欠平衡完井技术

1、DGUBD欠平衡欠平衡完井钻井技完井钻井技术介绍术介绍讲座之九讲座之九DGUBD1、常规完井方法、常规完井方法 常规完井方法有三类： 裸眼完井、割缝衬管完井、套管完井。 其中最常用的是套管固井完井。 DGUBD2、固井作业对储层的损害 目前国内采用欠平衡钻井技术所钻的井目前国内采用欠平衡钻井技术所钻的井一般采用下套管固井完成，主要原因是当前一般采用下套管固井完成，主要原因是当前所钻的井中探井多，需要下套管满足后期试所钻的井中探井多，需要下套管满足后期试油作业要求，对于生产井地质部门传统习惯油作业要求，对于生产井地质部门传统习惯要求测井分清层系，同时工程施工作业公司要求测井分清层系，同时工程施工

2、作业公司专业设备不配套和技术不成熟等。虽然优选专业设备不配套和技术不成熟等。虽然优选完井液和水泥浆体系，但仍能会造成储层的完井液和水泥浆体系，但仍能会造成储层的伤害。在完井过程中测井、固井作业均需要伤害。在完井过程中测井、固井作业均需要压井，因此不能采用欠平衡完井工艺。压井，因此不能采用欠平衡完井工艺。 DGUBD固井对储层造成的伤害机理 DGUBD 损害机理：固井作业以及候凝过程中，损害机理：固井作业以及候凝过程中，井筒环空液柱压力大于储层孔隙压力，形成井筒环空液柱压力大于储层孔隙压力，形成正压差，水泥浆滤液进入储层孔隙中，并与正压差，水泥浆滤液进入储层孔隙中，并与储层中的液相、固相发生化学

3、反应，一方面储层中的液相、固相发生化学反应，一方面生成沉淀物堵塞储层通道，另一方面固相吸生成沉淀物堵塞储层通道，另一方面固相吸水膨胀也堵塞储层喉道，造成伤害。而且其水膨胀也堵塞储层喉道，造成伤害。而且其损害程度与正压差的大小、储层固相类型、损害程度与正压差的大小、储层固相类型、水泥浆体系等有关，正压差越大、水泥浆失水泥浆体系等有关，正压差越大、水泥浆失水越大、储层固相粘土成分含量越多伤害越水越大、储层固相粘土成分含量越多伤害越严重。严重。DGUBD 固井作业对储层造成的伤害主固井作业对储层造成的伤害主要是滤液引起的，由于水泥颗粒大要是滤液引起的，由于水泥颗粒大于储层喉道直径，所以一般不造成于储

4、层喉道直径，所以一般不造成损害，除非固井过程中发生井漏或损害，除非固井过程中发生井漏或储层渗透率很高使水泥浆进入裂缝、储层渗透率很高使水泥浆进入裂缝、孔洞。孔洞。DGUBD图4-33固井作业对储层的伤害储层骨架颗粒Pm静液柱压力Pp孔隙压力PmPpDGUBD欠平衡状态下固井质量分析欠平衡状态下固井质量分析 DGUBD 欠平衡状态下井筒内的流体处于流动状态，欠平衡状态下井筒内的流体处于流动状态，当水泥浆油侵后无法凝固；当气侵后气体在水当水泥浆油侵后无法凝固；当气侵后气体在水泥环中上移，水泥虽然能胶结但水泥环中有气泥环中上移，水泥虽然能胶结但水泥环中有气泡存在，水泥石的强度低。同时，水泥浆凝固泡存

5、在，水泥石的强度低。同时，水泥浆凝固过程中产生失重现象，使欠压值更大，加剧了过程中产生失重现象，使欠压值更大，加剧了油气进入井筒环空，并沿环空快速上移，造成油气进入井筒环空，并沿环空快速上移，造成固井后井喷。因此，固井后井喷。因此，欠平衡状态进行固井作业欠平衡状态进行固井作业是不合理的是不合理的。即使常规井在固井作业后，由于。即使常规井在固井作业后，由于水泥浆失重也经常出现第一或第二胶结面窜槽，水泥浆失重也经常出现第一或第二胶结面窜槽，造成固井质量不合格，严重时井口环空出现油造成固井质量不合格，严重时井口环空出现油气。这种情况在钻井现场偶尔会发生，作业者气。这种情况在钻井现场偶尔会发生，作业者

