钻井工程 6 油气井压力控制.ppt

第五章油气井压力控制－井控,,本章主要内容,发生井喷失控的原因井眼与地层压力系统井涌的原因、征兆与检测方法关井方式与关井程序侵入流体性质的判别压井恢复井内压力平衡的方法欠平衡压力钻井,,1957年2月2日，苏联专家帮助中国，所钻探的重庆巴9井，在钻井过程中因井漏起钻，未灌泥浆，发生强烈井喷。井内216m钻具全部冲出，与井架撞击着火，焰高120余米。在苏联专家帮助下采用了空中爆炸灭火法，先后共进行3次爆炸才将大火扑灭。该井是我国解放后第一口天然气井在钻井过程中发生的井喷失控着火井。应该说，从此在我国石油天然气勘探行业引起了对天然气井钻井井喷、井喷失控和着火事故的重视,北海PiperAlpha平台爆炸1988年7月6日，北海PiperAlpha平台爆炸震惊了世界海洋石油界，这是世界海洋石油工业最悲惨的一次事故，造成167人死亡。,陆上严重井喷情况,近10年（1994-2004）我国陆上共发生15口井钻井严重井喷失控（着火）事故;井喷失控后着火的有7口井，占47，除大宛齐105和T705井以油为主外，其余均是气井或以气为主的井，占86；有6口井在起下钻中发现溢流，占40；有7口井在排除溢流压井过程中失控（着火），占47;有2口高含H2S井，占13；钻井严重井喷失控井基本集中在西部油田;,海上空间小人集中，井控技术难度高，如发生火灾爆炸事故，将发生重大群体伤害和溢有污染事故。,发生井喷失控的原因,起钻抽吸，起钻过程中不及时灌泥浆；起完钻后空井时间过长；未及时发现溢流，或发现溢流后处理措施不当；井口未安装防喷器，或承压能力太低；防喷器及管汇安装不符合要求；井身结构设计不合理；对浅气层缺乏足够的认识；地层压力预测不准，泥浆密度偏低；在发生井漏后，没有预防可能发生的井喷；思想麻癖，违章操作。,,井喷后果,1、危害最大，造成人员伤亡和油气井报废；2、带来巨大的经济损失；3、伤害油气层，破坏地下油气资源；4、造成巨大环境污染，特别是海洋污染；5、在国际国内影响很大；6、据统计，井喷失控后又着火的井占30。,一、油气井压力控制的基本概念,一、井眼内的各种压力,1.地层孔隙压力,2.地层破裂压力,3.钻井液静液柱压力,4.环空循环压降,5.井内波动压力,抽吸压力,,激动压力,6、钻井液含岩屑增加的压力值pr,井底有效压力,正常钻进时phephpapr起钻时phephpr-psb下钻时phephprpsg最大井底压力phemaxphprpapsg最小井底压力pheminphpr-psb,安全钻井的压力平衡条件ppphepfphepp，地层流体侵入井眼；phepp，平衡压力钻井；phepf，压裂地层，发生井漏；phepbpf，过平衡压力钻井；phepp，地层流体有控制地进入井眼，欠平衡压力钻井。,,,一、油气井压力控制的基本概念,井控技术主要是及时发现溢流并在保证井底压力略高于地层压力的条件下，有效地排除溢流（即是说，怎样用泥浆柱压力平衡地层压力；当平衡被破坏，又怎样恢复平衡）。包括井控工艺和井控装置技术。溢流井下关系失去平衡，表现为地层压力大于井底压力时，地层流体进入井筒的现象。井涌是井喷的一种轻微表现形式，指井内钻井液涌出喇叭口或转盘面上的情形，是溢流发展到一定程度的表现形式。井喷地层流体（油、气、水）无控制的流入井筒并喷出地面，通常指井内流体喷至转盘面以上一定高度或通过放喷管线放喷的情形。或从高压层无控制的流入低压层的现象。,,二、井控技术的基本内容,1.井控工艺1一次井控在钻井过程中始终保持井底压力略大于地层压力以实现平衡钻井。2二次井控一级井控失败发生溢流、井涌后，对油气井压力的再次控制，包括溢流的发现、关井及用压井的方式重新建立井内压力平衡本章主要内容--常规井控技术3三次控制井喷失控后进行的处理---非常规井控技术,二、井控技术的基本内容,2.