欠平衡钻井及其井控中的动态效应

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1、维普资讯http://www.cqvip.com乏钧勋糟，钮90一【T巨乙7一烈主I、引言在近几年许多油田为解决开发中的问题已较多地使用欠平衡钻井(UBD)技术。应用欠平衡钻井其优点在于减少对地层的损害，避免循环漏失，把压差卡钻的可能性减至最线小程度，提高机械钻速和钻头寿命。在作业的许多阶段都能产生地层损害问题，在钻井及完井作业中有几种可能造成地层损害和渗透性降低的机理。特种物体浸入地层是最主要的原因之一，这主要与过平衡宝钻井作业中的过平衡压力有关。因此，考虑宝到固相及液相的侵入，采用欠平衡钻井可以星最

2、大程度地减小对地层的损害。欠平衡条件应在整个钻井及完井作业的任何时刻加以保圈1影响有效欠平衡压力的各种因素证。钻井作业中的出液可以表示这口井在某井眼：点或某层段是欠平衡的，但它不能保证整个(1)设备失敢；裸眼井段是处于欠平衡状态。(2)园连接钻具而中断供气；有许多因素影响油藏压力与井底压力之(3)园起下钻把井压死；(4)钻井及起下钻；间的有效压差。图1给出了几种可能会导致(5)垒液拄用于MWD测量；不理想条件的因素。假定其它参数恒定，(6)地层最初瞬时产出；UBD作业中的压力波动是造成井下实际压力(7)

3、固有的非稳定巍动系统；不稳定性的唯一的最重要因素。(8)多相流动模型不精确。本文首先用一些现场数据描述压力的动油藏及井眼附近：态效应，然后对这一压力系统和产生动态压(1)对油层压力缺乏了解；(2)不同压力系统互层；力的原因进行综合分析并且还要说明如何(3)局部油层压力亏空敢应。使用动态模拟器来模拟动态效应以加深对其物理过程的理解，最后提出减小动态效应的2、欠平衡钻井作业合理措施。：{如果必须由人工来产生欠平衡条件，则{j，ft_维普资讯http://www.cqvip.com10第十六卷1998年第6期

4、注气可采用钻杆或者另一种外加的管柱。图钻井模拟器。2给出了UBD系统的流程图。由于在欠平衡Lq3D作业必须进行合理设计以便在现有作业中地层同时产液，所以UBD成为钻井条件下整个作业过程中达到平衡条件。作业和开焉姆合作业，因此它需要吏完善的计限制包括可能的最大_流体注入速度、井眼清划和工程施工。洁状态、井眼稳定性和在泥浆马达条件下的作业窗1：3。欠平衡作业必须在安全的作业条件下进行，即井的压力对于常规控制参数的变化不能太敏感，如注气速度、流速、井口压力和油层压力的压差。同等重要的是能够预测整个作业所需的注

5、气量、地层产液的体积和速度。开始与停止注气(液)、钻柱的运动和钻杆的上扣与卸扣等作业会中断正常的井眼流动状态，因而导致井暇压力波动。所以针对此种工况必须采取措施以避免由此而产生的过高的井1：3压力和意外的过平衡状态。3、有关动态压力的现场实例以下将用钻井中的井底压力数据描述井图2欠平衡钻井系统的说明的动态压力。第一个例子是在巴西Pararm盆系统中藏体所古维分：地一个UBD作业。1一FR一1一SC井是口直(1)气体(注^气和地层产出气)(2)钻井藏井，13套管下至744m．采用常规钻机打【3)溶解气井，

6、用管柱注泡沫的井段是在754m至【4)地层袖’844m。使用泡沫是为了提高机械钻速。在钻(5)地层水井中对井底压力进行了记录。图3给出了(6)钻J膏860-884m井段的注气速度、泥浆流速、井假定在没有较大钻柱运动条件下流动状底压办的当量循环密度。我们看到井底压力态稳定，井底平均压力将主要由下列因素决在钻一个单根所需时间内未达到稳定状态。定：从图3也可以看出在这一时间内最高的井底·井眼几何尺寸；压力几乎比最低的井底压力高50％。这种压·钻井液及注人气的类型；力变化与时间的关系是由作业时中断流态造·泵速及

7、注气速度；成的，此时进行上扣作业需要中断注气和注·地面控制步骤；液。·注气方法；图4是一口欠平衡油井井底压力与时间·油藏产液速度；的关系曲线。钻井中的井底压力的变化近似·油藏流体类型，特别是气液比率。值为5bar，然而在接单根过程中，井底压力因为UBD作业涉及非线性两相流动系首先降到平均值以下，这是由于失去了摩擦统，需要考虑的参数在设计阶段很多，因而压力降。之后当循环开始时，剧烈地增加到设计通常需要采用专门的模拟器。有一些稳平均值以上。井底压力的这种尖峰型变化在态欠平衡钻井软件工具和一个动态的欠平衡下一

8、个钻杆连接中还要重复。在这种特殊情维普资讯http://www.cqvip.com上面方程中，Ph是静液压力，它是气液密度和气泡系数的函数。气体密度大大依赖于压力和温度。气泡系数决定于气体和液体的流动速度。Pf是摩擦压力损失。P是加速度压力，它由流体加速运动而产生。是井口回压，它决定于地面回压阁的控制、气体和液体速度及地面管汇情况。因此，所有的四项压力都是动态的，并决定于时间和系统的状态。若给系统一个干扰，饲如改变气体或流体流速，所有的四项