6、都有经历。都有经历。 DGUBD表层套管鞋储层流体油层套管鞋井口压力井口压力=Pp-Pm已凝固水泥钻井液柱液柱压力(Pm)未凝固水泥储层压力(Pp)PpPm欠平衡状态进行固井欠平衡状态进行固井DGUBD固井作业过程减少储层伤害的措施 DGUBD 如果设计需要在欠平衡钻井结束后进行如果设计需要在欠平衡钻井结束后进行下套管固井作业，我们应采取措施，使储层下套管固井作业，我们应采取措施，使储层损害降低到最低程度。国内目前所采取的措损害降低到最低程度。国内目前所采取的措施如下：施如下： 事先应作好漏失实验，确定地层破裂压力；事先应作好漏失实验，确定地层破裂压力； 最有效的方法是保证尽可能低的水泥浆滤失

7、最有效的方法是保证尽可能低的水泥浆滤失量，特别是在尾管固井中要求更严格；量，特别是在尾管固井中要求更严格； 优选水泥浆流变性，施工过程中严格控制；优选水泥浆流变性，施工过程中严格控制；DGUBD优选水泥浆流型，从而优选注水泥排量和压优选水泥浆流型，从而优选注水泥排量和压力，避免压漏地层和防止水泥浆漏入储层；力，避免压漏地层和防止水泥浆漏入储层；优选前置液性能，确保对储层无害；优选前置液性能，确保对储层无害；施工过程中认真组织，确保施工连续；施工过程中认真组织，确保施工连续；固井作业结束后可以在井口环空憋一定的回固井作业结束后可以在井口环空憋一定的回压，以防止水泥凝固过程中失重造成油气上压，以防

8、止水泥凝固过程中失重造成油气上窜。窜。DGUBD国外泡沫固井实例 针对腐蚀性盐水层的固井实例，根据钻针对腐蚀性盐水层的固井实例，根据钻井资料，在钻井和完井期间遇到井资料，在钻井和完井期间遇到2 2到到3 3个盐个盐水层以及水层以及3 3到到4 4个潜在的漏失层。决定采用个潜在的漏失层。决定采用泡沫水泥，减少分级注水泥的数量，避免套泡沫水泥，减少分级注水泥的数量，避免套管挤毁事故的发生。管挤毁事故的发生。这口井是采用油包水钻这口井是采用油包水钻井液体系钻成的，井液体系钻成的，139.7mm139.7mm套管下深套管下深3048m3048m，设计水泥返深大约，设计水泥返深大约975.36m975.

9、36m，封，封固井段长度为固井段长度为2073m2073m，井底循环温度为，井底循环温度为8585。 DGUBD 泡沫水泥浆与钻井液的兼容性是一个重泡沫水泥浆与钻井液的兼容性是一个重点考虑的问题。采用油包水钻井液体系所钻点考虑的问题。采用油包水钻井液体系所钻的井当采用泡沫水泥浆时，会出现钻井液中的井当采用泡沫水泥浆时，会出现钻井液中的油相使泡沫水泥浆的顶部不稳定，导致氮的油相使泡沫水泥浆的顶部不稳定，导致氮气泡破裂，自由的氮气向上运移出来等问题。气泡破裂，自由的氮气向上运移出来等问题。为了避免这种问题的出现，采取了注入了帽为了避免这种问题的出现，采取了注入了帽浆来容纳分离出的氮气等措施。浆来容

10、纳分离出的氮气等措施。DGUBD注水泥规程如下 1. 注入注入3.18m3油基冲洗液；油基冲洗液；2. 注入大于注入大于3.18m3的紊流隔离液；的紊流隔离液；3. 注入注入55.65m3盐水隔离液盐水隔离液;4. 注入注入3.18m3淡水冲洗液；淡水冲洗液；5. 配置配置150袋密袋密度度为为1.9g/cm3的领浆；的领浆；6. 配置密为配置密为1.94g/cm3的水泥浆，充入气体使井内密度降到的水泥浆，充入气体使井内密度降到0.11g/cm3。泡沫水泥封固井段大约为。泡沫水泥封固井段大约为579.12m，封住最上部盐，封住最上部盐层层；7. 配置密为配置密为1.94g/cm3的水泥浆，充入

