淺談欠平衡鉆井的優(yōu)缺點及其井控技術特點

摘要：本文從欠平衡鉆井的定義出發(fā)，詳細介紹了欠平衡鉆井的優(yōu)缺點及其井控技術的特點。欠平衡鉆井對開發(fā)低壓低滲透儲層和開發(fā)后期壓力枯竭儲層，以及不同壓力體系的儲層都具有不同的優(yōu)勢和特點。

關鍵詞：欠平衡鉆井 ?優(yōu)缺點 ?井控技術特點

一、概述

欠平衡鉆井是在鉆井過程中井筒流體有效壓力低于地層壓力，允許地層流體進入井筒，有控制地循環(huán)至地面裝置的鉆井技術。早在20世紀五六十年代，為了防止井漏和提高鉆速，人們就提出并應用了欠平衡鉆井技術，但由于安全方面的考慮，未能引起人們的重視，其發(fā)展也相應滯后。但在90年代以來，欠平衡鉆井又受到了人們的高度重視，國內(nèi)外都在大力研究和應用這項技術。目前，欠平衡鉆井已經(jīng)取得了一些成功的經(jīng)驗，在國內(nèi)外都有很好的效果，取得了顯著的經(jīng)濟效益。

井底負壓差值的獲取是欠平衡鉆井實現(xiàn)的關鍵，根據(jù)實現(xiàn)井筒壓差值所采用的循環(huán)介質(zhì)類型，通常將欠平衡鉆井主要包括：空氣和天然氣鉆井、邊噴邊鉆鉆井、霧化鉆井、泡沫鉆井、氮氣鉆井等。施工時通過旋轉防噴器（或旋轉控制頭）和節(jié)流管匯控制井底壓力，允許地層流體進入井內(nèi)，在井口回壓超過一定值時，采用常規(guī)井控技術來控制井底壓力以防止井噴。

二、欠平衡鉆井的優(yōu)缺點

欠平衡鉆井是指在鉆井過程中鉆井液循環(huán)時的動態(tài)井底壓力低于地層壓力，在鉆開油氣層的同時允許地層流體進入井內(nèi)，實現(xiàn)邊鉆邊流，并且在地面實現(xiàn)對井眼壓力的有效控制，將進入井內(nèi)的溢流物循環(huán)到地面上來的鉆井方法。由于欠平衡鉆井過程中要保持井筒的負壓差存在，因此欠平衡鉆井對開發(fā)低壓低滲透儲層和開發(fā)后期壓力枯竭儲層，以及不同壓力體系的儲層都具有以下優(yōu)勢和特點：

1.欠平衡鉆井的優(yōu)點

（1）有利于早期發(fā)現(xiàn)油氣層

過平衡鉆井對產(chǎn)層造成的傷害很可能使預期本應該出現(xiàn)的油氣顯示沒有出現(xiàn)，從而影響了油氣的勘探和開發(fā)。在鉆井過程中使井內(nèi)鉆井液柱壓力低于地層壓力，也就是存在這個負壓差，允許地層流體及時進入井筒內(nèi)，這就有利于早期發(fā)現(xiàn)油氣層，尤其是發(fā)現(xiàn)低壓低滲透油氣層。

（2）有利于油氣層保護，防止儲集層污染，提高采收率

欠平衡鉆井有利于油氣層保護，同時能夠防止儲集層污染，提高油氣采收率，對于低壓低滲透油氣層這一優(yōu)勢更為突出。過平衡鉆井不可避免地會造成有害固相和液相的侵入傷害儲集層，這種傷害將永久地降低油井的產(chǎn)能。

（3）防止和減少壓差卡鉆及井漏

壓差粘附卡鉆是由正壓差引起，因此在易壓差粘附卡鉆井段、地區(qū)，欠平衡鉆井技術可防止壓差粘附卡鉆，同時對于易發(fā)生井漏井段可使用欠平衡鉆井技術。在常規(guī)過平衡鉆井中，井漏問題會經(jīng)常發(fā)生，尤其在易漏井段更為嚴重。井漏的發(fā)生將大大增加鉆井成本，完井周期，還可能因為井漏引起井下復雜情況增加相關費用。

（4）有利于提高機械鉆速

欠平衡鉆井負壓差值使被鉆巖石更易破碎，有助于消除壓持效應，保證井底的清潔，能大幅度提高機械鉆速，縮短鉆井周期，降低鉆井綜合成本。

2.欠平衡鉆井的缺點

欠平衡鉆井與常規(guī)鉆井相比，需要更大的井場面積，更多的鉆井設備，那么相應的成本就更高。欠平衡鉆井完井時若采用強行起下鉆設備起下鉆柱，這也導致了鉆井成本增加。欠平衡鉆井經(jīng)常采用注氮方式進行鉆井時，特別是在邊遠地區(qū)采用現(xiàn)場制作氮設備制作氮時，制氮設備的租金較高。欠平衡鉆井容易容易造成地層損害，在欠平衡鉆井過程中，由于井筒內(nèi)鉆井液柱壓力低于地層壓力，所以在巖石表面無法形成泥餅，一旦在鉆井和完井作業(yè)期間不能保持連續(xù)的欠平衡狀態(tài)，無泥餅的井壁無法阻止液相和固相對地層的侵人，造成對儲層更大的污染。欠平衡鉆井容易存在還有很多不安全隱患，例如：欠平衡鉆井容易井噴、井塌、井下爆炸或鉆具腐蝕。

三、欠平衡鉆井井控技術特點

欠平衡鉆井是一項高風險的鉆井活動，在常規(guī)鉆井中是控制地層流體進入井筒，而欠平衡鉆井則是允許地層流體進入井筒。所以在欠平衡鉆井中對進入井筒的流體在井口及地面進行有效控制是極其重要的問題。

常規(guī)鉆井施工中要進行兩次井控，第一次是調(diào)整鉆井液的密度， 控制鉆井液的靜液柱壓力， 使其保持大于地層壓力的狀態(tài)。由于地層壓力難以確切掌握， 為了應對異常情況的發(fā)生成， 常常要進行二次井控。然而，由于欠平衡鉆井是邊噴邊鉆，井底處于欠平衡狀態(tài)，所以欠平衡壓力鉆井至少要做好兩手準備來控制地層流體。第一，將井口最上端的旋轉防噴器或旋轉控制頭用做旋轉分流器，以便有效地控制地層流體的產(chǎn)出量。第二，在旋轉防噴器出故障時，利用常規(guī)防噴器及節(jié)流壓井防噴管匯等井控設備來實現(xiàn)對井口和地層的有效控制或壓井作業(yè)。

因此，欠平衡鉆井井控要遵循以下原則：在鉆進過程中要保證地層流體的流動狀態(tài);當井發(fā)生輕微的循環(huán)漏失時要繼續(xù)保持鉆進;在循環(huán)過程中要保持鉆井液循環(huán)池液面恒定。對于液相欠平衡鉆井，井底壓力控制是通過調(diào)節(jié)鉆井液密度和節(jié)流回壓控制來實現(xiàn)的;而對于充氣欠平衡鉆井，由于環(huán)空流體循環(huán)系統(tǒng)屬于多相流，這就需要根據(jù)多相流數(shù)值模擬或多相流水力計算結果，通過調(diào)節(jié)液體和氣體的流量來實現(xiàn)井底壓力的控制。

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作者簡介：

楊海燕，1982年生。2009年畢業(yè)于西南石油大學油氣井工程專業(yè)，現(xiàn)任鉆井一公司井控培訓中心井控教師。