井控设备实现对油气井压力控制的手段1以液压防喷器为主的井口装置;2以节流器、压井管线为主的井控管汇；3以钻具回压凡尔为主的钻具内防喷工具;4以监测地层压力为主的仪器;5以起钻自动灌泥浆装置为主的平衡压力设备;6以强行下钻为主的灭火装置.3.井控操作规程及法规4.井控技术培训,三、平衡压力钻井,1、地层－井眼系统的压力平衡关系,,2、优点提高钻速、保护油气层、实现安全钻进。,3、技术关键地层压力的准确预测合理钻井液密度的确定,1.平衡压力钻井,第二节溢流的发现及时发现溢流并迅速控制井口是关键,一、地层流体侵入井内的原因1、钻井液密度低1、地层压力掌握不准，使设计的钻井液密度偏低；2、地层流体（油、气、水）侵入，使钻井液密度降低；2、环空钻井液液柱降低起钻时补灌钻井液不足，或井漏使井内液面降低；3、起钻抽汲在钻井液循环或静止情况下，井底压力大于地层压力，而提钻产生抽汲后则井底压力小于地层压力4、停止循环循环情况下井底压力大于或等于地层压力，停止循环后，则井底压力小于地层压力。,近70的井涌或井喷发生在起钻（或起完钻）过程中。,,二、气侵的特点,,1、气侵的途径与方式岩石孔隙中的气体随钻碎的岩屑进入井内钻井液；气层中的气体由于浓度差通过泥饼向井内扩散；当井底压力小于地层压力时，气层中的气体大量流入或渗入井内。,二、气侵的特点,,2、气侵的特点及危害（1）侵入井内的气体由井底向井口运移时，体积逐渐膨胀，越接近地面，膨胀越快。因此，在地面看起来气侵很严重的钻井液，在井底只有少量气体侵入。（2）气体侵入钻井液后呈分散状态，井底泥浆液柱压力的降低是非常有限的。只要及时有效地除气，就可有效避免井喷。（3）当井底气体形成气柱时，随着气柱的上升（滑脱上升或循环上升），在井口未关闭的情况下，环境压力降低，体积膨胀变大，替代的钻井液量越来越多，使井底压力大大降低，更多的气体将以更快的速度侵入井内，最终导致井喷。4气侵关井后，气体将滑脱上升，在井口积聚。但体积变化并不大。使气体几乎保持原来的井底压力。这个压力与泥浆柱压力叠加作用于整个井筒，容易导致井漏和地下井喷。,三、地层流体侵入的检测－溢流的发现,1、地层流体侵入的征兆（1）钻速（钻时）加快、蹩跳钻、钻进放空；（2）泥浆池液面升高；（3）钻井液返出量增加；（4）钻井液性能发生变化；温度升高；密度降低；泥浆电导率增大或减小；粘度变化。,,1、地层流体侵入的征兆,,（5）循环压力降低地层流体侵入井眼后，使环空钻井液密度降低，钻柱内钻井液液柱压力高于环空液柱压力，在其压差的作用下，使泵压降低，泵速加快。（6）地面油气显示油花增多，油味、天然气味增浓等。（7）大钩负荷增大地层流体侵入钻井液后，钻井液密度降低，浮力减小，悬重增大，泵压减小。（8）起钻时灌不进泥浆或泥浆灌入量少于正常值（9）停止循环后，井口仍有泥浆外溢。,2、地层流体侵入井眼的检测方法,（1）泥浆池液面检测利用泥浆池液面传感器。（2）钻井液返出流量检测利用泥浆出入口流量计。,,,超声波池体积传感器,流量传感器,挡板型出口流量传感器,超声波测量计,,（3）声波检测,,根据声波在液体、气体和气液两相流中传播速度的不同检测气侵的程度。声波在水中的传播速度为1500m/s，在空气中的传播速度为340m/s，在气液两相流中的传播速度可以低于每秒几十米。,第三节地层流体侵入控制----关井与压井,1、阻止地层流体继续侵入井眼关井2、用具有合适密度的钻井液将受污染的钻井液循环出井眼，重新建立地层与井眼系统的压力平衡压井。,,控制溢流主要包括两个步骤,关井利用井口防喷器将井口关闭，井口防喷器产生的回压与环空泥浆液柱压力之和平衡地层压力，阻止地层流体的继续侵入。,井口防喷器组合,,第三节地层流体的侵入控制,一关井方式及选择,,1、硬关井（hardshut-in发生溢流后，在节流阀关闭的情况下关闭防喷器。