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欠平衡钻井技术研究与应用解读

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充气钻井液进行欠平衡钻井,还很少涉及到,或者还没有深入地涉及到,所以需扩大研究内容。

2、进行欠平衡钻井数值模拟研究

欠平衡钻井是一项技术性强、风险性大、施工难度高的系统工程,为确保施工安全,达到预期的欠平衡钻井的效果,做到有预见性和科学性,在欠平衡钻井中应开展数值模拟研究,在研究中需建立精细的多个数学模型进行欠平衡钻井数值模拟,以此优化各项钻井参数,为欠平衡钻井设计和施工提供科学依据。

3、扩大欠平衡钻井的适用范围

国外欠平衡钻井主要用于钻水平井,而国内目前用欠平衡技术钻的井多数是直井,为了进一步增大欠平衡钻井的效益,国内应扩大欠平衡钻井技术的应用研究,使其不仅适用于直井,也适用于水平井和定向井。

4、重视欠平衡钻井技术的选择和正确的设计

国外在欠平衡钻井技术的应用中,重视欠平衡钻井技术的选择和正确的设计,这也是欠平衡钻井成败的关键,这点也值得我们重视。

5、增大欠平衡钻井井数,以提高欠平衡钻井的规模效益

国内虽然利用欠平衡钻井技术钻了一定数量的井,但与国外,特别是加拿大和美国的欠平衡钻井数相比,差距甚大,所以应增大欠平衡钻井井数,以提高欠平衡钻井的规模效益。

6、研究欠平衡完井方法

欠平衡完井,是欠平衡钻井的延伸,如欠平衡钻井后不能进行欠平衡完井,那么,欠平衡钻井就失云了应有的作用。这方面的技术,国内虽然有一些简单的完井方法,但非常欠缺,急需研究提高。

7、加强国内欠平衡钻井设备系列配套的研制

随着欠平衡钻井技术的发展,开发出了一些较先进的欠平衡钻井地面设备,如旋转防喷器(额定的动密封压力已达17.5MPa)、闭式四相分离处理系统等,这为安全、有效地欠平衡钻井提供了必要条件,有些设备国内有些油田已引进。而国内也早在1980年代就开始进行研制旋转防喷器和钻井液/气体分离器,但这些设备在某些设计结构上及技术指标上,与国外相比,还有一些差距,因此,还

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需在吸收国外设备先进技术的基础上,加强国内的研制工作,使其系列配套,满足欠平衡钻井的需要。

8、加强电磁随钻测量工具和空气马达的研究

在使用可压缩性气体或充气钻井液的钻井中,应用常规的脉冲随钻测量工具和泥浆马达受到限制。虽然国外在这方面作了研究改进,发展了电磁随钻测量工具和空气马达,但电磁测量工具受一定深度的限制,空气马达在使用寿命上还存在一定问题,在这些方面,国内可作一些探索性的研究。

9、进行欠平衡连续油管钻井技术的研究

欠平衡连续油管钻井技术与常规钻井技术相比,具有钻井效率高,在整个作业过程中因不连接钻杆,可始终保持负压条件,能有效地减少地层损害,钻井安全可靠等优点,由于这些优点,适合其它欠平衡钻井方法不适合的高压和含H2S地层的钻井。国外已大力发展,而我们国内还未涉及,对此,国内应对该项技术进行一些理论上的探索和研究,大力发展利用欠平衡连续油管钻井技术进行老井加深、老井侧钻、小井眼钻井、浅气层及低压油气藏的钻井技术,以提高这些井的钻井效率、降低钻井成本、提高油气采收率。

10、加强欠平衡钻井人员的操作技术及井控技术的培训

由于欠平衡钻井的特殊性,欠平衡钻井不同于常规钻井,要使欠平衡钻井获得成功,除了正确的钻井设计和先进的设备外,还需要有技术熟练素质较高的作业人员,因此,国外重视钻井人员的操作技术及井控技术的培训,这点值得我们重视。

