欠平衡鉆井技術(shù)

欠平衡壓力鉆井技術(shù)11、欠平衡壓力鉆井技術(shù)的發(fā)展趨勢1、欠平衡壓力鉆井的概念2、欠平衡壓力鉆井的優(yōu)越性3、欠平衡壓力鉆井國內(nèi)外發(fā)展概況4、欠平衡壓力鉆井適用的地層5、欠平衡壓力鉆井工作方式、負(fù)壓差設(shè)計(jì)與控制6、欠平衡條件的產(chǎn)生及鉆井液技術(shù)7、欠平衡壓力鉆井井控及裝備8、欠平衡壓力鉆井循環(huán)流體地面處理技術(shù)9、欠平衡壓力鉆井完井技術(shù)10、勝利油田欠平衡壓力鉆井技術(shù)攻關(guān)情況提綱欠平衡壓力鉆井是指在鉆井過程中鉆井液的循環(huán)壓力（包括液柱壓力和循環(huán)回壓），低于地層的孔隙壓力，允許產(chǎn)層流體流入井眼，并可將其循環(huán)到地面，地面可有效控制，這一技術(shù)稱為欠平衡壓力鉆井技術(shù)。一、欠平衡壓力鉆井的概念

1、鉆井液的循環(huán)壓力（包括液柱壓力和循環(huán)回壓）低于地層的孔隙壓力2、允許產(chǎn)層流體流入井眼3、可將其循環(huán)到地面4、地面可有效控制二、欠平衡鉆井的優(yōu)越性優(yōu)越性3、減輕工程復(fù)雜、提高機(jī)械鉆速（提高了防噴能力，防止井噴失控;降低了液柱壓力，減輕井漏和壓差卡鉆；消除壓持效應(yīng)，有利于提高機(jī)械鉆速）1、防止地層傷害、提高油井產(chǎn)能（傷害機(jī)理：濾液、固相、運(yùn)移）2、消除儲(chǔ)層污染、正確評價(jià)儲(chǔ)層（了解到儲(chǔ)層的真實(shí)情況）鉆井過程中油氣層傷害鉆井液（不配伍）外力（壓差）物理固相堵塞（降低滲透率）屏蔽暫堵（2/3級配規(guī)則）濾液與地層流體發(fā)生不良反應(yīng)（沉淀、結(jié)垢、膠體、乳化）水敏（水化膨脹）平衡壓力鉆井欠平衡壓力鉆井（負(fù)壓差）MMH多元醇化學(xué)處理劑化學(xué)（零壓差）（近）酸敏、堿敏、鹽敏固相侵入液相侵入速敏結(jié)構(gòu)破壞井鉆規(guī)常為了防止井噴液柱壓力>油層壓力

在井底形成正壓差油氣層鉆井液侵入地層造成對油層的污染液柱壓力<油層壓力井鉆力壓衡平欠油氣層泵入泥漿在井底形成負(fù)壓差，不僅可以有效地防止鉆井液侵入地層，并且允許產(chǎn)層流體（石油和天然氣）流入井眼，在井口有效控制下循環(huán)到地面。極大地減輕鉆井過程中鉆井液對油氣層的污染，對于提高低滲透儲(chǔ)層、潛山裂縫性油藏的勘探成功率和油井產(chǎn)量具有十分重要的意義。

在水平井鉆井中，產(chǎn)層裸露的面積大，時(shí)間長，地層傷害的可能性高，傷害程度也嚴(yán)重，而合理地運(yùn)用欠平衡鉆井技術(shù)，可以克服這些問題。

水平井技術(shù)+欠平衡技術(shù)

