欠平衡钻井技术ppt课件.pptx

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1、《油气井工程设计与应用》DesignandApplicationofOilandGasWellEngineering主讲：刘瑞文第十一章欠平衡压力钻井一、欠平衡压力钻井的概念在井底有效压力低于地层压力的条件下进行钻井作业。在井下，允许地层流体进入井内；在井口，利用专门的井控装置对循环出井的流体进行控制和处理。这样可及时发现和有效保护油气层，同时可显著提高钻进速度。技术关键：1）地层孔隙压力和坍塌压力的准确预测2）钻井液类型选择和密度等性能的控制3）井口压力的控制及循环出井的流体的处理4）起下钻过程的欠平衡5）井底有效压力的计算与监测6）井壁稳定7）

2、完井常规钻井：液柱压力>地层压力在井底形成一个正压差钻井液侵入地层对油层造成污染油气层液柱压力<地层压力井钻力压衡平欠油气层泵入钻井液在井底形成负压差，不仅可以有效地防止钻井液侵入地层，而且允许产层流体（石油和天然气）流入井眼，在井口有效控制下循环到地面。极大地减轻钻井过程中钻井液对油气层的污染，对于提高低渗透储层、潜山灰岩裂缝性油藏的产能以及探井的勘探成功率具有十分重要的意义。二、欠平衡钻井的优越性1、防止地层伤害、提高油井产能欠平衡钻井可防止常规钻井造成的地层损害，常规钻井造成地层损害的原因主要有以下几个方面：（1）钻井液滤失速度高，造成地层细

3、颗粒和粘土颗粒的运移；（2）钻井液中加入的固相或钻井中产生的固相侵入地层；（3）存在可能发生钻井液严重侵入的高渗层；（4）地层对侵入的水相、油相敏感，导致钻井液滤液留在地层中，影响了近井眼地区的渗透率，产生永久性产能下降；（5）侵入液与产层或地层液发生不利反应（如粘土膨胀、化学吸附、润湿性改变、乳化沉淀、结垢等）。2、良好的产层显示欠平衡作业中由于钻井液循环压力低于地层压力，钻井过程中地层流体会进入井眼。在井口可以检测产出液，可以提供良好的产层显示；二、欠平衡钻井的优越性3、减轻工程复杂、提高机械钻速（1）提高了防喷能力，防止井喷失控;（2）降低了

4、液柱压力，减轻井漏和压差卡钻；（3）消除压持效应，有利于提高机械钻速。二、欠平衡钻井的优越性三、适合欠平衡钻井的地层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适用于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系数不同的多套储层三、适合欠平衡钻井的地层不适用于四、欠平衡钻井技术、负压差设计与控制目前采用欠平衡压力钻井技术2）低压欠平衡钻井：干空气钻井、氮气钻井、天然气钻井、雾钻井泡沫钻井、充气钻井1）控流钻井技术：使用常规钻井液（水基钻井液）进行欠平衡钻井：Flowdrilli

5、ng在地层压力系数小于1.05的地层采用充气(氮气）欠平衡钻井技术欠平衡钻井两种主要的技术在地层压力系数大于1.05的地层采用常规钻井液施工的控流欠平衡钻井技术Flowdrilling负压差的确定涉及多个因素，主要包括地面设备的分离能力、井口装置的承压能力、井壁稳定、气液两相流的不稳定性、速敏、应力敏感性以及地层压力的不确定性等；五、负压差设计从理论上说，井眼压力应大于地层坍塌压力，且小于地层孔隙压力，这界定了欠平衡压差的范围。根据经验：液体欠平衡钻井欠平衡压差一般取0.7MPa～1.4Mpa充气钻井欠平衡压差一般取1.7MPa～3.5MPa对于高

6、渗高产地层，欠平衡压差要设计得小一些，而对于低渗低产地层，欠平衡压差可以设计得高一些。六、钻井液循环压力的计算这是一个复杂的课题，涉及到多相流的理论，国内外多采用多相流数值模拟的方法进行求解。美国莫尔工程公司Mutelite水力设计软件，可进行欠平衡压力钻井环空多相流设计、计算。研究动态的欠平衡钻井多相流水力设计软件，在该软件中，考虑了油气产量对环空循环压力的影响。Flowdrilling欠平衡钻井：通过调节钻井液密度和节流回压控制井底压力；充气(氮气）欠平衡钻井：依据多相流数值模拟或多相流水力计算结果,通过调节液体和气体流量控制井底压力。七、欠平

7、衡钻井负压差和井口压力控制方法1）正常压力储层：V孔=1.05~1.202）高压储层：V孔>1.20通过降低钻井液密度，使循环系统的压力低于正钻地层的孔隙压力，井底处于欠平衡状态。Flowdrilling欠平衡钻井七、欠平衡钻井负压差和井口压力控制方法3）低压储层V孔<1.05国外普遍采用低压欠平衡钻井技术来开发低压油藏低压欠平衡钻井充气钻井是低压欠平衡钻井主要的工作方式立管混气装置空压机膜氮系统增压机流量计控制阀泥浆泵舌型阀节流管汇液气分离器脱油装置火炬N2井底泥浆N2空气井口四通振动筛排气管线循环罐三通第三部分混气装置及两相流循环系统第一部分

8、现场制氮充气系统第四部分井口装置及两相流循环系统第二部分钻井液地面循环系统气体注入方式气相和液相在立管内混合,MWD的使用