11、气体使井内密度降到的水泥浆，充入气体使井内密度降到1.5g/cm3。用于封固两个盐水层之间。用于封固两个盐水层之间487.68m井段，预防发生井段，预防发生套管挤毁；套管挤毁；8 配置密为配置密为1.87g/cm3的的G级水泥浆尾浆，封固井底到盐水层下部级水泥浆尾浆，封固井底到盐水层下部的井眼；的井眼；9.9.最后：压胶塞。最后：压胶塞。 DGUBD欠平衡完井技术 DGUBD 欠平衡完井是欠平衡钻井过程的一个欠平衡完井是欠平衡钻井过程的一个重要环节，如果欠平衡钻进结束后仍采用重要环节，如果欠平衡钻进结束后仍采用传统方法完井，势必对产层造成一定程度传统方法完井，势必对产层造成一定程度的伤害，导致

12、产能下降，从而降低欠平衡的伤害，导致产能下降，从而降低欠平衡钻井的综合经济效益。据介绍，国外欠平钻井的综合经济效益。据介绍，国外欠平衡钻井比较多的采用的完井方法是简单的衡钻井比较多的采用的完井方法是简单的裸眼完井方法，即产层不下套管。但是这裸眼完井方法，即产层不下套管。但是这种方法在采油过程中由于流体过度滤失，种方法在采油过程中由于流体过度滤失，降低了相对渗透率降低了相对渗透率, ,从而使油藏易受损害。从而使油藏易受损害。DGUBD 欠平衡完井可以满足钻井技术发展的需欠平衡完井可以满足钻井技术发展的需要，因为简单的裸眼完井不能满足地要，因为简单的裸眼完井不能满足地质和采质和采油工程的需要，而采

13、用封隔衬管和砂控完井油工程的需要，而采用封隔衬管和砂控完井的方法，可确保井壁的长期稳定性并具有一的方法，可确保井壁的长期稳定性并具有一定的井控能力。欠平衡完井是欠平衡钻井的定的井控能力。欠平衡完井是欠平衡钻井的自然延续，它有许多益处。欠平衡完井作业自然延续，它有许多益处。欠平衡完井作业的基本目的是使生产层不受完井时包括压井、的基本目的是使生产层不受完井时包括压井、固井时滤失的流体对其造成的伤害。固井时滤失的流体对其造成的伤害。DGUBD 有几种欠平衡完井方式可供选有几种欠平衡完井方式可供选择，通过这些方式完井，可继续保择，通过这些方式完井，可继续保持欠平衡钻井的优势，这种完井措持欠平衡钻井的优

14、势，这种完井措施给新井与老井带来了更多的希望。施给新井与老井带来了更多的希望。近来，完井技术的发展，特别是挠近来，完井技术的发展，特别是挠性管技术的应用与发展，使从前不性管技术的应用与发展，使从前不为人知的或认为太冒险的措施成为为人知的或认为太冒险的措施成为现实。现实。 DGUBD欠平衡完井技术的优点欠平衡完井技术的优点 将地层损害降到最低程度，正确评价真实的储层产能； 提高产能和采收率。 DGUBD带压起下管柱技术带压起下管柱技术DGUBD1、带压起下管串工作原理、带压起下管串工作原理上顶力的计算，依据下述公式：上顶力的计算，依据下述公式：F=Fp-G-F1式中：式中：F上顶力，上顶力，t；

15、 G考虑浮力后的钻柱重量，考虑浮力后的钻柱重量，t； F1胶芯对钻具的摩擦力，胶芯对钻具的摩擦力，t，一般取，一般取1.0t。Fp=101.94SP P关井状态下作业时的井口套压，关井状态下作业时的井口套压，MPa； S钻具承压面积，钻具承压面积，m2。 上式中，产生上顶力的力上式中，产生上顶力的力Fp与井口套压和钻具承与井口套压和钻具承压面积有关，其中受力面积为胶芯密封钻具的横截面压面积有关，其中受力面积为胶芯密封钻具的横截面积。积。 DGUBD起下管串平衡压力计算表起下管串平衡压力计算表 套压套压（MPaMPa）上顶力上顶力（t t）钻具平衡长度钻具平衡长度（m m）1 11 19.629

16、.622 23 319.319.33 35 528.928.94 47 738.538.5注：注：158mm158mm钻铤，泥浆密度钻铤，泥浆密度1.25g/cm1.25g/cm3 3 DGUBD2、不压井起钻操作工序、不压井起钻操作工序 起钻前，循环调整好泥浆性能，欠压值不超过起钻前，循环调整好泥浆性能，欠压值不超过1MPa1MPa，保持套压稳定；，保持套压稳定；将水泥车与压井管汇以及供泥浆管线连接好，将水泥车与压井管汇以及供泥浆管线连接好，停止循环，关闭节流阀，用水泥车向环空内注停止循环，关闭节流阀，用水泥车向环空内注入泥浆，保持套压等于欠压值入泥浆，保持套压等于欠压值+ +环空循环压耗环