最有效的油田開發(fā)技術(shù)30年代國外開始用空氣作為循環(huán)介質(zhì)鉆堅(jiān)硬巖石，在提高鉆速、避免嚴(yán)重井漏和卡鉆、延長鉆頭使用壽命方面見到了效果。三、欠平衡壓力鉆井國內(nèi)外發(fā)展概況60年代到70年代末，發(fā)展了泡沫技術(shù)。由于粘稠的泡沫能有效地改進(jìn)巖屑攜帶能力，從而進(jìn)一步擴(kuò)大了欠平衡鉆井技術(shù)的應(yīng)用。由于缺乏有效的井口控制設(shè)備，發(fā)生了井噴失控事故，80年代受安全因素制約，該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展受到影響。二十世紀(jì)九十年代以來，國外油公司為了在老油田挖潛、尋求新的儲(chǔ)量，對邊際油藏、衰竭油藏以及低壓和多裂縫油藏給予了特別的關(guān)注，但是常規(guī)鉆井在這些油藏中鉆進(jìn)，地層傷害問題比較突出，影響了井的產(chǎn)能。水平井技術(shù)經(jīng)過10年的發(fā)展已成為提高油田采收率的重要手段，但鉆水平井時(shí)更易發(fā)生地層傷害，常規(guī)鉆井方法鉆水平井往往達(dá)不到預(yù)期效果。保護(hù)油氣層的欠平衡鉆井技術(shù)再次得到重視。80年代后期到90年代初期，美國研制了欠平衡鉆井專用工具和裝備，成功地用于現(xiàn)場作業(yè)，在得克薩斯州和路易斯安那州奧斯汀白堊系地層進(jìn)行欠平衡鉆井，取得很好的效果。經(jīng)過十多年的發(fā)展，美國不僅研制了先進(jìn)的欠平衡鉆井裝備，而且已經(jīng)發(fā)展了一些專門從事欠平衡鉆井軟件開發(fā)、技術(shù)咨詢、技術(shù)服務(wù)的專業(yè)化公司，形成從裝備到工藝配套的欠平衡鉆井技術(shù)。目前美國應(yīng)用欠平衡鉆井技術(shù)所鉆的井?dāng)?shù)，已經(jīng)占到全部鉆井總數(shù)的30%以上，成為欠平衡鉆井最先進(jìn)的國家。加拿大也研制了欠平衡鉆井的全套設(shè)備和先進(jìn)的欠平衡鉆井工藝，欠平衡鉆井井?dāng)?shù)從1992年的30口增加到1999年的3000口，目前加拿大欠平衡鉆井井?dāng)?shù)已經(jīng)達(dá)到其鉆井總數(shù)的43%。9293949596979899欠平衡鉆井作為能提高勘探成功率和油氣產(chǎn)量的一項(xiàng)重要技術(shù)，在全球范圍之內(nèi)已經(jīng)引起石油公司的普遍興趣，已在20多個(gè)國家得到越來越廣泛的應(yīng)用。除了欠平衡鉆井的發(fā)源地北美（包括美國和加拿大）以外，墨西哥、南美、西歐、中東、東南亞、澳大利亞和中國都有欠平衡鉆井的報(bào)導(dǎo)。為了取得更大的油田開發(fā)效果，許多加拿大的執(zhí)行機(jī)構(gòu)正在計(jì)劃用欠平衡鉆井技術(shù)整體開發(fā)一個(gè)區(qū)塊乃至開發(fā)整個(gè)油田。挪威國家石油公司制訂了利用欠平衡鉆井技術(shù)開發(fā)海洋石油的周密計(jì)劃美國能源部和Maurer工程公司預(yù)測，到2005年，美國運(yùn)用欠平衡技術(shù)所鉆的井總數(shù)可達(dá)12000口。我國從二十世紀(jì)九十年代中后期開始引進(jìn)旋轉(zhuǎn)防噴器等主要設(shè)備進(jìn)行欠平衡壓力鉆井試驗(yàn)研究，各大油田選擇合適的地層進(jìn)行探索性試驗(yàn)。

新疆油田鉆井研究院引進(jìn)了美國英格索蘭公司的空氣鉆井設(shè)備，在小拐地區(qū)低壓儲(chǔ)層進(jìn)行試驗(yàn)，取得了經(jīng)驗(yàn)。大港油田成立了欠平衡鉆井技術(shù)服務(wù)公司，在千米橋地區(qū)古潛山灰?guī)r儲(chǔ)層開展欠平衡鉆井，提高了勘探成功率引進(jìn)了美國Williams公司的旋轉(zhuǎn)防噴器，采用欠平衡鉆井技術(shù)，解決了灰?guī)r裂縫性儲(chǔ)層鉆井液漏失和油氣層污染的問題。塔里木油田針對西南氣田井漏、井噴和低壓、低滲等難題，開展了欠平衡壓力鉆井的試驗(yàn)攻關(guān)，已經(jīng)應(yīng)用30口井，收到了常規(guī)鉆井難以達(dá)到的效果，對發(fā)現(xiàn)氣藏、提高產(chǎn)量起了促進(jìn)作用。四川石油管理局勝利油田SLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBD

98年開始引進(jìn)欠平衡鉆井設(shè)備,立項(xiàng)進(jìn)行攻關(guān)。到目前為止已經(jīng)配套了八套欠平衡鉆井裝備，開展了五十口井的現(xiàn)場試驗(yàn)和應(yīng)用，在解決井漏、提高產(chǎn)能、改善地質(zhì)評價(jià)方面取得了效果欠平衡鉆井的主要特點(diǎn)是在鉆進(jìn)過程中鉆井液的循環(huán)壓力始終低于地層的孔隙壓力，因此在需要足夠的泥漿密度才能控制井塌的地層，不易采用欠平衡鉆井。四、欠平衡壓力鉆井適用的地層壓力（MPa）井深（m）PtPpPfPf-地層破裂壓力Pp-地層孔隙壓力Pt-地層坍塌壓力欠平衡鉆井適用的地層從井壁穩(wěn)定出發(fā)，欠平衡壓力鉆井適用于硬的地層和不易坍塌的地層火成巖儲(chǔ)層膠結(jié)良好的砂巖儲(chǔ)層碳酸鹽巖儲(chǔ)層為確保欠平衡壓力鉆井的預(yù)期效果，欠平衡壓力鉆井工藝要求：

產(chǎn)層位置要卡準(zhǔn)，地層壓力要清楚；必須把套管下到油氣層頂部，只用欠平衡打開產(chǎn)層；

五、欠平衡壓力鉆井工作方式、負(fù)壓差設(shè)計(jì)與控制欠平衡壓力鉆井工作方式：2）低壓欠平衡鉆井：干空氣鉆井、氮?dú)忏@井、天然氣鉆井、霧鉆井、泡沫鉆井、充氣鉆井1）液相（水基鉆井液）欠平衡鉆井：Flowdrilling在地層壓力系數(shù)小于1.05的地層采用

充氣(氮?dú)猓┣菲胶忏@井在地層壓力系數(shù)大于1.05

的地層采用液相（水基鉆井液）欠平衡鉆井Flowdrilling欠平衡鉆井兩種主要的工作方式

負(fù)壓差的確定涉及多個(gè)因素，主要包括地面設(shè)備的分離能力、井口裝置的承壓能力、井壁穩(wěn)定、氣液兩相流的不穩(wěn)定性、速敏、應(yīng)力敏感性以及地層壓力的不確定性等；其中，氣液兩相流的不穩(wěn)定性因素要求負(fù)壓差不能太小，以防止由于壓力波動(dòng)造成周期性的瞬時(shí)正壓差，而其他因素則要求負(fù)壓差小一些為好。負(fù)壓差設(shè)計(jì)

井口套壓的計(jì)算及氣液兩相流不穩(wěn)定性分析需要采用“兩相流動(dòng)態(tài)數(shù)值模擬”的方法來完成。油氣產(chǎn)量與負(fù)壓差成正比，尤其當(dāng)井底壓力小于13.8MPa時(shí)，氣井的產(chǎn)氣量與壓力平方差成正比，負(fù)壓差越大，產(chǎn)出的油氣量就越大，因此在進(jìn)行欠平衡設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)的負(fù)壓差不能使產(chǎn)出的油氣量超過地面設(shè)備的分離能力。油氣產(chǎn)量與負(fù)壓差的關(guān)系Flowdrilling欠平衡鉆井在停鉆接單根時(shí)，因失去了環(huán)空摩阻，負(fù)壓差會(huì)增加，因此只要在循環(huán)鉆進(jìn)時(shí)達(dá)到欠平衡就能滿足欠平衡鉆井的要求，負(fù)壓差選擇低一些為好

對于高油氣比或氣井，動(dòng)負(fù)壓差（指沒有油氣侵）可選為0，因?yàn)楫a(chǎn)出的氣會(huì)使環(huán)空靜液柱壓力急劇減小，控制產(chǎn)氣量可實(shí)現(xiàn)對井口壓力的控制

