欠平衡钻井技术介绍.ppt
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1、欠平衡钻井技术介绍欠平衡钻井技术介绍大港第二钻井工程公司大港第二钻井工程公司 马金山马金山 大港欠平衡一一.欠平衡钻井的基本概念欠平衡钻井的基本概念二二.欠平衡钻井技术的优点欠平衡钻井技术的优点三三.欠平衡钻井方法分类与特点欠平衡钻井方法分类与特点四四.欠平衡钻井与常规井控技术的对比欠平衡钻井与常规井控技术的对比五五.欠压值及其控制欠压值及其控制 六六.欠平衡钻井条件欠平衡钻井条件七七.欠平衡钻井的局限性欠平衡钻井的局限性八八.钻具组合钻具组合 九九.钻井液与完井液钻井液与完井液 十十.欠平衡钻进中的几个关键环节欠平衡钻进中的几个关键环节十一十一.欠平衡钻井过程中的几个关键技术欠平衡钻井过程中
2、的几个关键技术十二十二.欠平衡钻井的几个必须欠平衡钻井的几个必须十三、安全与环保规定十三、安全与环保规定 大港欠平衡欠平衡钻井技术是什么欠平衡钻井技术是什么?对于油气勘探来说它是一种油气层识别对于油气勘探来说它是一种油气层识别技术技术;对于油气开发来说它是一种油气层保护对于油气开发来说它是一种油气层保护技术技术;对于钻井工程来说它是二次井控技术、对于钻井工程来说它是二次井控技术、保护油气层钻井技术、防漏技术和提高保护油气层钻井技术、防漏技术和提高机械钻速的方法。机械钻速的方法。大港欠平衡欠平衡钻完井技术的应用拓宽了勘探领域,欠平衡钻完井技术的应用拓宽了勘探领域,提高了勘探开发效果提高了勘探开发
3、效果 勘探上勘探上:提高低压、复杂岩性、水敏性、低压、复杂岩性、水敏性、裂缝性等类储层油气发现和保护裂缝性等类储层油气发现和保护开发上开发上:通过有效地保护储层,提高单井产:通过有效地保护储层,提高单井产量,降低开发综合成本量,降低开发综合成本工程上工程上:解决低压地层漏失问题,提高机械:解决低压地层漏失问题,提高机械钻速、减少压差卡钻钻速、减少压差卡钻 大港欠平衡欠平衡钻井大发展欠平衡钻井大发展90年年 年代年代比例比例克服钻井困难、提高经济效益克服钻井困难、提高经济效益勘探开发(提高勘探精度和终采率等)勘探开发(提高勘探精度和终采率等)15%85%70%30%大港欠平衡定义定义 地层流体受
4、负压差的作用,向井筒地层流体受负压差的作用,向井筒内连续流动的条件下,所进行的有控制内连续流动的条件下,所进行的有控制的钻井过程,就叫做欠平衡钻井。的钻井过程,就叫做欠平衡钻井。大港欠平衡 欠平衡钻井定义内容包含以下两欠平衡钻井定义内容包含以下两个主要方面,即:个主要方面,即:第一,井筒环空中循环介质的当第一,井筒环空中循环介质的当量循环密度一定要低于所钻地(储)量循环密度一定要低于所钻地(储)层的孔隙压力当量密度,这个差值即层的孔隙压力当量密度,这个差值即为欠压值;为欠压值;第二,地层流体一定要有控制地第二,地层流体一定要有控制地流入井筒,并把它循环到地面再分离流入井筒,并把它循环到地面再分
5、离出来。出来。大港欠平衡1 1 1 1、及及及及时时时时发发发发现现现现和和和和有有有有效效效效保保保保护护护护油油油油气气气气层层层层,是是是是环环环环保保保保技技技技术术术术,节节节节省省省省储层改造费用;储层改造费用;储层改造费用;储层改造费用;2 2 2 2、提高钻速,提高钻头寿命;、提高钻速,提高钻头寿命;、提高钻速,提高钻头寿命;、提高钻速,提高钻头寿命;3 3 3 3、杜绝或减少井漏、压差卡钻等井下复杂;、杜绝或减少井漏、压差卡钻等井下复杂;、杜绝或减少井漏、压差卡钻等井下复杂;、杜绝或减少井漏、压差卡钻等井下复杂;4 4 4 4、对产层进行随钻测试;、对产层进行随钻测试;、对产
6、层进行随钻测试;、对产层进行随钻测试;6 6 6 6、能够避免井喷;、能够避免井喷;、能够避免井喷;、能够避免井喷;7 7 7 7、缩短勘探周期,提高勘探效率。、缩短勘探周期,提高勘探效率。、缩短勘探周期,提高勘探效率。、缩短勘探周期,提高勘探效率。二二.欠平衡钻井的优点欠平衡钻井的优点 大港欠平衡IADC/SPE 论文论文#39354“1960-1996年年Gulf Coast 800 口井井喷排列的顺序口井井喷排列的顺序”;德克萨斯铁路委员会统计的德克萨斯境内发德克萨斯铁路委员会统计的德克萨斯境内发生的井控问题数据;生的井控问题数据;艾伯塔能源和利用委员会数据;艾伯塔能源和利用委员会数据;