优点关井程序简单，时间短，地层流体侵入量少。,二、关井现代井控技术要求，在钻进、起下钻等作业中，一旦发现地层流体进入井筒，就应迅速关井，并且准确记录立管压力、套压和钻井液增量。这三个基本参数是实施现代井控技术不可缺少的数据。,适用于井涌速度不高、井口装置承压能力高的情况。,缺点产生“水击”，使井口装置、套管和地层所承受的压力急剧增加，可能超过井口装置的额定压力、套管抗内压强度和地层破裂压力。易损坏井口装置或压漏薄弱地层。,2、软关井softshut-in发生溢流后，先打开节流阀，然后关闭防喷器，再关闭节流阀。优点可避免“水击”现象。,,一关井方式及选择,缺点关井程序较复杂，时间长，地层流体侵入量较大。适用于井涌速度较高、井口装置承压能力较低、裸眼井段有薄弱地层的情况。,二、关井方式的选择,在溢流速度不高或者井口装置承压能力较高的情况下，可使用“硬关井”，否则，应选择“软关井”或“半软关井”。推荐采用“半软关井”。,,3、半软关井发现井涌后，先适当打开节流阀，再关防喷器。或边开节流阀边关防喷器。特点适用于井涌速度较高、井口装置承压能力较低、裸眼井段有薄弱地层的情况。,（三）关井步骤（以半软关井为例）,1、钻进时发生井涌（1）立即停止钻进，发出报警信号，停转盘、停泵；（2）上提方钻杆到钻杆接头露出转盘面；（3）适当打开节流阀；（4）关防喷器先关环型、再关闸板；（5）关节流阀，试关井，注意套压不能超过极限套压；（6）及时向队长和钻井技术人员报告；（7）认真记录关井立压、关井套压和泥浆池增量。不同的钻井作业出现溢流时应及时采取不同的措施。通过迅速采取这些措施，达到控制井口，并可确定地层压力；尽量减少进入井筒的地层流体量；尽可能多地保持环形空间里的泥浆量。,,2、起下钻杆中发生井涌,（1）发出报警信号并立即停止起下钻作业；（2）抢接回压阀（或投钻具止回阀）；（3）适当打开节流阀；（4）关防喷器先关环型、再关闸板；（5）关节流阀，试关井，注意套压不能超过极限套压；（6）及时向队长和技术人员报告；（7）认真观察、准确记录关井立压、关井套压和泥浆池增减量。,,3、起下钻铤时发生井涌,（1）发出报警信号，抢接回压阀（或投钻具止回阀）；，（2）抢接钻杆；（3）适当打开节流阀；（4）关防喷器先关环型、再关闸板；（5）关节流阀，试关井，注意套压不能超过极限套压；（6）及时向队长和技术人员报告；（7）认真记录关井立压、关井套压和泥浆池增量。,,4、空井时发生井涌,（1）发出报警信号；（2）适当打开节流阀；（3）关防喷器先关环型防喷器、再关全封闸板防喷器；（4）关节流阀，试关井，注意套压不能超过极限套压；（5）打开环型防喷器；（6）及时向队长和技术人员报告；（7）认真记录关井立压、关井套压和泥浆池增量。,,关井中应注意的几个问题,1、关防喷器时要先关环型防喷器，再关闸板防喷器；2、关节流阀时，速度不要太快，注意套压不要超过允许值；3、关闸板防喷器时，应使钻具处于悬吊状态，不能坐在转盘上，以防止钻具不居中而封不住；4、如确实需要向井内下入钻具，不能在泥浆外溢的情况下敞着井口抢下钻，而应采用上下两个闸板防喷器强行下钻；5、当关井套压大于允许关井套压时，则不能把节流阀全关死，应在保持尽可能高的套压下进行节流循环。,,发生溢流时的原因地层－井眼系统在压力方面失去平衡.控制井的根本任务就是如何迅速恢复和重建压力平衡。满足以下压力平衡方程方法向井内打入一定密度的重泥浆以制止溢流，即通称压井（KillWell）,三、压井,问题采用一般的循环方法（敞井）是无法制止溢流的，因为这时环空内液柱压力大大小于地层压力，打入的重泥浆会随同油气立即溢出或喷出，无法建立起压力平衡。,三、压井,解决方法必须在井口造成一定的局部阻力来增大环形空间的压力。