一般推薦動(dòng)負(fù)壓為0.7MPa。負(fù)壓差的確定還與欠平衡鉆井方式有關(guān)充氣(氮?dú)猓┣菲胶忏@井由于環(huán)空多相流系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，充氣(氮?dú)猓┣菲胶忏@井負(fù)壓差要求大一些為好，一般大于2.1MPa為佳。井底負(fù)壓差地層孔隙壓力鉆井液循環(huán)壓力=-=鉆井液循環(huán)壓力鉆井液靜液柱壓力循環(huán)阻力+地層壓力的不確定性對欠平衡鉆井施工有極大的影響，必須進(jìn)行校正1、利用鄰井資料預(yù)測（誤差）2、上部井段進(jìn)行隨鉆地層壓力檢測（原始地層壓力）3、利用測井資料檢測地層壓力（原始地層壓力）4、關(guān)井求壓（高滲透性及裂縫性儲(chǔ)層）鉆井液靜液柱壓力的計(jì)算在欠平衡鉆井中，環(huán)空流體是多相流（氣相、液相、固相和原油）。氣體是可壓縮的，在井眼中隨鉆井液一起向上運(yùn)移，所占體積及所處的形態(tài)是井深的函數(shù)。

其中，，。式中：P－井底靜液壓力（絕對壓力），MPa；Ps－井口套壓，MPa；H－井深，m；Ts－地表溫度，℃；

K－地溫梯度，℃/m；ρf－液相密度，g/cm3；GRL－在井口條件下的氣液比，無因次。充氣鉆井液靜液柱壓力計(jì)算方法欠平衡鉆井環(huán)空流體屬氣液兩相流,循環(huán)系統(tǒng)存在著靜壓控制區(qū)和摩阻控制區(qū),在低氣液比的情況下，摩阻影響很小，充氣鉆井的井底壓力主要受

靜壓控制，可以通過計(jì)算充氣鉆井液的靜液柱壓力進(jìn)行氣液比設(shè)計(jì)；隨著注氣量的增大，環(huán)空壓耗逐漸占主導(dǎo)地位。在

高氣液比

的情況下，屬摩阻控制區(qū)，井底壓力主要受摩阻控制，注氣量再增加，井底壓力反而略有上升，這時(shí)必須計(jì)算鉆井液的循環(huán)壓力進(jìn)行氣液比設(shè)計(jì)。鉆井液循環(huán)壓力的計(jì)算這是一個(gè)復(fù)雜的課題，涉及到多相流的理論，國內(nèi)外多采用多相流數(shù)值模擬的方法進(jìn)行求解。美國莫爾工程公司Mutelite

水力設(shè)計(jì)軟件，欠平衡壓力鉆井環(huán)空多相流設(shè)計(jì)、計(jì)算。勝利油田研究了動(dòng)態(tài)欠平衡鉆井多相流水力設(shè)計(jì)軟件，在該軟件中，考慮了油氣產(chǎn)量對環(huán)空循環(huán)壓力的影響。Flowdrilling欠平衡鉆井：通過調(diào)節(jié)鉆井液密度和節(jié)流回壓控制井底壓力；充氣(氮?dú)猓┣菲胶忏@井：依據(jù)多相流數(shù)值模擬或多相流水力計(jì)算結(jié)果,通過調(diào)節(jié)液體和氣體流量控制井底壓力。欠平衡鉆井負(fù)壓差和井口壓力控制方法：六、欠平衡條件的產(chǎn)生及鉆井液技術(shù)1）正常壓力儲(chǔ)層

V孔=1.05～1.202）高壓儲(chǔ)層

V孔>1.20通過降低鉆井液密度，使循環(huán)系統(tǒng)的壓力低于正鉆地層的孔隙壓力，井底處于欠平衡狀態(tài)。Flowdrilling欠平衡鉆井｝以聚合醇為主處理劑，包括聚合醇防塌劑、聚合醇潤滑劑、聚合醇油層保護(hù)劑系列產(chǎn)品；經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)證明，該鉆井液體系具有良好的流變性和潤滑性，防塌能力強(qiáng)、保護(hù)油層效果好、巖心滲透率恢復(fù)值達(dá)90%以上；可以滿足欠平衡壓力鉆井（包括水平井、大位移井欠平衡壓力鉆井）施工的要求。多元醇防塌鉆井液Flowdrilling欠平衡鉆井常用鉆井液體系黑色正電膠（BPS）鉆井液特點(diǎn)正電性比MMH（混合金屬氧化物泥漿）高出一倍能被水潤濕具有油溶性

BPS是一種穩(wěn)定井壁能力強(qiáng)，潤滑防卡性能好，配伍性更廣泛，保護(hù)油層效果更好的新型泥漿處理劑。有利于欠平衡壓力鉆井對防塌的要求。Flowdrilling欠平衡鉆井常用鉆井液體系