7、Williams Tool公司对使用旋转头所钻的井与公司对使用旋转头所钻的井与常规钻井对比数据。常规钻井对比数据。得出下述结论:得出下述结论:欠平衡所钻的井比常规钻井井喷发生的欠平衡所钻的井比常规钻井井喷发生的比率少比率少 24%到到 30%。原因如下:。原因如下:欠平衡钻井安全记录欠平衡钻井安全记录 大港欠平衡对欠平衡钻井的地面设备进行认真检测,设备的能对欠平衡钻井的地面设备进行认真检测,设备的能力比常规钻井强;力比常规钻井强;欠平衡井是经过更仔细的设计,风险评价更全面;欠平衡井是经过更仔细的设计,风险评价更全面;地层流体进入井筒是预先设计好的,排除了突然因地层流体进入井筒是预先设计好的,排
8、除了突然因素;素;由于欠平衡钻井的井口设备需要经常使用,所以对由于欠平衡钻井的井口设备需要经常使用,所以对井口设备的试压、试运转更全面、认真,排除了设井口设备的试压、试运转更全面、认真,排除了设备安装的缺陷;备安装的缺陷;旋转头增加了一个安全屏障;旋转头增加了一个安全屏障;防止井喷的第一个屏障不再是井筒液柱压力。防止井喷的第一个屏障不再是井筒液柱压力。我国自从真正采用该技术后没有发生井喷。我国自从真正采用该技术后没有发生井喷。欠平衡钻井提供了比较好的井控条件欠平衡钻井提供了比较好的井控条件大港欠平衡液体欠平衡钻井液体欠平衡钻井(flow drillingflow drillingflow dr
9、illingflow drilling)是是指以液体钻井液为循环介质的欠平衡指以液体钻井液为循环介质的欠平衡钻井;钻井;根据油气藏类型、地层压力以及采用的钻井液密度的不同人工诱导的欠平衡钻井人工诱导的欠平衡钻井是是指由于地层压力太低,必须采用特殊指由于地层压力太低,必须采用特殊的钻井循环介质和工艺才能建立欠平的钻井循环介质和工艺才能建立欠平衡。如:气体、雾化、泡沫、充气液衡。如:气体、雾化、泡沫、充气液等。等。三三.欠平衡钻井分类与特点欠平衡钻井分类与特点(一)按工艺分类(一)按工艺分类 大港欠平衡1.1.1.1.气体钻井。气体钻井。气体钻井。气体钻井。包括空气、天然气、废气和氮气包括空气、天
10、然气、废气和氮气钻井,密度适用范围钻井,密度适用范围0 00.02g/cm0.02g/cm3 3;2.2.2.2.雾雾雾雾化化化化钻钻钻钻井井井井。密密度度适适用用范范围围3 3。气气体体体体积积为为混混合合物物的的96%-99.9%96%-99.9%,常常规规的的雾雾化化钻钻井井液液含含液液量量少少于于2.5%2.5%;3.3.3.3.泡泡泡泡沫沫沫沫钻钻钻钻井井井井液液液液钻钻钻钻井井井井。包包括括稳稳定定和和不不稳稳定定泡泡沫沫钻钻井井,密密度度适适用用范范围围3 3。井井口口加加回回压压时时可可达达到到0.8g/cm0.8g/cm3 3以以上上,气气体体体体积积为为混混合合物物体体积积
11、的的55%-55%-97.5%97.5%;欠欠平平衡衡钻钻井井系系列列 大港欠平衡4.4.充气钻井液钻井。充气钻井液钻井。包括通过立管注气包括通过立管注气和井下注气两种方式。井下注气技术是和井下注气两种方式。井下注气技术是通过寄生管、同心管等在钻进的同时往通过寄生管、同心管等在钻进的同时往井下的钻井液中注空气、氮气。其密度井下的钻井液中注空气、氮气。其密度适用范围为适用范围为3 3,是应用广泛的一种欠平,是应用广泛的一种欠平衡钻井方法。气体体积低于混合物体积衡钻井方法。气体体积低于混合物体积的的55%55%。欠欠平平衡衡钻钻井井系系列列 大港欠平衡5.5.液体欠平衡钻井液体欠平衡钻井油油包包水
12、水或或水水包包油油钻钻井井液液钻钻井井。密密度度适适用用范范围围为为0.8-0.8-1.02 g/cm1.02 g/cm3 3;水或卤水钻井液钻井。水或卤水钻井液钻井。密度适用范围密度适用范围1-1.30 g/cm1-1.30 g/cm3 3;常规钻井液钻井。常规钻井液钻井。密度适用范围大于密度适用范围大于1.10 g/cm1.10 g/cm3 3;采采用用密密度度减减轻轻剂剂钻钻井井液液钻钻井井技技术术,密密度度适适用用范范围围大大于于0.9 g/cm0.9 g/cm3 3。6.泥泥浆浆帽帽钻钻井井(Mudcap(Mudcap Drilling)Drilling)。国国外外称称之之为为浮浮动
