 4接单根，打磨钳痕；接单根，打磨钳痕；（5 5打开环空，开泵恢复钻进。打开环空，开泵恢复钻进。七、欠平衡钻井作业七、欠平衡钻井作业 （1 1先停泥浆泵，继续注气，直到氮气将充先停泥浆泵，继续注气，直到氮气将充 气泥浆替出最上面一个回压凡尔；气泥浆替出最上面一个回压凡尔；（2 2关闭环空关闭环空, ,防止两相流分离；防止两相流分离；（3 3泄立压泄立压( (圈闭压力圈闭压力) )，直到与大气压相等；，直到与大气压相等；（4 4正常接单根，打磨钳痕；正常接单根，打磨钳痕；（5 5打开环空，

8、泵入氮气，再泵入泥浆，恢打开环空，泵入氮气，再泵入泥浆，恢 复循环。复循环。接单根充气钻井）接单根充气钻井）七、欠平衡钻井作业七、欠平衡钻井作业3 3、起下钻方法、起下钻方法打泥浆帽部分压井打泥浆帽部分压井打重塞子在井底平衡地层压力打重塞子在井底平衡地层压力起钻时允许井溢流起钻时允许井溢流用井下压力阀将地层压力隔离用井下压力阀将地层压力隔离强行起下钻强行起下钻七、欠平衡钻井作业七、欠平衡钻井作业推荐使用打泥浆帽部分压井方法：推荐使用打泥浆帽部分压井方法：洗井洗井将清洁或与地层配伍的完井液注入到油层将清洁或与地层配伍的完井液注入到油层部位部位用旋转控制头将钻具起至技套用旋转控制头将钻具起至技套打

9、重泥浆帽平衡地层压力打重泥浆帽平衡地层压力正常起下钻正常起下钻重泥浆帽法起下钻方式的操作要领：重泥浆帽法起下钻方式的操作要领： l l 将清洁的与地层配伍的保护液泵入将清洁的与地层配伍的保护液泵入油层油层 部位，使之充满裸眼井段；部位，使之充满裸眼井段；l l 用旋转控制头将钻具起至技套内；用旋转控制头将钻具起至技套内；l l 泵入重泥浆，在上部井段形成重泥泵入重泥浆，在上部井段形成重泥浆帽浆帽 起出轴承总成，正常起下钻；起出轴承总成，正常起下钻；ll 下钻至重泥浆帽底部，接方钻杆，开下钻至重泥浆帽底部，接方钻杆，开泵泵 循环，用欠平衡轻泥浆替出重泥浆；循环，用欠平衡轻泥浆替出重泥浆；l l

10、继续下钻。继续下钻。保护液技套保护液技套泥浆帽泥浆帽七、欠平衡钻井作业七、欠平衡钻井作业 欠平衡钻井是一项全新的钻井技术，受多年欠平衡钻井是一项全新的钻井技术，受多年来常规钻井的影响，人们往往会把欠平衡钻井的来常规钻井的影响，人们往往会把欠平衡钻井的工艺方法与常规钻井的一些做法混淆，如把欠平工艺方法与常规钻井的一些做法混淆，如把欠平衡钻井中的重泥浆帽法与常规钻井中的压井相混衡钻井中的重泥浆帽法与常规钻井中的压井相混淆就是明显的一例，欠平衡钻井中的重泥浆帽法淆就是明显的一例，欠平衡钻井中的重泥浆帽法是与常规压井有本质区别的是与常规压井有本质区别的 。七、欠平衡钻井作业七、欠平衡钻井作业1)、常规

11、钻井中的压井是将重泥浆泵入井底，而欠平衡钻井中的重泥浆帽法是先在井底泵入与储层配伍的保护液并充满裸眼井段，然后用旋转防喷器起钻至技术套管内，再泵入重泥浆，在上部井段形成一个重泥浆帽或重泥浆塞），井底并无重泥浆；常规压井常规压井欠平衡泥浆帽欠平衡泥浆帽重重浆浆重浆重浆保护液保护液七、欠平衡钻井作业七、欠平衡钻井作业2)2)、在常规钻井中的压井是将重泥浆泵入井底、在常规钻井中的压井是将重泥浆泵入井底后，循环或节流循环均匀，而欠平衡钻井后，循环或节流循环均匀，而欠平衡钻井中的重泥浆帽法是在上部井段泵入重泥浆，形中的重泥浆帽法是在上部井段泵入重泥浆，形成一个重泥浆帽后不再循环，井眼内的泥浆是成一个重泥

12、浆帽后不再循环，井眼内的泥浆是不均匀的上重下轻）；不均匀的上重下轻）； 七、欠平衡钻井作业七、欠平衡钻井作业八、欠平衡压力钻井完井技术八、欠平衡压力钻井完井技术v原则：维护欠平衡保护油气层的效果原则：维护欠平衡保护油气层的效果v 满足采油工程的要求满足采油工程的要求v 无无固固相相完完井井液液与储层配伍与储层配伍物性、敏感性分析物性、敏感性分析筛管完井筛管完井-致密砂岩储层、火成岩储层致密砂岩储层、火成岩储层裸眼完井裸眼完井-灰岩裂缝性储层灰岩裂缝性储层v完井方式选择完井方式选择管外封隔器完井管外封隔器完井- -分采、封隔水层分采、封隔水层一般不主张注水泥固井，确实需要，也要尽一般不主张注水泥

