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欠平衡钻井配套技术及技术规范 集团公司技术培训课件 西部钻探克拉玛依钻井院 宋朝晖 伊明 主要内容 第一部分 欠平衡钻井技术简介 1、欠平衡钻井定义及特点 2、欠平衡钻井技术分类及特点 3、欠平衡钻井配套技术装备 4、 欠平衡钻井技术发展趋势 1、欠平衡钻井定义及特点 欠平衡钻井发展历程 1284 在中国第一次顿钻钻井 1880s 第一次用空压机钻矿井 1895 用水进行旋转钻井 1920s 第一次用空压机钻油气井 1920 第一次用泥浆钻井 1928 第一次使用防喷器 1932 第一次应用充气泥浆钻井 1955 空气钻井开始被广泛应用 1960s 四川油田、新疆油田尝试了欠平衡钻井技术 1970s 第一次应用稳定泡沫钻井 1988 第一次应用欠平衡技术在Austin Chalk钻高压气井 1993 第一次应用连续管钻欠平衡井, 1995年开始用于欠平衡水平井 1997 第一次在海上应用欠平衡钻井 1980s 中石油欠平衡钻井技术开始深入研究与试验 1990s 中石油欠平衡钻井技术迅速发展 欠平衡钻井在美国的应用 2006年世界欠平衡钻井领域排行榜 不同岩石类型中进行的欠平衡钻井产量增加的幅度 BP公司 欠平衡钻井在勘探开发中的作用主要体现在 勘探上：提高低压、复杂岩性、水敏性、裂缝性等类储层油气的发现和保护 开发上：通过有效地保护储层，提高单井产量，降低开发综合成本 钻井工程上：提高了钻速，减少了井漏 1.松散地层 (　Highly Unconsolidated Formations　) 2.具有塑性流动特性的岩盐层 3.受强应力作用／非稳定泥岩地层 4.含高浓度H2S地层 2、欠平衡钻井技术分类及特点 液相欠平衡钻井,作用于井底的环空压力包括: 1.液柱压力(取决于钻井液密度); 2.循环压耗(取决于井身结构,钻具结构); 3.施加于井口的回压。 Williams Rotating Control Heads Rotating Control Head Rotating working pressure: 2,500 PSI Static pressure: 5,000 PSI Shell (housing) capable: 10,000 PSI Maximum operating RPM: 150 RPM Operating temperature:- 28 ?C to + 121 ?C Fluid rating: H2S service Universal, quick-change bearing assembly Positive oil lubrication Cooled bearing seals Hydraulically operated clamp DDV的作用与特点 起下钻过程中封隔油气藏，不必压井，减少起下钻时间 完井作业时也不用压井，避免完井液对地层的伤害 钻完井全过程使井保持欠平衡状态 减少整个钻完井过程的费用，使欠平衡作业更容易，更安全 通过地面液压管线控制阀门的开关 DDV可永久安装，也有可回收式以供选择 Air Drilling Waited Upon Large Portable Compression 充气钻井技术缺点 需要增加气体的注入压力； 如果充空气需要进行更广泛的腐蚀控制； 不适于高压高产储层； 也存在井壁不稳定问题； 遇到高压水层会产生技术上的困难。 环空气液混合流体特征分析 1994年Williams发表了气液混合物两相流流态结构。液、气经过泡沫发生器的混合基本形成了比较均匀稳定的混合物进入钻具内，其结构为泡状流，是泡而不是泡沫。 充气钻井液属于塑性流体，随着气液比的增加，塑性粘度与动切力增加；随着温度的升高，相同的气液比下的充气钻井液粘度下降，动切力下降。 环空气液两相流分布情况 环空内气液比、气体百分比随井深的变化 充气钻井液井筒压力计算 充气钻井的注气量、注液量、井筒流体柱压力、循环压耗、注入压力 （泵压）、当量密度计算与模拟均需要专门软件。环空井底压力能够通过调整液相密度、注液量和注气量来实现控制。特别需要指出的是，当注液量一定时，随着注气量的增加，环空压耗增加，因此存在着最佳注气量范围，现场应根据具体情况进行选择。最好在钻具组合中安装随钻压力检测仪（PWD），实时检测井底压力，判断欠平衡状态，指导施工。 在静液柱压力控制状态，气体、液体注入量与井底压力之间的互动关系 在摩阻压力控制状态下 注气方式 钻杆注气法 工艺流程：来自气体注入设备的压缩气体与来自液体注入设