13、动泥泥浆浆钻钻井井,用用于于钻钻地地层层较较深深的的高高压压裂裂缝缝层层或或高高含含硫硫化化氢的气层,是另类欠平衡钻井技术。氢的气层,是另类欠平衡钻井技术。欠欠平平衡衡钻钻井井系系列列 大港欠平衡液体欠平衡钻井工艺特点液体欠平衡钻井工艺特点压力较高,产能较高的地层;压力较高,产能较高的地层;液体作为钻井液;液体作为钻井液;专用设备最少;专用设备最少;工艺简单;工艺简单;作业成本比其它作业成本比其它UBDUBD工艺低;工艺低;可使用传统可使用传统MWDMWD。特点 大港欠平衡液体欠平衡钻井现场液体欠平衡钻井现场 大港欠平衡气基循环介质欠平衡钻井工艺特点气基循环介质欠平衡钻井工艺特点适用于低压或枯
14、竭地层;适用于低压或枯竭地层;气体、雾化、泡沫、充气液作为循环介质;气体、雾化、泡沫、充气液作为循环介质;专用设备多;专用设备多;需要专门的软件;需要专门的软件;需要使用需要使用EMWDEMWD、空气马达;、空气马达;作业成本比液体欠平衡钻井工艺贵。作业成本比液体欠平衡钻井工艺贵。大港欠平衡空气、雾化、泡沫钻井现场空气、雾化、泡沫钻井现场陕陕242242天然气天然气钻井现场钻井现场 大港欠平衡四、欠平衡钻井技术与四、欠平衡钻井技术与常规井控技术对比常规井控技术对比 大港欠平衡常规井控技术分级 大港欠平衡常规钻井井控作法:常规钻井井控作法:8通过调高钻井液密度,通过调高钻井液密度,防止防止 地层
15、流体流入井内,地层流体流入井内,从而从而避免井涌避免井涌 的发生。的发生。88有地层流体流入井内时,有地层流体流入井内时,停止钻进。停止钻进。88有钻井液漏失时,有钻井液漏失时,停止钻进。停止钻进。88 有地层流体流入井内时,有地层流体流入井内时,钻具不可以离开井底。钻具不可以离开井底。88保持井底压力稳定并稍保持井底压力稳定并稍 高于高于地层孔隙压力。地层孔隙压力。88井口防喷器组和节流压井系统是井口防喷器组和节流压井系统是必备的安全设备。必备的安全设备。欠平衡钻井井控作法:欠平衡钻井井控作法:8通过降低有效钻井液密度,通过降低有效钻井液密度,有意识地使地层流体有意识地使地层流体流入井内。流
16、入井内。88有地层流体流入井内时,有地层流体流入井内时,继续钻进。继续钻进。88有钻井液漏失时,有钻井液漏失时,继续钻进。继续钻进。88有地层流体流入井内时,钻具有地层流体流入井内时,钻具可以离开井底。可以离开井底。88保持井底压力保持井底压力低于低于地层孔隙压力。地层孔隙压力。井口防喷器组和节流压井系统是井口防喷器组和节流压井系统是常用的控制设备。常用的控制设备。88 大港欠平衡欠平衡钻井技术的本质欠平衡钻井技术的本质 通俗称欠平衡钻井技术为通俗称欠平衡钻井技术为“边喷边喷边钻边钻”,关键是在钻井过程使地层流,关键是在钻井过程使地层流体连续进入井筒,因此体连续进入井筒,因此:欠平衡钻井技术的
17、实质就是欠平衡钻井技术的实质就是二次井控技术二次井控技术这就是欠平衡钻井技术风险所在这就是欠平衡钻井技术风险所在 大港欠平衡五五.欠压值及其控制欠压值及其控制 大港欠平衡1.1.影响欠平衡钻井的压力分析影响欠平衡钻井的压力分析 大港欠平衡钻井液静液柱压力(钻井液静液柱压力(Pm)环空压耗(环空压耗(Par)欠压值(欠压值(Pu)井口回压(井口回压(Pbp)地层压力(地层压力(Pp)大港欠平衡2.2.欠平衡钻井过程井内欠平衡钻井过程井内压力关系分析压力关系分析 大港欠平衡欠平衡钻进开始时井筒内环空欠平衡钻进开始时井筒内环空压力关系压力关系 Pu Pp(Pm Par)式中:式中:Pu设计欠压值,设
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- 平衡 钻井 技术 介绍
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