即井口加回压。压井原理在控制井口的前提下，使用一定的排量进行循环，调节节流器开度，对井口施加不同的回压Pa，始终保持回压与环空泥浆柱压力达到平衡地层压力，直到重泥浆充满整个环空为止。,三、压井,其整个压井的过程可用“U”型管表示压井过程包括两个内容配加重泥浆循环排出溢流基本参数的计算压井钻井液密度，确定压井压力概念套管和套管压力立管和立管压力,,,,,,,,,,,,,三、井控压井方法,,一压井基本数据的计算1、求取压井压力溢流关井后，地层井筒压力系统为一密封水力学系统。该系统由地层A、井筒内钻柱B及井筒与钻柱间环形空间C组成，系统简化如图。图中PP表示地层压力，Pd表示立管压力（drillpipepressure）、Pa表示套压（casingpressure）该水力学系满足以下压力平衡关系PdPmdPpPaPma,,,,,,,,,,,Pd,Pa,,,Pp,三、井控压井,1、钻柱中未装钻具回压凡尔时关井立管压力的确定和压井泥浆密度的确定,,关井等待立管压力趋于稳定后，即可分别从“立压表”和“套压表”上分别读取关井立管压立值Pd和关井套压值Pa。,关井立管压力的确定对于具有良好渗透性的地层，关井10～15分钟后地层和井眼之间可以建立起平衡；对于致密性地层建立起平衡所需的时间较长。,压井所需钻井液密度的计算,注意不能用PpPaPha计算地层压力，因环空钻井液受地层流体污染严重，其密度难以确定。,地层压力,压井钻井液密度,,2、钻柱内装有回压凡尔时关井立管压力的确定,（1）、压井泵速及该泵速下循环压力未知情况关井，等待套压相对稳定，记录下套压pa；不开节流阀，小排量缓慢启动泵，直到套压开始升高为pa时停泵，并记录下此时立压pd；计算关井立压pdpd-（pa-pa）,,井底钻具内有回压凡尔，井底压力不能直接传到立压处。,已知压井泵速及该泵速下循环压耗Δpci情况,关井，等待套压相对稳定，记录下套压pa；启动泵，调节泵到压井泵速，以压井泵速泵入钻井液，同时调节节流阀保持套压不变pa；记录此时立管压力pd，停泵，关闭节流阀；计算关井立管压力pdpd-Δpci密度计算同上,,2、钻柱内装有回压凡尔时关井立管压力的确定,例题讲解例某井井深H2000m，钻头号尺寸215.9mm，钻杆外径114.3mm，内径97.1mm，钻井液密度m1.20g/cm3，244.5mm套管下深1800m，套管鞋处地层破裂压力梯度GF0.0179MPa/m，根据溢汉发生之前的记录，泵速30冲/分时，循环压力Pc7.65MPa，钻井泵类型NB-900，缸套直径185mm，泵速30冲/分时排量为15.78l/s，最高泵压13MPa，发生溢流关井后10min，立管压力Pd1.67MPa，套压Pa2.65MPa，泥浆池内钻井液量增加3.5m3。解根据以上数据，比较关井立管压力和套压，差值为0.98MPa，而泥浆量增加3.5m3，说明环形空间被侵污得并不严重，溢流发现得正是时候。首先计算压力所需数据（1）地层压力PP由式,,解（2）压井所需钻井液密度mk由）式,例题讲解,四、压井理论与方法,（一）压井的概念与原则,压井目的恢复井眼与地层之间的压力平衡，使井内泥浆液柱压力不低于地层孔隙压力。压井的基本工艺过程将配制好的具有一定密度的钻井液，采用合适的泵速和泵压注入井内，替换出井内被污染的泥浆。,,压井过程中应遵循的基本原则,1、在整个压井过程中，通过调节节流阀的开启度始终保持井底压力稍大于地层压力。----井底常压法。2、压井过程中套压不能超过以下压力1）井口装置的额定工作压力；2）套管抗内压强度的80；3）套压与环空内的液柱压力之和不能超过地层的最小破裂压力。,,（二）压井循环期间基本数据的计算,1、压井泵速确定采用低泵速压井。