3）低壓儲(chǔ)層V孔<1.05國外普遍采用低壓欠平衡鉆井技術(shù)開發(fā)低壓油藏充氣鉆井是低壓欠平衡鉆井主要的工作方式充氣的類型：1）空氣：價(jià)廉、充足。鉆具腐蝕、井下爆炸2）液氮：惰性、純度高。液氮源、價(jià)格高、運(yùn)輸問題3）現(xiàn)場制氮：氣源充足、方便。專用設(shè)備5）凈化廢氣：綜合利用、價(jià)格低廉。凈化設(shè)備、管道輸送、鉆具腐蝕4）甲烷氣：與儲(chǔ)層配伍性好。氣源、管道輸送立管混氣裝置空壓機(jī)膜氮系統(tǒng)增壓機(jī)流量計(jì)控制閥泥漿泵舌型閥節(jié)流管匯液氣分離器脫油裝置火炬N2井底泥漿N2空氣井口四通振動(dòng)篩排氣管線循環(huán)罐三通第三部分混氣裝置及兩相流循環(huán)系統(tǒng)第一部分現(xiàn)場制氮充氣系統(tǒng)第四部分井口裝置及兩相流循環(huán)系統(tǒng)第二部分鉆井液地面循環(huán)系統(tǒng)

氣體注入方式：注入前將氣相和液相混合（或在立管內(nèi)混合）。MWD的使用受到限制1）兩相注入法：2）附加管柱法（寄生管法）1〝軟管環(huán)空鉆具鉆井液地層技套N2環(huán)空注氣接頭附加管柱就是連接在技術(shù)套管底部旁通注氣接頭上的軟管（典型尺寸為1〞，其大小根據(jù)要求的注氣速度而定）。它附加在技術(shù)套管外側(cè)下入井內(nèi)，技術(shù)套管下部裝有浮鞋將注氣接頭堵住。注氣鉆井之前將注氣接頭和技術(shù)套管一起用水泥封固。開鉆后鉆穿浮鞋的過程中，打開了注氣接頭的通道，氣體從附加管柱注入，鉆井液從鉆桿內(nèi)注入，氣體和鉆井液在鉆桿與套管環(huán)空內(nèi)混合。水泥環(huán)水泥環(huán)地層由于鉆桿內(nèi)的鉆井液是連續(xù)的液相，可以使用常規(guī)的泥漿脈沖MWD監(jiān)測井眼軌跡。缺點(diǎn)是加大了施工工作量和作業(yè)成本。3）微環(huán)空法（同心套管法）環(huán)空鉆井液環(huán)空水泥環(huán)水泥環(huán)微環(huán)空微環(huán)空N2N295/8〞套管7〞內(nèi)管鉆具使用兩套同心套管的環(huán)空作為注氣通道（在加拿大典型的是95/8〞和7〞之間），先下入外層套管封固，然后下入內(nèi)層套管并懸掛住。鉆井中從兩層套管的環(huán)空（又叫微環(huán)空）注氣，從鉆具內(nèi)泵入鉆井液，兩相流體在鉆桿與內(nèi)層套管的環(huán)空中混合。同附加管柱法一樣，由于鉆桿內(nèi)的鉆井液是連續(xù)的液相，可以使用常規(guī)的MWD。缺點(diǎn)是加大了施工工作量和套管費(fèi)用。4）連續(xù)管法

