氣體欠平衡鉆井井壁穩(wěn)定性研究

劉　闖（中石化中原石油工程有限公司鉆井三公司50750隊，河南 濮陽 457004）

氣體欠平衡鉆井井壁穩(wěn)定性研究

劉闖
（中石化中原石油工程有限公司鉆井三公司50750隊，河南 濮陽 457004）

摘要：近幾年氣體欠平衡鉆井技術在國內油氣田的勘探中得到了廣泛的開發(fā)與應用。氣體欠平衡鉆井技術主要是用氣體作為鉆井的流體，并沒有用液柱壓力來支撐平衡地層壓力和井壁。在負壓差的作用之下地層流體流入井內，在這種情況之下才使得井周圍應力的分布，制約氣體欠平衡鉆井技術應用的最大因素主要是井壁穩(wěn)定的問題。近年來對于氣體欠平衡鉆井技術的研究越來越多，和一般的鉆井技術相比較，在提高機械鉆速、保護油氣層等方面氣體欠平衡鉆井技術有著不可替代的優(yōu)勢。

關鍵詞：氣體欠平衡；鉆井；井壁穩(wěn)定

井壁穩(wěn)定問題是氣體欠平衡鉆井技術中難以回避的問題，在之前的施工之中，只能運用坍塌壓力窗口與孔隙壓力來確定鉆井液密度。如果在施工的時候出現(xiàn)了井壁坍塌的問題，則施工將沒有辦法繼續(xù)。

一、氣體欠平衡鉆井技術的現(xiàn)狀以及未來發(fā)展趨勢。

1氣體欠平衡鉆井技術的現(xiàn)狀分析

氣體欠平衡鉆井技術在降低鉆井成本、縮短勘探開發(fā)周期、保護油氣儲層、提高勘探開發(fā)水平等各個方面都有很明顯的優(yōu)勢。在低壓儲層勘探、老油田改造挖潛、難動用儲量開發(fā)等各個方面都有比較獨特的優(yōu)勢。自20世紀80年代開始，氣體欠平衡鉆井技術的成功研制，使這個技術得到了非常充分的應用。使得這個技術得到的廣泛的發(fā)展。在不斷鉆研的過程中使得氣體欠平衡鉆井技術的鉆井技術以及工藝得到了進一步的發(fā)展提高。就現(xiàn)在而言，這項技術已經比較成熟。在很多比較發(fā)達的國家氣體欠平衡鉆井技術已經得到了廣泛的應用，被當成常規(guī)的技術來使用。近幾年國內的氣體欠平衡鉆井技術發(fā)展也很快，氣體欠平衡鉆井技術的使用量在不斷地增加。

2氣體欠平衡鉆井技術的發(fā)展趨勢

氣體欠平衡鉆井技術如今已經形成了比較有效、系統(tǒng)、完備、穩(wěn)定的體系。氣體欠平衡鉆井技術發(fā)展的主要趨勢是：

（1）隨著氣體欠平衡鉆井技術的不斷發(fā)展，泡沫鉆進、霧化鉆井、空氣鉆井等技術將會得到廣泛的應用和推廣。

（2）按壓欠平衡鉆井技術將會得到進一步的發(fā)展。

（3）在氣體欠平衡鉆井技術研究的全過程之中，將作為欠平衡鉆井的主要技術將會的到廣泛的應用。

（4）氣體欠平衡鉆井技術將會得到快速的發(fā)展。

（5）氣體欠平衡鉆井技術得到了LED測量技術的進一步推動。

（6）套管鉆井和欠平衡鉆井技術將會得到進一步的完善。

二、氣體欠平衡鉆井技術的優(yōu)點、缺點

1氣體欠平衡鉆井技術的優(yōu)點

氣體欠平衡鉆井技術能夠快速發(fā)展的主要原因就是：氣體欠平衡鉆井技術可以很好地避免在鉆井的過程中一些復雜問題的產生?？梢越档烷_發(fā)是所需要的成本。在氣體欠平衡鉆井技術的過程中，井內的循環(huán)液體的密度比較低，氣體欠平衡鉆井技術可以避免復雜事故發(fā)生，降低鉆井的成本，提高鉆井的速度。在常規(guī)的氣體欠平衡鉆井技術中鉆井液的密度比較高，可以有效地減輕對地層的傷害，提高油井的產能。在進行鉆井的過程中，井內的壓力要比地層的壓力小，可以充分的暴漏油氣層，保護儲層，有利于增加油井產量和油氣層。實時發(fā)現(xiàn)地質異常情況以及評價油藏。在氣體欠平衡鉆井技術過程中，允許地層的流體流入到井眼當中，有利于達到良好的地層信息得到勘探的目的。還可以降低井漏的風險，節(jié)約鉆井時的成本。