Qk（1/3～1/2）QQk----压井排量，L/s；Q----钻进时的正常排量，L/s。采用低泵速的主要目的是便于压井过程中节流阀和立压的控制。,,2、压井立管压力的计算,为保证压井过程中井底压力不变，随着重泥浆的不断入井，立管压力应逐渐降低。（1）压井过程中井底压力的平衡关系PdPmdPc–PldPpPlaPaPmaPla循环时的立管总压力PTPdPcPc循环总压耗，MPa；Pld钻柱内和钻头水眼循环压耗，MPa；Pla环空循环压耗，MPa。,,（1）压井过程中井底压力的平衡关系,由压力平衡关系可以看出只要在压井过程中保持等式左侧的值不变就能保持井底压力不变。式中唯一可调节和控制的参数就是循环时的立管总压力pT。必须求得Pc。由于压井时井眼内的钻井液密度由d变为d1，因此，循环立管压力从初始循环压力pci逐渐变化为压井结束时的终了循环压力pcf。,,（2）初始循环压力pci的确定,pci的确定方法早期实测法在即将钻达高压层时，要求井队每天上班一开始用选定的压井排量试循环，记录循环压力，以此作为压井循环压耗。循环测量法缓慢开启节流阀并启动泵，控制套压保持关井套压不变；调整泵速使排量达到压井排量，保持套压等于关井套压；读取此时的立管压力作为初始循环压力。,,（3）终了循环压力pcf的确定,当加重后的钻井液循环到井底时，钻柱内的钻井液柱压力已能平衡地层压力，此时关井立管压力pd应为0，系统循环压耗也由于泥浆密度的变化由初始循环压耗pci变为终了循环压耗pcf。由于在同一水力系统中循环压耗近似正比与循环介质的密度，所以有pTfpcfd1/dpci,,（4）压井作业时间,压井钻井液充满环空所需的时间,压井钻井液从地面到达钻头的时间,Vd---单位长度钻柱的容积，L/m。,Va---单位长度环空的容积，L/m。,,（三）常规压井方法,常规压井方法适用于钻头在井底或接近井底，能正常关井和循环，能通过控制立管压力保持井底压力略大于地层压力的情况。,,（1）司钻法（二次循环压井法）发现溢流关井后，先用原钻井液循环一周排除井内受污染钻井液。然后用配制好的重钻井液进行第二次循环，建立地层--井眼系统的压力平衡。（2）工程师法（一次循环压井法，等待加重法）关井等侯配制压井重钻井液，然后开启节流阀并开泵注入压井钻井液；在一个循环周内用重泥浆将原来钻井液替出，恢复地层--井眼系统的压力平衡。,（3）边循环边加重法,有贮备的密度较高的钻井液，可用重钻井液循环压井。压井期间，通过调节节流阀保持井底压力略大于地层压力，并维持不变。由于用来压井的重钻井液密度低于应配置的钻井液密度，故在压井期间，必须按阶段加重钻井液密度。每加重循环一次，立压就下降一次，直至达到要求。,,三种压井方法的比较与选择,①关井等候压井的时间司钻法、边循环边加重法工程师法②压井作业时间司钻法边循环边加重法工程师法③套压峰值司钻法边循环边加重法工程师法④作业难度边循环边加重法司钻法、工程师法,,工程师法适用于井口装置承压及地层破裂压力较低的情况；边循环边加重法适用于已储备了一定的压井液，且井下有易卡钻地层的情况；司钻法适用于井下易卡钻的情况。,井控过程中的错误做法,1、发现井涌后不立即关井，采取循环观察；2、发现井涌后把钻具提到套管鞋内；3、起下钻井涌时仍企图起下完钻；4、关井后长时间不进行压井作业；5、压井泥浆密度过大或过小；6、企图敞开井口，使泵入速度大于喷出速度。,,,目录,,一、欠平衡钻井技术分类二、适合欠平衡钻井的地层三、欠平衡钻井装备四、技术可行性五、欠平衡钻井流体六、欠平衡钻井设计,油藏欠平衡钻井（UnderbalancedDrilling,UBD）,钻井过程中钻井液的静水压头有意设计的比储层压力低。这可能是因为钻井液的静水压头本来就比储层的压力低，或者是通过对钻井液进行改造来满足这种要求。改造钻井液可以通过向钻井液的液相物质中加入天然气，氮气或者是空气来实现。