11、加强适合于欠平衡钻井的低密度,不可压缩的空心玻璃球钻井液技术的研究。

在欠平衡钻井中,为了克服密度充气钻井液的缺陷,国外发展了低密度,不可压缩的空心玻璃球钻井液,该钻井液能解决充气钻井液遇到的大多数问题,又能保持欠平衡钻井的优点,能大幅度降低欠平衡钻井成本,为此,建议国内研究应用该项技术[7]。

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4.2国内应用欠平衡钻井技术应注意的问题 4.2.1地层是否适用欠平衡钻井

不是所有的储层都适合欠平衡钻井,经验表明,只有为适合的地区精心制定欠平衡钻井计划,才能获得显著的技术绎济效益,与设计合理的常规过平衡钻井相比,设计与施工不当的欠平衡钻井往往反而增加作业费用,加重地层伤害,降低油井产量。要想获得最佳效果,存设计欠平衡钻井之前,必须首先了解储层一些相关特性参数,如地层的压力、渗透率、孔隙度以及孔喉分布尺寸、地层流体物性等参数,然后在室内引进欠平衡钻井评价实验,分析欠平衡钻井可能造成的伤害种类及程度,并以此作为筛选欠平衡钻井是台合理的重要依据。

4.2.2选择合理的钻井液

在欠平衡钻井作业中,要始终维持欠平衡压力状态是很困难的,有时甚至是不可能的。因为有许多因素可能导致欠平衡状态的丧失。而在欠平衡钻井中,又没有滤饼充当防止伤害性流体和固相颗粒侵入地层的屏障。因此,如果欠平衡状态时不时地遭到破坏,即使是短时间遭到破坏,伤害性流体及其中的固相颗粒也会非常迅速地侵入地层,由此可能造成严重的地层伤害。所以,我们一方面要尽可能维持欠平衡状态,另一方面,钻井液的选择对欠平衡钻井的成败也很重要。

设计欠平衡钻井液时所考虑的因素之一就是同地层流体的相容性。欠平衡钻井中存在的潜在问题包括产出水或循环水同产出油或循环油发生紊流混合,形成极稠的稳定乳状液。这种高粘乳状液将增加泵送钻井液的泵压,使欠平衡状态难以维持,并使气体难以在地面分离,使固控问题变得更加复杂。另一问题是不相容的产出地层水和水基钻井液滤液混合,生成结垢或沉淀物;或者产出油与油基钻井液混合,形成沥青沉积物,还有就是形成气油乳状液或泡沫。

设计欠平衡钻井的基液时所要考虑的第二个因素是产出地层水引起的稀释问题。在任何欠平衡钻井作业中,循环流体可能被地层产出的流体迅速稀释。如有地层水产出,水基钻井液体系也可能受到污染。许多泡沫基体系对油和地层盐水的接触及稀释有不良反应。

腐蚀是需要考虑的第三个因素。如果用空气或氮气来建立欠平衡压力状态,那么盐水(产自地层或用作循环流体)与循环系统中的微量氧接触时,就具有极强

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的腐蚀性。如果地层产出气中含有H2s,这一腐蚀问题就会变得史加严重。需要使用腐蚀抑制剂来防止钻柱、连续软管和井下装置过早失效,应详细分析游离气、溶解气以及地层中可能产出的地层气,以评价它们的口可燃性和腐蚀性。粘度是需要考虑的第四个因素。如果欠平衡状态丧失,基液的固有粘度会明显减缓它向地层的侵入。

自发的逆流吸入是需要考虑的第五个因素。在欠平衡压力状态下钻低渗、亲水、地下残余水饱和度可能异常低的气藏时,即使仔存连续的欠平衡压力梯度,毛细管压力效应也会导致水基钻井液滤液逆流吸入近井地带,而且这种逆流吸入具有潜存的伤害性。只有存钻井过程中完全杜绝液体介质(直接用气体钻井),或者在欠平衡钻井作业中选择非润湿性流体作为基液,一般才能避免这一问题的发生。总之,存选择基液时,应综合考虑储层、流体、作业和经济因素。