連續(xù)管是最理想的注入方法，可以確保井下始終處于欠平衡狀態(tài)。國外欠平衡鉆井的實(shí)踐已經(jīng)證明，運(yùn)用連續(xù)管是欠平衡作業(yè)的方向。充（氮）氣鉆井液工藝氣液比設(shè)計(jì)、充（氮）氣方式選擇（液氮和現(xiàn)場制氮）、鉆井液處理劑優(yōu)選及加量、防腐抗氧劑的優(yōu)選及加量、充（氮）氣鉆井液技術(shù)操作規(guī)程等。1、抗油氣污染能力強(qiáng)，氣侵后不稠化，可用機(jī)械方法除氣，具有良好的流動(dòng)性對充氮?dú)忏@井液基漿的要求：2、適當(dāng)?shù)恼扯群颓辛Γ哂袘腋『蛿y帶巖屑的能力3、低失水，防塌能力強(qiáng)，具有抑制泥巖夾層水化膨脹或坍塌掉塊的能力4、滿足油氣層保護(hù)的要求充氣設(shè)備的能力與配置與井隊(duì)原循環(huán)系統(tǒng)的連接方式及工具混氣裝置鉆具內(nèi)防噴工具的選擇與鉆具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)充（氮）氣鉆井液裝備配套充氣鉆井液在國內(nèi)的研究應(yīng)用情況新疆引進(jìn)英格索蘭公司空氣鉆井設(shè)備小拐油田空氣鉆井泡沫鉆井勝利商河油田、南方海相充氮?dú)馇菲胶忏@井引進(jìn)威得福制氮設(shè)備草橋油田稠油七、欠平衡壓力鉆井井控及裝備常規(guī)鉆井一次井控是指在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，按照近平衡壓力鉆井的技術(shù)要求，以裸眼井段最高地層壓力系數(shù)為基準(zhǔn)，再增加一個(gè)附加值，以此來確定鉆井液的密度，因而鉆井液的液柱壓力是大于地層壓力的欠平衡壓力鉆井在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，是使鉆井液的密度低于地層壓力系數(shù)，通過降低鉆井液的密度使鉆井液的液柱壓力低于地層的孔隙壓力。欠平衡壓力鉆井的井控與常規(guī)鉆井的不同1、與常規(guī)鉆井一次井控的概念不同

常規(guī)鉆井二次井控是指在鉆井中，發(fā)現(xiàn)溢流，要及時(shí)關(guān)井，并采用合理的方法壓井，重新建立壓力平衡。2、與常規(guī)鉆井二次井控的概念不同在欠平衡作業(yè)中，只要能有效地控制地層流體的產(chǎn)出，就可以不加重，不壓井，這也是欠平衡壓力鉆井井控的原則。兩道防線控制井口第一道防線旋轉(zhuǎn)控制頭（RCH）第二道防線防噴器組合（FZ、2FZ、FH）欠平衡鉆井至少要提供兩道防線控制井口，第一道防線旋轉(zhuǎn)控制頭控制產(chǎn)層流體的產(chǎn)出（溢流）；當(dāng)井口壓力超過設(shè)定的控制壓力或旋轉(zhuǎn)控制頭系統(tǒng)出故障或需更換膠心時(shí)，由第二道防線防噴器組合控制井口。防噴器組合的配備按井控管理規(guī)定執(zhí)行。欠平衡壓力鉆井井控裝備1、井口控制設(shè)備2、節(jié)流設(shè)備（FZ+2FZ+FH+RCH）通徑大（103mm）帶液動(dòng)節(jié)流閥欠平衡壓力鉆專用井口控制設(shè)備--旋轉(zhuǎn)防噴器旋轉(zhuǎn)控制頭動(dòng)力、冷卻、潤滑系統(tǒng)司鉆監(jiān)控臺(tái)第一階段Pmax靜=14MPa（2000psi）Pmax動(dòng)=10.5MPa（1500psi）美國SealTech、RBOP公司第二階段