不管这种欠平衡状态是本来就存在还是通过改造实现的，结果都导致了储层流体流入井筒中，这些流体必须被循环到地面并在地面加以控制。,UnderbalancedDrilling（UBD）,IADCUBD委员会定义,一、欠平衡钻井技术分类,国内定义,欠平衡钻井是指井底压力低于地层孔隙压力，使地层流体有控制地进入井筒、循环到地面的钻井方式。,P孔隙P井底P液柱P环空循环压耗P回压ρ孔隙ECDρ液柱ρ环空循环压耗ρ回压,,,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）完井,自然法欠平衡钻井（flowdrilling），一般是在地层压力系数1.10时，采用常规低密度钻井液，用降低钻井液密度来实现欠平衡钻井；人工诱导法欠平衡钻井artificialguideunderbalanceddrilling，一般是在地层压力系数1.10当采用常规钻井液无法实现欠平衡钻井时、直接使用低密度流体（气雾、泡沫、空气、二氧化碳、天然气、氮气等）作循环介质，或往钻井液基液中注气等方法，实现欠平衡钻井。,按循环介质分类,一、欠平衡钻井技术分类,,一、欠平衡钻井技术分类,,2、分类按钻井流体类型划分气体钻井流体气液两相钻井流体液体钻井流体,,一、欠平衡钻井技术分类,,气体钻井流体干空气钻井天然气钻井氮气钻井采用气体作为循环介质用大功率压风机将压缩气体经钻柱打入井内，从钻头喷嘴喷出。高速气流冲洗井底并携带岩屑返到井口。井口配置旋转控制头（旋转防喷器），用以封闭环形空间，携带岩屑的气流从旋转控制头下面的排放管线排出。,,,,一、欠平衡钻井技术分类,,气液两相钻井流体雾化钻井泡沫钻井充气钻井液钻井，,,,,一、欠平衡钻井技术分类,,液体钻井流体低密度液体柴油、原油、油基泥浆、水包油）溢流钻井（FlowDrilling）边喷边钻,,一、欠平衡钻井技术分类,,气体,雾,泡沫,充气流体,,二、适合欠平衡钻井的地层,,1、欠平衡钻井优点（钻井）提高机械钻速增加钻头寿命减少钻机作业时间解决井眼问题井漏压差卡钻敏感性页岩,,二、适合欠平衡钻井的地层,,2、欠平衡钻井优点（油藏）减少或消除表皮损害提高生产指数提高产量更早生产提高最终采收率连续和实时地层评价,累计进尺3304米,占总进尺的50.6平均机械钻速19.4米/小时钻井时间32天，占全井钻井时间22,气体钻井仅用五分之一强的时间完成了一半以上的进尺，对该井提速起到了决定性作用。,全井气体钻井,,,,,,龙岗1井,,二、适合欠平衡钻井的地层,,3、欠平衡钻井的局限和困难不十分了解储层和地质情况井壁不稳定合理的设计和作业MWD和导向钻具的限制着火和腐蚀,,二、适合欠平衡钻井的地层,,4、适合欠平衡钻井地层好的选择压力衰竭储层低机械钻速的硬地层井漏地层敏感性损害地层高渗高孔地层裂缝和溶洞,,二、适合欠平衡钻井的地层,,差的选择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不同的多套储层,欠平衡钻井与过平衡钻井对比,过平衡钻井,欠平衡钻井,过平衡钻井隐蔽了一些产层滤液侵入地层可能存在循环漏失压差卡钻欠平衡钻井所有产层都能够产油没有滤液侵入没有循环漏失没有压差卡钻,,三、欠平衡钻井装备,,,三、欠平衡钻井装备,,1、井口控制设备旋转控制头、旋转防喷器,美国Shaffer公司的PCWD旋转防喷器,静压35MPa动压100rpm21MPa200rpm14MPa,,三、欠平衡钻井装备,,2、地面处理设备,开式液气分离器、撇油罐和自动点火装置,液气分离器,,中国石油,空压机,制氮机,增压机,Sullair1150/3505.22.32.3m,1套,气体钻井装备,增压机,5.042.332.3m,7.02.522.63m,雾化泵,,三、欠平衡钻井装备,,闭式四相分离器,,,三、欠平衡钻井装备,,,三、欠平衡钻井装备,,火炬及排气管线,60吨不压井起下钻装置,15吨不压井起下钻装置,引进S-15撬装式不压井起下装置,,三、欠平衡钻井装备,,4、充氮设备,膜氮压缩机、膜纤维、增压机,,三、欠平衡钻井装备,,液氮液氮储备罐液氮泵汽化器运输液氮车辆,四、技术可行性,一、地质适应条件地层压力（孔隙压力、破裂压力和坍塌压力）、温度清楚。