17、空循环压耗+ +起钻抽吸压力（可取起钻抽吸压力（可取1 10.5MPa0.5MPa）。套压值一般）。套压值一般不超过不超过4MPa4MPa；用旋转头密封井口带压起钻，每起用旋转头密封井口带压起钻，每起1 1柱钻具用水柱钻具用水泥车向井内环空注入等量的泥浆；泥车向井内环空注入等量的泥浆；DGUBD2、不压井起钻操作工序、不压井起钻操作工序当井内钻具悬重接近井内压力对钻具产生的上当井内钻具悬重接近井内压力对钻具产生的上顶力时（考虑安全附加值），停止起钻作业，顶力时（考虑安全附加值），停止起钻作业，关闭半封防喷器，迅速安装不压井起下钻装置；关闭半封防喷器，迅速安装不压井起下钻装置；利用游车配合不压井

18、起下管串装置强行起钻时，利用游车配合不压井起下管串装置强行起钻时，司钻应特别注意控制游车与不压井起下管串装司钻应特别注意控制游车与不压井起下管串装置液缸同步；置液缸同步；起钻至钻头底部位于全封闸板防喷器以上起钻至钻头底部位于全封闸板防喷器以上0.20.20.3m0.3m，关闭全封，立即注入泥浆，使套，关闭全封，立即注入泥浆，使套压与起钻时相同；压与起钻时相同；DGUBD当套压较低而且井内情况正常时，可以不使用强行当套压较低而且井内情况正常时，可以不使用强行起下钻装置。即在当井内钻具悬重接近井内压力对钻起下钻装置。即在当井内钻具悬重接近井内压力对钻具产生的上顶力时，打开节流阀卸压，然后迅速将钻具

19、产生的上顶力时，打开节流阀卸压，然后迅速将钻头底部起至全封闸板防喷器以上头底部起至全封闸板防喷器以上0.20.20.3m0.3m，关闭全，关闭全封，立即注入泥浆，使套压与起钻时相同；封，立即注入泥浆，使套压与起钻时相同；打开旋转头卸压阀卸压（井口有套压时），然后拆打开旋转头卸压阀卸压（井口有套压时），然后拆卸冷却润滑管线、卸开卡箍缩紧螺栓、打开卡箍液压卸冷却润滑管线、卸开卡箍缩紧螺栓、打开卡箍液压缩紧装置；缩紧装置；吊出大方瓦，用气动绞车吊着轴承总成，然后将轴吊出大方瓦，用气动绞车吊着轴承总成，然后将轴承总成和钻具起出转盘面，坐入大方瓦，卸胶芯、钻承总成和钻具起出转盘面，坐入大方瓦，卸胶芯、钻

20、头。头。2 2、不压井起钻操作工序、不压井起钻操作工序DGUBD 注：用不压井装置起钻时，钻铤卸扣时注：用不压井装置起钻时，钻铤卸扣时应同时使用卡瓦和安全卡瓦。关井套压升应同时使用卡瓦和安全卡瓦。关井套压升至至5MPa5MPa时，用节流阀排气卸压，再用水泥时，用节流阀排气卸压，再用水泥车向环空注入泥浆。用不压井装置起最后车向环空注入泥浆。用不压井装置起最后2 23 3柱钻具时，井口套压宜控制在柱钻具时，井口套压宜控制在1 13MPa3MPa。井场有两台以上消防车和井场有两台以上消防车和1 1台台40t40t吊车值班。吊车值班。 DGUBD3 3、不压井下管串操作工序、不压井下管串操作工序 将装

21、有强制式回压阀的钻铤吊上不压井起下钻装将装有强制式回压阀的钻铤吊上不压井起下钻装置工作台，过该装置的上下卡瓦，在钻具上接上插置工作台，过该装置的上下卡瓦，在钻具上接上插胶芯的引锥，将钻具插入旋转头总成，接钻头，安胶芯的引锥，将钻具插入旋转头总成，接钻头，安装旋转头；装旋转头； 打开全封闸板防喷器；打开全封闸板防喷器； 强行下钻具，直至钻柱重量大于井内压力对钻柱强行下钻具，直至钻柱重量大于井内压力对钻柱产生的上顶力时，停止强行下钻作业，迅速整体拆产生的上顶力时，停止强行下钻作业，迅速整体拆除该装置，进行正常下钻工序。每下除该装置，进行正常下钻工序。每下1010柱钻具向钻柱钻具向钻具内灌满泥浆，同

