9欠平衡钻井.ppt

第九部分低压欠平衡钻井,2,2021/2/6,顿钻井内基本是空（干）井，如自贡、延长顿钻。旋转钻建立循环、正压差（压差约10～15P地）、过平衡（Overbalance。仍发生过井喷着火，特别是伤害储层。欠平衡钻井为了解放油气层，提出“压而不死，活而不喷”，尤其在“三低（低孔、低渗、低压）产层→平衡、近平衡（Nearbalance与欠平衡（Underbalance。复杂结构井定向井、水平井、分支井低压钻井（平衡、近平衡、欠平衡）。,钻井工艺与平衡钻井的关系,基本概念,3,2021/2/6,基本概念,油气储层压力（预测、实测、随测）井底的井内压力（由P井口和PECD形成）井口压力（开井时为零，关井则形成P井口）当量循环密度计算的压力,,,,,,,,,密度的钻（完）井液形成的静水压力（）密度的钻（完）井液在循环时作用于井底的循环压耗，按地质、油藏、工程诸方面确定施工密度窗口（如大庆为0.9--1.0g/cm3或0.900.94g/cm3等）,4,2021/2/6,全作业保持平衡,现代平衡钻（完）井技术要求在钻进、接单根、换钻头、起下钻、测井、固井完井等全部作业过程中始终（不间断地）保持流体的静水压力略小于目标油气层压力。而按ECD计算的动压力等于（小于）油层压力。如果这种平衡一旦被打破，就会降低效果乃至失效，导致钻井液等侵入而储层损害随即发生，有时还会大于过平衡钻井所造成的损害。,基本概念,5,2021/2/6,国外应用结果表明*提高钻速4至10倍。*提高钻头寿命1倍以上。*提高油井增产3倍以上。,低压欠平衡钻井勘探钻井中技术发展新动向,6,2021/2/6,,（1）常规钻井方法根本打不成的井。漏、喷、塌、卡等事故严重到无法克服的地步。（2）打了井不见油气显示，导致勘探开发失败。（3）打了井产油气太少，导致勘探开发低效。（4）常规钻井方法成本太高，事故多，效率低，钻井困难。,复杂困难的勘探开发形势是该技术的背景,7,2021/2/6,（1）低渗透储层不适合。因主要伤害“液锁”未能消除，再加上水敏性粘土矿物影响。（2）各种低压储层不适合，原生性低压，枯竭性低压。过大的正压差使封堵太深太紧，又因地层能量低使反排无效或低效，过大压差甚至压漏地层。（3）弱胶性储层不适合，浅层环带砂体失稳，后期出砂严重，封堵后无法反排，降压反排引起失稳砂体坍塌。（4）不适于探井，尤其不适于精探井。储层敏感性矿物种类与含量、储层孔喉分布等不详，导致了屏蔽暂堵技术应用的盲目性和低效。影响中途测试、RFT测井、随钻试井的真实性和准确性。（5）带裂缝，溶洞和严重非均质的储层不适合用屏蔽暂堵技术。,技术的产生，发展与转变不适合屏蔽暂堵技术保护的储层,8,2021/2/6,酸敏、碱敏、水敏、盐敏、速敏侵入液相伤害润湿性与界面张力流体不配伍产生有机垢、无机垢注水泥伤害正压差伤害重压井液伤害储层漏失伤害微胶粒伤害（布郎吸附）表面捕获（微粒截流、静电吸引、重力沉降等）侵入固相伤害纤维状颗粒与长链聚合物（多点吸附胶凝层）孔喉筛分作用堵塞（架桥、填充）铁锈及腐蚀产物的堵塞油气水相对含量变化引起相对渗透率变化流体压力变化（泡点及饱和气析出，反凝析液滴等）流体温度变化（原油粘温特性、腊结晶、化学反应速度、气体影响）柔性物喉锁（气泡、油滴、水滴、乳化液滴等）环境变化伤害开发过程中有机垢和无机垢地层出砂影响围岩应力变化与应力敏感性长期注水的细菌伤害页岩长期吸水的水化问题,主要的储层伤害,,,,,9,2021/2/6,特殊工作液（良性、配伍、无固相）常规钻井液改造的屏蔽暂堵技术发气型低密度泥浆轻固相颗粒泥浆空气泥浆充气钻井氮气泥浆氮气油基泥浆平衡压力的气基流体改造的屏蔽暂堵充气钻井液氮气泡沫泡沫钻井化学发气泡沫低压钻井技术循环使用泡沫改造的屏蔽暂堵钻井液气体钻井（空气、氮气、天然气、混合气）欠平衡的气基流体雾化钻井与不稳定泡沫钻井欠平衡的泡沫钻井常规泥浆欠平衡钻井欠平衡的水基流体重泥浆欠平衡钻井天然气井欠平衡钻井,保护储集层的钻井技术,,,,,10,2021/2/6,低压钻井发展动力低压钻井发展的最初推动力,经济效益（32）低压71克服困难（28）严重页岩水化21压差卡钻8浅层气开发17稠油开发10枯竭油气藏11最初发定向井与水平井20展动力非常规应用（25）特殊区域（沙漠，高山，极地等）16大井眼与矿山竖井13地热井13探井钻井24储层保护37勘探与开发（15）储层评价21增产改造18,11,2021/2/6,提高勘探精度与成功率，努力发现新油气层防止油气层伤害，保证油藏描述与开发效益中，后期老油气田改造挖潜勘探与开发勘探开发低压，低渗，低产能油气资源（应占70）非常规油气资源开发（稠油，天然沥青，致密气，煤层气等）复杂地质，地表条件下的中小型油气田勘探开发第二次发展动力提高经济效益，降低油气开发成本克服具体钻井困难（合占30）,,低压钻井发展动力低压钻井发展的第二推动力,,,,,,,,,,12,2021/2/6,非常规液柱压力（低压）非常规液体（气液两相，泡沫等）非常规压力控制关系（平衡，非平衡）非常规轨迹（水平井，超长分枝水平井，导向水平井，侧钻小井眼）克服了“钻进中不允许喷，漏，塌”的观念，创造了边喷边钻，边漏边钻，边塌边钻的方法，用边喷边钻来保护储层，提高勘探精度。