欠平衡井段为单压力系统地层岩性、敏感性基本清楚，欠平衡钻井井段井壁稳定。流体特性、组分、产量基本清楚，地层流体中硫化氢含量应低于75mg/m350ppm。硫化氢含量高于50ppm需要使用密闭循环系统。二、井眼条件对主要目的层欠平衡钻井，套管应下至欠平衡钻井井段顶部；对于气体钻井，上层套管抗外挤强度应按全掏空进行设计，安全系数大于1.125；固井质量合格，满足欠平衡钻井施工要求。,欠平衡钻井的使用条件,三、装备条件钻井装备及专用装备、工具、仪器等满足欠平衡钻井施工的工艺及安全要求。四、环境条件应满足实施欠平衡钻井的要求（设备摆放、安全环保）。五、队伍资质欠平衡专业技术服务队伍应具备相应资质。,,五、欠平衡钻井流体,,气（空气、天然气、氮气）雾泡沫充气钻井液（水、油、泥浆）油水泥浆,,五、欠平衡钻井流体,,对液相钻井液要求使用与储层岩石、流体配伍的钻井液防止各种敏感性损害以及润湿反转、沉淀、结垢、乳化、水锁等损害考虑钻井液与产出的储层流体相容性问题，主要是防止水-油、气-油乳状物的形成，以利于地面油气分离,,五、欠平衡钻井流体,,推荐采用无固相清洁流体当比重小于1.2时考虑用清水或盐水当地层产油时考虑用清水或盐水当地层产气时，比重大于1.2时考虑泥浆,,六、欠平衡钻井设计,,1、欠平衡钻井取得成功的关键,完全搞清楚油藏和地质情况选择合适的欠平衡钻井技术合理的设计与多相流计算机模拟制定应急计划,,六、欠平衡钻井设计,,2、欠平衡钻井方式选择,,六、欠平衡钻井设计,,3、欠平衡压差设计,欠平衡压差设计的主要影响因素地层坍塌压力地面设备分离能力旋转控制头的额定动压,,六、欠平衡钻井设计,,4、井身结构,技术套管要下到油顶附近（用于提高产量）充气钻井可能要选择井眼尺寸,,六、欠平衡钻井设计,,5、欠平衡钻井设备,注入系统气体注入系统、液体注入泵和化学试剂注入系统回流系统主要包括分流器（旋转控制头或旋转防喷器）、节流管汇、分离系统和点火装置等设备。欠平衡钻井设备的配置与欠平衡钻井方式和地层流体类型、产量有关。,,六、欠平衡钻井设计,,6、钻具结构,六方钻杆、上下旋塞1-2止回阀或浮阀（23/8、31/2″、5″）投入式防通阀斜台肩钻杆,,六、欠平衡钻井设计,,根据最高地层孔隙压力、地层流体类型和产量选择井控装置的压力等级和组合形式井口装置应按行业标准SY/T64261999（钻井井控技术规程）设计典型的井口装置组合,7、井口,,六、欠平衡钻井设计,,转控制头环形防喷器双闸板四通单闸板套管四通套管头,,六、欠平衡钻井设计,,8、循环流程及地面布置,循环流程与欠平衡钻井方式有关,,六、欠平衡钻井设计,,9、欠平衡钻井参数设计,气体钻井主要是设计携带岩屑所需要的最小气体流量雾化钻井主要是设计携带岩屑和液体所需要的气体流量泡沫、充气钻井设计气体流量和液体流量溢流钻井主要是设计钻井液密度气体、雾化、泡沫和充气要用多相流软件设计,,六、欠平衡钻井设计,,10、完井设计,原则欠平衡钻井的目的为了解决钻井问题（提高机械钻速、减少井漏和压差卡钻）或地质评价采用常规完井降低储层损害，欠平衡完井,本章重点,（1）井眼与地层间的压力平衡关系；（2）地层流体的侵入的征兆及检测方法；（3）气侵的特点；（4）不同情况下的关井程序；（5）压井方法及压井计算。,,