第四章　钻井过程压力控制（一）

第四节欠平衡钻井技术欠平衡钻井（Underbalanceddrilling）是在钻井过程中井筒流体有效压力低于地层压力，允许地层流体进入井筒，并可将其循环到地面可控的钻井技术。

第四章钻井过程压力控制2024/2/18欠平衡钻井的优势及特点（1）防止储集层污染，提高采收率（2）早期发现油、气层（3）提高钻速（4）防止和减少压差卡钻及井漏（5）随钻油气藏评价第四节欠平衡钻井技术第四章钻井过程压力控制2024/2/18欠平衡钻井类型低密度单相液体欠平衡钻井

以低密度单相液体（清水、油、低密度泥浆等）为循环介质获得欠压差值的欠平衡钻井。干气欠平衡钻井以干气（空气、氮气、天然气等）为循环介质获得欠压差值的欠平衡钻井。第四节欠平衡钻井技术第四章钻井过程压力控制2024/2/18欠平衡钻井欠压差值第四节欠平衡钻井技术第四章钻井过程压力控制2024/2/18一．空气钻井空气钻井是利用空气或天然气、氮气、烟道气等作为循环介质的一种欠平衡钻井技术。由于空气密度小，空气钻井中井内流体静水压力大大低于常规钻井液静水压力。因而极易在井底形成欠压差，这样不但有效防止液相和固相进入储集层，而且能极大的提高机械钻速，实践表明空气钻井比用常规钻井液钻井提高机械钻速3～4倍。第四节欠平衡钻井技术第四章钻井过程压力控制2024/2/18空气钻井流体力学参数设计可按以下程序及步骤：(1)确定携带岩屑所需的最小空气排量qgmin；(2)计算井底压力PB；(3)计算钻柱内钻头处压力Pa；(4)计算注入压力Pj；(5)由设计最小空气排量qgmax、注入压力Pj，选择压风机和增压器。第四节欠平衡钻井技术第四章钻井过程压力控制2024/2/18空气钻井的二大难题：井下起火解决办法：惰性气体；阻断接头地层出水解决办法：雾化钻井(饱和雾）第四节欠平衡钻井技术第四章钻井过程压力控制2024/2/18第四节欠平衡钻井技术第四章钻井过程压力控制2024/2/18二．泡沫钻井泡沫钻井是利用稳定泡沫作为循环介质的一种欠平衡钻井技术。稳定泡沫是由气体、液体和表面活性剂配制的一种流体，密度一般为0.032～0.064g/cm3，泡沫流体静压力是水的1/20～1/50，可获得高的机械钻速。泡沫具有较高的携岩能力，约为水的10倍，一般钻井液的4～5倍。泡沫为一次性流体，钻进中固相不会重新进入井内，可以减少固相对储集层的损害。第四节欠平衡钻井技术第四章钻井过程压力控制2024/2/18泡沫流体欠平衡钻井流体动力学参数设计可按以下步骤：(1)确定有效携屑的泡沫质量；(2)计算注入排量；(3)根据井口控制装置能力、储层压力、产出量确定井口回压(4)计算钻柱内、钻头、环空流动压降；(5)计算注入压力；(6)由注入压力、排量选择压风机及增压器。第四节欠平衡钻井技术第四章钻井过程压力控制2024/2/18泡沫钻井的二大难题：泡沫稳定解决办法：稳定泡沫重复使用解决办法：破泡（化学剂、机械装置）第四节欠平衡钻井技术第四章钻井过程压力控制2024/2/18三．充气钻井充气钻井是目前国内外油田常用的欠平衡钻井方式。1．常规钻柱充入方式即气相和液相在地面混合，两相流体由钻柱经钻头而进入环空获得欠平衡钻井欠压差。第四节欠平衡钻井技术第四章钻井过程压力控制2024/2/182．寄生管柱气方式在下入的中间套管柱外寄生一根一定尺寸的充气管柱，在欠平衡钻井时，液相由钻柱注入，气相由地面寄生管注入，二者在环空混合的欠平衡钻井。第四节欠平衡钻井技术第四章钻井过程压力控制2024/2/183．

同心管注气方式在下完中间套管固井后，再下入同心管柱，气相从同心管柱与中间套管环空充入，而液相则由钻柱注入，液相在上返过程中与来自同心管与中间套管环空的气相混合而形成欠平衡钻井，从钻柱与同心管环空返出地面。

第四节欠平衡钻井技术第四章钻井过程压力控制2024/2/18相互关系第四节欠平衡钻井技术第四章钻井过程压力控制2024/2/18四、低压头钻井一般指钻井液密度比地层压力系数低0.05～0.10g/cm3的钻井技术（LowHeadDrilling）。低压头钻井适用于裂缝性油气藏或裂缝——孔隙型双重介质油气藏，这对钻井过程发现不同压力体系的油气藏都非常有好处。第四节欠平衡钻井技术第四章钻井过程压力控制2024/2/18五．欠平衡钻井与常规钻井的主要差异1、设备方面井口设备1）旋转控制头或旋转防喷器（RBOP）2）井口防喷器组（BOP)3）节流管汇4）地面三相（或四相）分离系统第四节欠平衡钻井技术第四章钻井过程压力控制2024/2/18第四节欠平衡钻井技术第四章钻井过程压力控制2024/2/18旋转控制头或旋转防喷器（RBOP）组成方钻杆补心轴承总成弹簧胶套快速锁封及三通第四节欠平衡钻井技术第四章钻井过程压力控制2024/2/18空气压缩机组第四节欠平衡钻井技术第四章钻井过程压力控制2024/2/18排气点火装置第四节欠平衡钻井技术第四章钻井过程压力控制2024/2/182、工艺方面多相流动气、液、固多相流动用多相流理论计算流动问题第四节欠平衡钻井技术第四章钻井过程压力控制2024/2/18流形多相流体流动形态受状态方程、流道几何特性及多相流体本构关系影响，其流动形态在不同流道段形成波状流、段塞流、环雾流。第四节欠平衡钻井技术第四章钻井过程压力控制2024/2/18

掌握压力控制钻井中的几个概念，