Pmax靜=21MPa（3000psi）Pmax動(dòng)=14MPa（2000psi）加拿大Alpine、TECHCORP公司第三階段

Pmax靜=35MPa（5000psi）Pmax動(dòng)=17.5MPa（2500psi）

美國Williams公司Shaffer公司欠平衡鉆井井口控制設(shè)備的發(fā)展八、欠平衡鉆井循環(huán)流體地面處理技術(shù)欠平衡鉆井過程中，地層流體（油、氣和地層水）不斷進(jìn)入環(huán)空，隨鉆井液一起循環(huán)到地面，使鉆井液的密度和性能都發(fā)生了變化；為了使重新泵入井眼的鉆井液的性能能夠滿足連續(xù)進(jìn)行欠平衡鉆井的要求，必須在地面對欠平衡鉆井循環(huán)流體進(jìn)行處理。除了常規(guī)的化學(xué)維護(hù)外，欠平衡鉆井循環(huán)流體地面處理主要是指對油氣水和固相進(jìn)行四相分離。地面分離處理系統(tǒng)壓縮氮?dú)夤?yīng)適時(shí)數(shù)據(jù)采集旋轉(zhuǎn)壓力控制環(huán)空流體（多相流）導(dǎo)向系統(tǒng)計(jì)算機(jī)模擬開式的四相分離系統(tǒng)包括液氣分離、油水分離和固相控制三個(gè)部分液氣分離油水分離固相控制加拿大Alpine公司的四相分離裝置排渣口排水口出油口入口排氣閥閉式的四相分離系統(tǒng)是一個(gè)密閉的壓力容器化學(xué)劑注入口記錄儀九、欠平衡壓力鉆井完井技術(shù)原則：維護(hù)欠平衡保護(hù)油氣層的效果滿足采油工程的要求無固相完井液與儲(chǔ)層配伍物性、敏感性分析篩管完井-致密砂巖儲(chǔ)層、火成巖儲(chǔ)層裸眼完井-灰?guī)r裂縫性儲(chǔ)層完井方式選擇管外封隔器完井-分采、封隔水層一般不主張注水泥固井，確實(shí)需要，也要盡量減輕水泥漿液柱的壓力--管外封隔器輔助固井--泡沫水泥漿填充鋼質(zhì)引鞋欠平衡水平井篩管頂部注水泥分級箍管外封隔器盲管篩管串完井工藝管柱油層油層（1）管串結(jié)構(gòu)（2）脹封隔器，打開分級箍（3）上部注水泥管外封隔器完井封隔器高壓油層管外封隔器輔助固井充填性水泥封固段（低密度水泥漿）目的層封固段（高密度水泥漿）低密度水泥漿充填減少液柱壓力十、勝利油田欠平衡壓力鉆井技術(shù)情況這些油藏包括：裂縫型、孔洞型潛山油藏火成巖油藏低壓、低滲透性油藏、衰竭油藏膠結(jié)良好的砂巖油藏開展了適合欠平衡鉆井的油藏類型和地質(zhì)條件的研究,提出了勝利油區(qū)適合欠平衡鉆井的油藏類型目前世界上壓力等級最高、應(yīng)用最廣泛的欠平衡壓力鉆井井口壓力控制裝置。引進(jìn)了八套欠平衡壓力鉆井井口控制設(shè)備美國Williams公司7100型旋轉(zhuǎn)控制頭五套美國Shaffer公司PCWD系統(tǒng)三套從美國Brandt公司引進(jìn)了部分欠平衡鉆井地面流體處理設(shè)備真空除氣器線性振動(dòng)篩泥漿氣體分離器鉆井隊(duì)常規(guī)井口控制設(shè)備和循環(huán)系統(tǒng)欠平衡鉆井專用井口控制設(shè)備欠平衡鉆井地面處理系統(tǒng)制定了欠平衡壓力鉆井裝備配套方案并進(jìn)行了地面處理設(shè)備配套

