欠平衡钻井技术

欠平衡钻井技术胜利欠平衡钻井技术公司目录一、欠平衡钻井技术分类二、适合欠平衡钻井的地层三、欠平衡钻井装备四、技术可行性五、欠平衡钻井流体六、欠平衡钻井设计七、压力控制八、欠平衡作业一、欠平衡钻井技术分类1、定义欠平衡钻井API定义：钻井过程中允许产层流体流入井眼，并可将其循环到地面，地面可有效控制。这一技术称欠平衡钻井。低压钻井（LowHeadDrilling)一、欠平衡钻井技术分类2、分类人工诱导（ArtificiallyInduced)与溢流钻井(Flowdrilling)按钻井流体类型划分：•气体钻井流体•气液两相钻井流体•液体钻井流体一、欠平衡钻井技术分类气体钻井流体•干空气钻井•天然气钻井•氮气钻井•尾气钻井一、欠平衡钻井技术分类气液两相钻井流体•雾化钻井•泡沫钻井（稳定泡沫、硬胶泡沫）•充气钻井液钻井，有四种注气方式（钻杆注气、寄生管注气、同心管注气和连续油管注气）低密度钻井流体(lighteneddrillingfluid)可压缩性流体（CompressibleFluids）一、欠平衡钻井技术分类气体雾泡沫充气流体一、欠平衡钻井技术分类液体钻井流体•低密度液体(柴油、原油、油基泥浆、水包油）•溢流钻井（FlowDrilling）一、欠平衡钻井技术分类其它欠平衡钻井：•泥浆帽钻井•不压井起下钻钻井•ProductionDrilling：美国能源部宣称的未来十年的关键技术•海洋欠平衡钻井一、欠平衡钻井技术分类IADC分类号A低压钻井或近平衡钻井B欠平衡钻井1气体钻井2雾化钻井3泡沫钻井4充气钻井液钻井5液体钻井一、欠平衡钻井技术分类IADC风险分级：0地层不含碳氢化合物1井不能自动溢流到地面，从井控上看风险是低的2井能自动溢流到地面，但能使用常规井控方法，万一灾难性的设备毁坏，后果有限3地热或不产碳氢化合物，最高关井压力低于欠平衡设备工作压力等级，灾难性的设备毁坏有直接的严重后果4产碳氢化合物，最高关井压力低于欠平衡设备工作压力等级，灾难性的设备毁坏有直接的严重后果5计划的最高地面压力大于欠平衡钻井设备的压力等级，但低于防喷器组合的压力等级，灾难性的设备毁坏有直接的严重后果二、适合欠平衡钻井的地层1、欠平衡钻井优点（钻井）•提高机械钻速•增加钻头寿命•减少钻机作业时间•解决井眼问题井漏压差卡钻敏感性页岩二、适合欠平衡钻井的地层2、欠平衡钻井优点（油藏）•减少或消除表皮损害提高生产指数•提高产量•更早生产•提高最终采收率•连续和实时地层评价二、适合欠平衡钻井的地层3、欠平衡钻井的局限和困难•不十分了解储层和地质情况•井壁不稳定•合理的设计和作业•MWD和导向钻具的限制•着火和腐蚀二、适合欠平衡钻井的地层4、适合欠平衡钻井地层好的选择：•压力衰竭储层•低机械钻速的硬地层•井漏地层•老井重入和修井•敏感性损害地层•高渗高孔地层•裂缝和溶洞二、适合欠平衡钻井的地层差的选择：•高渗高压•未知储层或地层•高产•疏松地层•薄弱塑性地层，盐，膨胀页岩•有硫化氢•压力不同的多套储层三、欠平衡钻井装备1、井口控制设备旋转控制头、旋转防喷器三、欠平衡钻井装备2、地面处理设备•开式：液气分离器、撇油罐和自动点火装置液气分离器三、欠平衡钻井装备•闭式：四相分离器三、欠平衡钻井装备自动点火装置套三、欠平衡钻井装备防回火装置三、欠平衡钻井装备火炬及排气管线三、欠平衡钻井装备3、不压井起下钻装置三、欠平衡钻井装备4、充氮设备膜氮：压缩机、膜纤维、增压机三、欠平衡钻井装备液氮：液氮储备罐液氮泵汽化器运输液氮车辆三、欠平衡钻井装备5、其它设备、工具•常规防喷器组合•六棱方钻杆•斜台肩钻杆•内防喷工具•重泥浆储备罐•消防安全器材•节流管汇至少要配置一个液动节流阀•钻机底座要有足够高度四、技术可行性地层坍塌压力：进行井壁稳定性评估。地面设备分离能力：了解储层流体种类、产量、是否有酸性气体。旋转控制头的额定动压：套压的大小与地层压力、地层流体类型、产量、气体的滑脱速度、工况及欠平衡钻井方式有关。