,低压欠平衡,13,2021/2/6,限用条件,地质条件（尤其是油气藏条件）清楚，没有不确定性因素，不存在造成空井或失掉循环的严重漏失层等复杂地层；油气水层位置与压力已知（或基本掌握）；不含硫化氢等毒性气体（牢记河北晋县赵井、四川罗家寨井11.28等重大事故教训）；在HSE标准、装备（尤其是井控装置）、队伍、素质、应急措施等方面具备条件者。,14,2021/2/6,安全措施,1.管柱中按需装有回压凡尔、单向阀、井下闸门等。2.强化的防喷器组（旋转防喷器及双闸板防喷器），加高的井架底座（如大庆要求高7m）。3.井口两级分流系统，必要时有全套井控系统，至少有节流管汇、油气水分离器、点火装置；在井口进行动态压力控制。4.在负压值的计算上要以井底点为计算点，最后用相态稳定模型进行循环时动态条件的负压值计算。5.有压力预测、监测、（开环、闭环）随测技术及理论，配有井下传感器等组成的随钻监测信息系统（如大庆研发了井底压力采集系统）。6.必要时配备注氮气形成井底负压的应急技术。,15,2021/2/6,16,2021/2/6,欠平衡钻井循环流程,17,2021/2/6,（1）能够安全，顺利地完成油气层井段钻井，完井作业。（2）具有良好的保护油气层的能力。（3）能够适应深井和长水平井段水平井。（4）能够适应高渗，特高渗裂缝性储层。克服“负压差置换性漏失”。（5）能够对付复杂的多压力体系。（6）能够有效的克服井壁失稳。（7）能够提供及时的，准确的动态试井。（8）设备简化，便于使用，降低成本。（9）低压钻井与水平井相结合。（10）更好的经济效益与更宽的应用范围。（11）低压欠平衡钻井配套的完井技术。（12）配套的气体流体测井，地质录井及增产改造技术。,低压欠平衡钻井中有待继续发展的技术重点,18,2021/2/6,１.先进实例1998年至05年6月已应用40多口井，其中S66井第一口应用于探井；TK412井第一口应用于生产井；TK430井第一口应用于水平井；TK425井第一口采用全过程欠平衡钻进的生产井；S88井第一口实现边漏边钻的欠平衡井；,塔河油田深井碳酸盐岩储层欠平衡钻井,19,2021/2/6,塔河油田深井碳酸盐岩储层欠平衡钻井,下奥陶潜山油藏深约5400m，产能高；风化壳层、溶孔、溶洞、裂缝较发育；地层压力当量密度1.081.12Kg/L；密度安全窗口很小0.020.04Kg/L；常规井70以上发生井漏、恶性井漏。,２.地质难点,20,2021/2/6,塔河油田深井碳酸盐岩储层欠平衡钻井,对设备和井下工具配置的要求多样性；合理设计欠压值难；井底负压值控制难；钻井液、压井液体系选择难；起下钻时发生置换性漏失（只进不出）而压井难；置换性漏失迫使交互发生“井涌压井井漏”并使完井等作业难。,3.技术难点,21,2021/2/6,塔河油田深井碳酸盐岩储层欠平衡钻井,相应的地面设备、井口装置和井下工具多种配置方案；利用旋转防喷器强行有关作业；设计欠压值为0.5MPa（生产井），2.03.0MPa探井；施工开始时，井口加压1.52.5MPa，欠压值约0.5MPa。循环几周后，把套压减至1.02.0MPa，这时井底欠压值约1.0MPa，直到套压为0。调节节流阀并依据正压值控制井底欠压值；运用欠平衡钻井井底压力自动控制系统（中石化、德州所）；使用无固相钻井液（用NaCl调密度）作为欠平衡钻井液，用油田盐水1.14Kg/L为压井液；使用反循环和平推法压井技术；,４.技术对策,22,2021/2/6,欠平衡钻井井底压力采集系统结构,23,2021/2/6,（大庆）测压回放数据曲线,24,2021/2/6,总结,1.现代平衡（包括平衡、近平衡、欠平衡）钻（完）井技术在理论和实际上存在许多难点与空白。在继续发展完善中，不仅用于“三低”还有广泛应用前景，不仅用于生产井也已用于探井（如大庆），不仅用于浅井且已用于深井，不仅用于砂岩油气藏也已用于碳酸盐岩，不仅用于常规油气田也试用于稠油等非常规油气田。2.这是新事物，认真执行HSE法规，既要开拓、逐步拓大应用领域，敢于创新，又要特别注意“禁区”，尤其把安全放在第一位，科学求实谨慎，严格工程管理。3.油气田（层位）有各自特性（个性）要因地制宜，区别对待。压力（压差）是绝对的，平衡是相对的。压差（压力）是关键因素，做好压力预测、监测、随测才能实时监控。,