22、时控制下钻速度；具内灌满泥浆，同时控制下钻速度； 若套压升至若套压升至5MPa5MPa，缓慢打开节流阀排气卸压。如，缓慢打开节流阀排气卸压。如果套压不降或无气体出现，则接方钻杆循环排气或果套压不降或无气体出现，则接方钻杆循环排气或者采取其它措施。者采取其它措施。 DGUBDDGUBD控制台DGUBDDGUBD带压测井工艺带压测井工艺 不压井测井作业是井口带压作业，与不压井测井作业是井口带压作业，与常规裸眼测井不同，除应具备常规裸眼测常规裸眼测井不同，除应具备常规裸眼测井条件外，井口要安装测井防喷系统，对井条件外，井口要安装测井防喷系统，对井场、井口、工作车、仪器绞车和施工作井场、井口、工作车、

23、仪器绞车和施工作业条件有特殊要求。具体要求和施工注意业条件有特殊要求。具体要求和施工注意事项如下：事项如下： DGUBD1、井场道路畅通，井场能停放仪器绞车、井口泵车、吊车、工、井场道路畅通，井场能停放仪器绞车、井口泵车、吊车、工作车、消防车。仪器绞车要距离井口正前方作车、消防车。仪器绞车要距离井口正前方30m以远，井口泵以远，井口泵车和吊车距离井口最远不超过车和吊车距离井口最远不超过4m。2、钻台到二层台的高度大于、钻台到二层台的高度大于30m，钻台上有气动提升设备；小，钻台上有气动提升设备；小鼠洞深度大于鼠洞深度大于15m。3、防喷器顶部法兰型号为、防喷器顶部法兰型号为TR27535MPa

24、R54（法兰盘：内径（法兰盘：内径279.4mm、外径、外径584mm、孔数、孔数12个；钢圈：个；钢圈：R54，钢圈中心距，钢圈中心距323.85mm，钢圈环厚，钢圈环厚15.88mm、钢圈高度、钢圈高度20.66mm），以便），以便与测井防喷器底法兰正确连接。与测井防喷器底法兰正确连接。4、井场提供、井场提供1台台40t吊车，以便安装井口防喷器和不压井装置。吊车，以便安装井口防喷器和不压井装置。5、测井前，确保井内畅通，起钻正常，无阻、卡现象。、测井前，确保井内畅通，起钻正常，无阻、卡现象。带压测井工艺带压测井工艺 DGUBD6 6、测井前，井队将井筒上部顶替为清水，防止在测井施工过程、测

25、井前，井队将井筒上部顶替为清水，防止在测井施工过程中，井内泥浆固相颗粒进入测井防喷器顶部电缆控制头内，中，井内泥浆固相颗粒进入测井防喷器顶部电缆控制头内，将电缆卡住，导致施工事故。将电缆卡住，导致施工事故。7 7、测井施工过程中，钻井队应协助测井队安装和拆卸天、地滑、测井施工过程中，钻井队应协助测井队安装和拆卸天、地滑轮和防喷装置，井口有专人值班，观察井口情况。轮和防喷装置，井口有专人值班，观察井口情况。8 8、在测井施工过程中，确保防喷器组密封良好，无泄漏。、在测井施工过程中，确保防喷器组密封良好，无泄漏。9 9、在测井施工过程中，禁止使用游动滑车和钻台上其它设备，、在测井施工过程中，禁止使

26、用游动滑车和钻台上其它设备，禁止动用和关闭防喷器。禁止动用和关闭防喷器。1010、测井施工过程中途注油泵以及其它设备出现停泵或意外时，、测井施工过程中途注油泵以及其它设备出现停泵或意外时，应先以最快速度上提电缆，如果控制头封不住，关闭全封，应先以最快速度上提电缆，如果控制头封不住，关闭全封，切断电缆。切断电缆。带压测井工艺带压测井工艺 DGUBDDGUBDDGUBD套管阀技术套管阀技术DGUBDDGUBDDGUBDDGUBDDGUBD井下工作状态井下工作状态DGUBD套管阀规格参数套管阀规格参数DGUBD欠平衡完井方法与其特点 欠平衡完井方法有：欠平衡流动完井;欠平衡裸眼完井;欠平衡下衬管完井方法;欠平衡套管完井 。 DGUBD欠平衡流动完井 流动完井，就是在井眼处于控制流动（自喷）状态下，下尾管进入裸眼井段的完井方法。该方法的主要优点是可以避免外来流体与地层接触，使井在自