五、欠平衡钻井流体•气（空气、天然气、氮气）•雾•泡沫•充气钻井液（水、油、泥浆）•油•水•泥浆五、欠平衡钻井流体对液相钻井液要求：使用与储层岩石、流体配伍的钻井液•防止各种敏感性损害以及润湿反转、沉淀、结垢、乳化、水锁等损害•考虑钻井液与产出的储层流体相容性问题，主要是防止水-油、气-油乳状物的形成，以利于地面油气分离五、欠平衡钻井流体液相钻井液类型：•水•盐水•水基泥浆•油•油基泥浆五、欠平衡钻井流体推荐：•采用无固相清洁流体•当比重小于1.2时考虑用清水或盐水•当地层产油时考虑用清水或盐水•当地层产气时，比重大于1.2时考虑泥浆六、欠平衡钻井设计1、欠平衡钻井取得成功的关键•完全搞清楚油藏和地质情况•选择合适的欠平衡钻井技术•合理的设计与多相流计算机模拟•制定应急计划六、欠平衡钻井设计2、欠平衡钻井方式选择欠平衡钻井流体密度g/cm3欠平衡钻井方式气体0.0012-0.012气体钻井雾0.012-0.036雾化钻井泡沫0.036-0.84泡沫钻井充气钻井液0.48-0.84充气钻井液体0.84-2.28溢流钻井六、欠平衡钻井设计欠平衡钻井方式选择所考虑因素：•所解决的问题或应用对象•设备和技术能力•地层产出流体的处理六、欠平衡钻井设计3、欠平衡压差设计•欠平衡压差设计的主要影响因素：地层坍塌压力地面设备分离能力旋转控制头的额定动压六、欠平衡钻井设计•气体、雾化钻井，不作特别设计•溢流钻井0.7～1.4MPa•充气钻井1.70～3.5MPa六、欠平衡钻井设计4、井身结构•技术套管要下到油顶附近（用于提高产量）•充气钻井可能要选择井眼尺寸六、欠平衡钻井设计5、欠平衡钻井设备•注入系统气体注入系统、液体注入泵和化学试剂注入系统•回流系统主要包括分流器（旋转控制头或旋转防喷器）、节流管汇、分离系统和点火装置等设备。•欠平衡钻井设备的配置与欠平衡钻井方式和地层流体类型、产量有关。六、欠平衡钻井设计6、钻具结构六方钻杆、上下旋塞1-2止回阀或浮阀（23/8、31/2″、5″）投入式防通阀斜台肩钻杆六、欠平衡钻井设计•根据最高地层孔隙压力、地层流体类型和产量选择井控装置的压力等级和组合形式•井口装置应按行业标准SY/T6426—1999（钻井井控技术规程）设计•典型的井口装置组合7、井口六、欠平衡钻井设计转控制头环形防喷器双闸板四通单闸板套管四通套管头六、欠平衡钻井设计8、循环流程及地面布置循环流程与欠平衡钻井方式有关胜利油田欠平衡钻井地面设备配套流程图装置防回火装置振动筛除砂器离心机储备罐泵入井口7100井压泄压FH35-35FZ35-352FZ35-35压井放喷钻具井压传感器真空除气器喷射泵砂泵振动筛振动筛浆气体分离器泥传感器泵储备罐储备罐储备罐储备罐储备罐泥浆罐泥浆罐原油泥浆分离器原油池火炬排污池自动点火溢流钻井地面布置图充气钻井地面布置图六、欠平衡钻井设计9、欠平衡钻井参数设计•气体钻井主要是设计携带岩屑所需要的最小气体流量•雾化钻井主要是设计携带岩屑和液体所需要的气体流量•泡沫、充气钻井设计气体流量和液体流量•溢流钻井主要是设计钻井液密度•气体、雾化、泡沫和充气要用多相流软件设计六、欠平衡钻井设计多相流流动模型•常用的模型有均相流模型、分相流模型和漂移流动模型等•气体、雾化、泡沫钻井采用均相流模型，即气、液两相的运行速度相同•而充气、溢流钻井采用漂移模型，漂移模型考虑了各相之间的相互作用和相对运动，即气相滑脱速度和油相的漂移速度。六、欠平衡钻井设计多相流流型六、欠平衡钻井设计美国莫尔工程公司Mudlite软件设计六、欠平衡钻井设计10、完井设计原则：•欠平衡钻井的目的为了解决钻井问题（提高机械钻速、减少井漏和压差卡钻）或地质评价采用常规完井•降低储层损害，欠平衡完井六、欠平衡钻井设计•完井方式：裸眼、筛管、尾管•完井管柱•低密度固井：泡沫、空心玻璃微珠•管外分隔器七、压力控制1、钻杆法•低节流压力法•恒液面法适用于溢流钻井七、压力控制2、环空法•随钻压力监测•多相流动态数值模拟适用于气液两相欠平衡钻井八、欠平衡作业1、欠平衡作业前要考虑的问题：•每一层的地层压力•地层产出的流体类型、产量以及是否有酸性气体•防喷器是否进行了试压•旋转控制头能处理多大压力•地面处理系统的能力•井队人员是否进行了培训八、欠平衡作业2、接单根•是否关闭环空•卸扣前释放钻杆内圈闭压力八、欠平衡作业3、起下钻一般原则：•井眼不能对钻台敞开•需要精确的井口装置图•计算上顶力，确定是否要用不压井起下钻装置•不规则的底部钻具组合必须分步起出•起出钻具浮阀时，必须检查圈闭压力八、欠平衡作业起下钻方法•压井•打重塞子在井底平衡地层压力•在环空用泥浆帽将地层流体挤回地层•用井下压力阀将地层压力隔离•不压井起下钻•起钻时允许井溢流八、欠平衡作业井下安全阀DownholeDeploymentValve八、欠平衡作业八、欠平衡作业推荐使用部分压井（浮动泥浆柱）方法•洗井•将清洁或与地层配伍的保护液注入到油层部位•用旋转控制头将钻具起至技套•用重泥浆平衡地层压力•正常起下钻八、欠平衡作业起下钻时遇到的问题•旋转控制头压力太高•起出钻头时伴随气体涌出•溢流量高•套压随时间增加•井眼卸载•井眼稳定八、欠平衡作业4、完井作业•平衡塞和泥浆帽•井下压力阀•井下防喷管•不压井起下•部分压井八、欠平衡作业井下防喷管谢谢