地面流體處理部分包括：地面重泥漿儲(chǔ)備罐、液/氣分離器、除氣器、振動(dòng)篩、撇油罐、自動(dòng)點(diǎn)火器、防回火裝置及火炬泥漿氣體分離器火炬自動(dòng)點(diǎn)火器防回火器線性振動(dòng)篩真空除氣器脫油罐勝利油田配套的欠平衡壓力鉆井循環(huán)流體地面處理系統(tǒng)欠平衡鉆井的實(shí)踐證明，配套的井口控制設(shè)備和地面流體處理系統(tǒng)能夠滿足欠平衡壓力鉆井井口壓力控制和對油、氣、泥漿和固相進(jìn)行有效分離的要求。（3）進(jìn)行了欠平衡壓力鉆井專用裝備國產(chǎn)化研制旋轉(zhuǎn)控制頭殼體卡箍動(dòng)力站和冷卻潤滑系統(tǒng)司鉆監(jiān)控臺(tái)試壓塞21/16"管匯組泥漿氣體分離器線性振動(dòng)篩防回火器自動(dòng)點(diǎn)火器已全部投入現(xiàn)場應(yīng)用，達(dá)到進(jìn)口產(chǎn)品的性能要求。從美國威德福公司引進(jìn)的WOLFPACK充氣制氮欠平衡鉆井裝備，其最大充氮量為1200Nm3/h，可以滿足地層壓力系數(shù)0.85的地層實(shí)施欠平衡鉆井的需要。引進(jìn)了現(xiàn)場制氮充氣設(shè)備為了滿足推廣欠平衡壓力鉆井技術(shù)的要求，購置了一套四川空分設(shè)備公司生產(chǎn)的液氮汽化注入設(shè)備，設(shè)計(jì)氣量為600標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時(shí)。2）購置液氮?dú)饣⑷朐O(shè)備但需要液氮供應(yīng)，不能在遠(yuǎn)離液氮生產(chǎn)地點(diǎn)的地方施工，且液氮使用成本高，使用條件受一定的限制。與現(xiàn)場制氮充氣設(shè)備相比，液氮充氣設(shè)備具有一次投入低，設(shè)備構(gòu)成簡單，占地面積小的特點(diǎn)；開展了50口井的欠平衡鉆井現(xiàn)場試驗(yàn)與應(yīng)用涉及六種油藏類型，在解決井漏、提高產(chǎn)能、改進(jìn)地質(zhì)評價(jià)方面，取得了明顯效果?；鸪蓭r儲(chǔ)層使用硬膠泡沫鉆井液，地層壓力系數(shù)0.96,靜欠壓1.19MPa;完井投產(chǎn)日產(chǎn)油18t，是同地區(qū)同期完成常規(guī)井產(chǎn)量的兩倍。該地區(qū)地層壓力系數(shù)1.055，常規(guī)鉆井嚴(yán)重井漏，充氮?dú)馇菲胶忏@進(jìn)，基漿密度1.03，充氣量200Nm3/h，動(dòng)欠壓3.1MPa；投產(chǎn)后初產(chǎn)71t/d，已累產(chǎn)6500t，為鄰井產(chǎn)量的3～5倍。羅151-11井商741-平1井埕北244井本井鉆至奧陶系灰?guī)r先發(fā)生井漏，又發(fā)生井涌，在海洋環(huán)保法規(guī)要求嚴(yán)格的情況下，應(yīng)用欠平衡鉆井技術(shù)，解決了既漏又涌的難題，順利地完成了高漏失地層的鉆探任務(wù)，取準(zhǔn)取全了地質(zhì)資料，并取得φ10mm油嘴235.2t/d油、6940m3/d氣的高產(chǎn)?；?guī)r裂縫性油藏富臺(tái)油田車古201、車古204、車古206、車571區(qū)塊潛山地層實(shí)施欠平衡鉆井10口井，在旋轉(zhuǎn)控制頭的有效控制下，通過降低鉆井液密度，防止了潛山地層的鉆井液漏失，有效地保護(hù)了油氣層。車古201－5井，在3268m～4231m潛山裂縫性井段實(shí)施欠平衡鉆井，鉆井液密度1.07g/㎝3，鉆進(jìn)中油氣顯示活躍，火炬多次點(diǎn)火，達(dá)到了保護(hù)油氣層的目的，完井投產(chǎn)日產(chǎn)油60m3；其中:與571-3井處于同一區(qū)塊的車571-2井，由于沒采用欠平衡鉆井，投產(chǎn)初期不能自噴，抽油機(jī)抽汲后自噴，4mm油嘴，日產(chǎn)油僅27t/d。車571－3井采用欠平衡鉆井技術(shù)，鉆井液密度為1.03g/㎝3，鉆進(jìn)中氣測顯示良好，罐面油氣顯示明顯，投產(chǎn)后4mm油嘴，油壓12MPa，套壓11.6Mpa，日產(chǎn)油52t/d。渤深6-5井（潛山油藏生產(chǎn)井）四開后無顯示，在井口有效控制下，逐步降低鉆井液密度，降到1.10g/cm3時(shí)，見到明顯的油氣顯示（槽面見到溢流），火炬點(diǎn)火，投產(chǎn)后6mm油嘴日產(chǎn)145噸。該區(qū)塊地層壓力復(fù)雜，根據(jù)鄰井壓力測試情況，四開欠平衡鉆井設(shè)計(jì)鉆井液密度1.18g/cm3，欠壓0.7MPa；埕北30潛山油藏是勝利油田海洋石油產(chǎn)能建設(shè)的主要陣地，2000年采用常規(guī)鉆井工藝和鉆井液體系施工的埕北30A-3井和埕北30A-4井，由于油氣層污染，投產(chǎn)不成功。2001年，勝利油田組織科研單位與生產(chǎn)單位結(jié)合，針對CB30潛山油藏儲(chǔ)層的特點(diǎn)，研究制定了以海水無固相鉆井液加欠平衡鉆井為主要內(nèi)容的油氣層保護(hù)方案，自2002年至今已在CB30實(shí)施5口井，收到了明顯的效果。CB30A-1井10mm油嘴日產(chǎn)