13、固井，确实需要，也要尽量减轻水泥浆液柱的压力量减轻水泥浆液柱的压力 - -管外封隔器辅助固井管外封隔器辅助固井 - -泡沫水泥浆填充泡沫水泥浆填充钢质引鞋钢质引鞋欠平衡水平井筛管顶部注水泥欠平衡水平井筛管顶部注水泥分级箍分级箍管外封隔器管外封隔器盲管盲管 筛管串筛管串v完井工艺管柱完井工艺管柱油层油层油层油层（1管串结构管串结构 （2胀封隔器，打开分级箍（3上部注水泥 管管外外封封隔隔器器完完井井封隔器封隔器高压油层高压油层管外封隔器管外封隔器辅助固井辅助固井充填性水泥封固段充填性水泥封固段（低密度水泥浆）（低密度水泥浆）目的层封固段目的层封固段（高密度水泥浆）（高密度水泥浆）低密度低密度水泥

14、浆水泥浆充填减充填减少液柱少液柱压力压力九、胜利油田欠平衡钻井试验情况q 开展了开展了20口井的欠平口井的欠平衡钻井现场试验与应用衡钻井现场试验与应用涉及六种油藏类型，在解决井漏、提高产能 、 改进地质评价方面，取得了明显效果。火成岩火成岩储层储层使用硬胶泡沫钻井使用硬胶泡沫钻井液，地层压力系数液，地层压力系数0.96,静欠压静欠压1.19MPa;完井投产日产油完井投产日产油18t，是同地区同期完成是同地区同期完成常规井产量的两倍。常规井产量的两倍。该地区地层压力系该地区地层压力系数数1.055，常规钻，常规钻井严重井漏，充氮井严重井漏，充氮气欠平衡钻进，基气欠平衡钻进，基浆密度浆密度1.03

15、 ，充气，充气量量200 Nm3/h，动，动欠压欠压3.1MPa；投；投产后初产产后初产71t/d，已累产已累产6500t，为，为邻井产量的邻井产量的35倍。倍。罗罗151-11井井商商741-平平1井井埕北244井本井钻至奥陶系灰岩本井钻至奥陶系灰岩先发生井漏，又发生先发生井漏，又发生井涌，应用欠平衡钻井涌，应用欠平衡钻井技术，解决了既漏井技术，解决了既漏又涌的难题，顺利地又涌的难题，顺利地完成了高漏失地层的完成了高漏失地层的钻探任务，取准取全钻探任务，取准取全了地质资料，并取得了地质资料，并取得10mm油嘴油嘴235.2t/d油、油、6940m3/d气的高产。气的高产。灰岩裂缝性油藏灰岩裂

16、缝性油藏低渗透油藏低渗透油藏沙四段地层压力系数沙四段地层压力系数1.141.141.161.16，采用密度，采用密度为为1.061.06至至1.07 1.07 的钻井液，的钻井液，钻进中火炬自动点火持钻进中火炬自动点火持续燃烧，火焰高续燃烧，火焰高22米，米，实现了边喷边钻，收到实现了边喷边钻，收到了解放油气层、提高钻了解放油气层、提高钻速的明显效果，为应用速的明显效果，为应用欠平衡钻井技术开发低欠平衡钻井技术开发低渗透砂岩油藏进行了成渗透砂岩油藏进行了成功的尝试。投产后日产功的尝试。投产后日产 1616吨，为邻井的吨，为邻井的3 34 4倍。倍。纯纯97-597-5井井纯纯70-70-平平1

17、 1井井 该井水平段沙四段地层压该井水平段沙四段地层压力系数力系数1.51 1.51 ，采用聚合醇，采用聚合醇钻井液欠平衡钻进，控制钻井液欠平衡钻进，控制泥浆密度泥浆密度1.42 g/cm31.42 g/cm3，静，静欠压欠压2.33MPa2.33MPa，动欠压，动欠压1. 1. 19MPa19MPa，钻进中火炬点火，钻进中火炬点火，投产后日油投产后日油2323吨，为邻井吨，为邻井的的3 3倍。倍。 以往草桥地区古潜山稠油油以往草桥地区古潜山稠油油藏开发中采用水基钻井液和硬胶藏开发中采用水基钻井液和硬胶泡沫钻井液均发生严重漏失，造泡沫钻井液均发生严重漏失，造成储层污染，影响油井产能。该成储层污

18、染，影响油井产能。该井在水平段欠平衡钻井过程中，井在水平段欠平衡钻井过程中，采用采用MWDMWD监测井眼轨迹监测井眼轨迹, ,注入氮气注入氮气降低钻井液密度，适时调整钻井降低钻井液密度，适时调整钻井液性能和气液比，有效地防止了液性能和气液比，有效地防止了钻井液漏失、气侵稠化和稠油溢钻井液漏失、气侵稠化和稠油溢出量过大阻断循环等问题，保证出量过大阻断循环等问题，保证了欠平衡钻井的连续实施，为草了欠平衡钻井的连续实施，为草桥地区奥陶系灰岩裂缝、溶洞型桥地区奥陶系灰岩裂缝、溶洞型稠油油藏的开发开辟了一条有效稠油油藏的开发开辟了一条有效的途径。的途径。草古草古100-100-平平1717井井 欠平衡钻井技术欠平衡钻井技术开发稠油油藏获开发稠油油藏获重大突破重大突破稠油油藏稠油油藏欠平衡水平井，前段为中孔特低渗孔隙型储层，后段为整体裂缝型储层