4.2.3安全问题

欠平衡钻井不同于常规钻井,主要就在于在钻进过程中,地层流体,甚至有害气体,如H2S等进入井筒,可能造成井下着火爆炸或在地面引起事故,造成生命财产伤害。欠平衡钻井对井控也提出了特殊的要求,因此,人们总是担心钻井的安伞性问题。要防止欠平衡钻井意外事故的发生,首先对地层要有较为完善而准确的了解,精心进行欠平衡钻井的优化设计,钻前进行欠平衡钻井数值模拟或仿真,可以及时发现问题或隐忠。这一点对欠平衡钻井尤为重要。第二,强化施工组织管理,精心安排,定岗定责;其次注意欠平衡钻井过程的监测与预报工作,尤其地层压力的预测,因为地层压力是决定是否欠平衡,欠多少的最重要因素之一,因此,随钻地层压力预测是十分必要的。另外,做好可能发生事故的防范措施。按这样进行欠平衡钻井,安全应该具有保障[8]。

第5章 结 论

通过查文献和资料,我对欠平衡钻井技术有了更深刻的认识和了解,对国内欠平衡技术发展的现状和面临的问题有了充分的了解,也学习了胜利油田已在欠

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平衡技术上取得成绩,当然欠平衡技术在我国的发展具有广阔的市场但同时也存在难题。

1.欠平衡技术是一项新兴的钻进技术,比常规钻井具有更显著的技术优势,在我国存在很大的发展机遇。

2.在进行欠平衡钻井前,必须对油气藏进行严格筛选,选择适应于欠平衡钻井技术充分发挥的油气藏。

3.衡钻井在特殊油气藏的开发过程中能减少对油气层的伤害、有效保护油气层、提高油气井的产量、实时发现地质异常情况、及时评价低压低油气层,有效控制漏失、减少和避免压差卡钻等井下复杂情况的发生、提高机械钻速、延长钻头使用寿命、缩短钻井周期、降低钻井成本等优点。

4.虽已进行了一批欠平衡钻井攻关试验,取得了一定的成绩,但其关键技术及主要设备均是从国外引进的,庞大的资金投入增加了钻井成本,也是制约我国欠平衡钻井技术进一步拓展其应用空间的一大障碍。另外石油公司对欠平衡钻井的优势认识不够、有些应用具有一定的盲目性;没有建立一支长期稳定的欠平衡钻井综合技术基础理论研究队伍和一套完善的欠平衡钻井作业标准及相应的管理规章制度等等。

5.胜利油田自1997年开始对欠平衡钻井技术研究应用以来,在很多井的实际施工过程中起到了很好的效果,尤其微泡钻井液技术的应用解决了很多欠平衡井易漏地层发生复杂情况的难题,有效的保护了油气层。

6.我国欠平衡钻井的研究方向必须明确,可在欠平衡钻井数值模拟、欠平衡钻井的适用范围、欠平衡钻井技术的选择和正确的设计、欠平衡钻井井数、欠平衡完井方法、欠平衡连续油管钻井技术等方面入手研究,加强国内欠平衡钻井设备系列配套的研制,加强电磁随钻测量工具和空气马达的研究,加强欠平衡钻井人员的操作技术及井控技术的培训,加强适合于欠平衡钻井的低密度,不可压缩的空心玻璃球钻井液技术的研究。

7.我国在欠平衡钻井如何选择适合底层、如何选择合适的钻井液以及施工安全等问题需要克服。

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欠平衡钻井技术研究与应用解读

充气钻井液进行欠平衡钻井,还很少涉及到,或者还没有深入地涉及到,所以需扩大研究内容。2、进行欠平衡钻井数值模拟研究欠平衡钻井是一项技术性强、风险性大、施工难度高的系统工程,为确保施工安全,达到预期的欠平衡钻井的效果,做到有预见性和科学性,在欠平衡钻井中应开展数值模拟研究,在研究中需建立精细的多个数学模型进行欠平衡钻井数值模拟,以此优化各项钻井参
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