2氣體欠平衡鉆井技術的局限性

氣體欠平衡鉆井技術的主要局限性包括技術上的局限性以及經濟上的局限性

首先在氣體欠平衡鉆井技術我們要考慮的就是安全因素，在任何的工程中都存在一定的安全因素：空氣和可燃氣體混合在一起很容易會發(fā)生爆炸，雖然發(fā)生爆炸的幾率是很小的，但是一旦發(fā)生后果將不堪設想，井下的鉆具很有可能會被炸斷或者會融化。使用氮氣等不可燃的氣體可以避免井下著火的現(xiàn)象，但是會增加鉆井的成本。在氣體欠平衡鉆井技術過程中還會出現(xiàn)定向鉆井的問題，井眼穩(wěn)定的問題，技術經濟上的考慮，以及液體侵入等問題。

三、氣體欠平衡鉆井技術井壁穩(wěn)定性問題

石油鉆井工程中很重要的一個問題就是氣體欠平衡鉆井技術井壁穩(wěn)定性問題，井壁失穩(wěn)的問題如果不能夠得到改善將會造成很嚴重的經濟損失。世界各大石油公司都消耗了很多的物力、人力、財力來解決這個問題。井壁的不穩(wěn)定性主要表現(xiàn)在兩個方面，一個是由于鉆井液壓力太低不能夠有效地支撐井壁圍巖造成的剪切破壞，第二種則是由于井眼內液柱壓力太高而造成張性破裂。影響井壁穩(wěn)定性的因素有很多種，還包括很多的人為因素，天然因素。人為因素主要包括：井眼裸露時間，鉆井液性能、鉆進液的成分鉆柱振動對井壁的沖擊以及鉆井液環(huán)空返速對井壁的沖蝕。天然因素主要包括：原地應力、巖石孔隙性、地層巖石性質、含黏土礦物類型、巖石膠結情況、裂縫發(fā)育程、滲透性等。

結語

井壁穩(wěn)定問題是氣體欠平衡鉆井技術中難以回避的問題，在之前的施工之中，只能運用坍塌壓力窗口與孔隙壓力來確定鉆井液密度。如果在施工的時候出現(xiàn)了井壁坍塌的問題，則施工將沒有辦法繼續(xù)。氣體欠平衡鉆井井壁穩(wěn)定性研究，在近幾年氣體欠平衡鉆井技術在國內油氣田的勘探中得到了廣泛的開發(fā)與應用。確立了井壁巖石的破壞準則和力學參數(shù)，對氣體欠平衡條件下地層出水情況進行分析。井壁失穩(wěn)的問題如果不能夠得到改善將會造成很嚴重的經濟損失。巖石抗拉強度小則會很容易引起井壁失穩(wěn)，井壁穩(wěn)定性很容易受到氣體欠平衡鉆井時流體拖拽力形成流固耦合作用由欠平衡鉆井向過平衡鉆井過渡時井壁所受應力由拉應力逐漸向壓應力過渡，同時流固耦合影響變弱，井壁穩(wěn)定性也變強。流固耦合的作用是不可忽略的。

參考文獻

[1]高德利，李天太.井壁穩(wěn)定性技術研究極其在呼圖壁地區(qū)的應用[J].中國海上油氣，2002，17（03）：23-26.

[2]程遠方.鄧金根.井壁穩(wěn)定預測技術[M].北京：石油工業(yè)出版社，2008.

[3]楊令瑞，鄧虎.氣體鉆井井壁穩(wěn)定分析[J].天然氣工業(yè)，2007：27（02）：49-51.

[4]仵彥卿.巖體水力學基礎（四）──巖體滲流場與應力場耦合的等效連續(xù)介質模型[J].水文地質工程地質，1997.

中圖分類號：TE242

文獻標識碼：A