欠平衡钻井技术.ppt

,欠平衡钻井技术,胜利欠平衡钻井技术公司,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 七、压力控制 八、欠平衡作业,一、欠平衡钻井技术分类,1、定义 欠平衡钻井API定义：钻井过程中允许产层流体流入井眼，并可将其循环到地面，地面可有效控制。这一技术称欠平衡钻井。 低压钻井（Low Head Drilling),一、欠平衡钻井技术分类,2、分类 人工诱导（Artificially Induced)与溢流钻井(Flowdrilling) 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 尾气钻井,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（稳定泡沫、硬胶泡沫） 充气钻井液钻井，有四种注气方式（钻杆注气、寄生管注气、同心管注气和连续油管注气） 低密度钻井流体(lightened drilling fluid) 可压缩性流体（Compressible Fluids）,一、欠平衡钻井技术分类,气体,雾,泡沫,充气流体,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（Flow Drilling ）,一、欠平衡钻井技术分类,其它欠平衡钻井： 泥浆帽钻井 不压井起下钻钻井 Production Drilling ：美国能源部宣称的未来十年的关键技术 海洋欠平衡钻井,一、欠平衡钻井技术分类,一、欠平衡钻井技术分类,IADC风险分级： 0 地层不含碳氢化合物 1 井不能自动溢流到地面，从井控上看风险是低的 2 井能自动溢流到地面，但能使用常规井控方法，万一灾难性的设备毁坏，后果有限 3 地热或不产碳氢化合物，最高关井压力低于欠平衡设备工作压力等级，灾难性的设备毁坏有直接的严重后果 4 产碳氢化合物，最高关井压力低于欠平衡设备工作压力等级，灾难性的设备毁坏有直接的严重后果 5 计划的最高地面压力大于欠平衡钻井设备的压力等级，但低于防喷器组合的压力等级，灾难性的设备毁坏有直接的严重后果,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,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 老井重入和修井 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,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,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,三、欠平衡钻井装备,闭式：四相分离器,三、欠平衡钻井装备,自动点火装置套,三、欠平衡钻井装备,防回火装置,三、欠平衡钻井装备,火炬 及排气管线,三、欠平衡钻井装备,3、不压井起下钻装置,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,三、欠平衡钻井装备,5、其它设备、工具 常规防喷器组合 六棱方钻杆 斜台肩钻杆 内防喷工具 重泥浆储备罐 消防安全器材 节流管汇至少要配置一个液动节流阀 钻机底座要有足够高度,四、技术可行性,地层坍塌压力：进行井壁稳定性评估。 地面设备分离能力：了解储层流体种类、产量、 是否有酸性气体 。 旋转控制头的额定动压：套压的大小与地层压力、地层流体类型、产量、气体的滑脱速度、工况及欠平衡钻井方式有关。,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,液相钻井液类型： 水 盐水 水基泥浆 油 油基泥浆,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,欠平衡钻井方式选择所考虑因素： 所解决的问题或应用对象 设备和技术能力 地层产出流体的处理,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,气体、雾化钻井，不作特别设计 溢流钻井0.71.4MPa 充气钻井1.703.5MPa,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,溢流钻井地面布置图,充气钻井地面布置图,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,多相流流动模型,常用的模型有均相流模型、分相流模型和漂移流动模型等 气体、雾化、泡沫钻井采用均相流模型，即气、液两相的运行速度相同 而充气、溢流钻井采用漂移模型，漂移模型考虑了各相之间的相互作用和相对运动，即气相滑脱速度和油相的漂移速度。,六、欠平衡钻井设计,多相流 流型,六、欠平衡钻井设计,美国莫尔工程公司Mudlite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,六、欠平衡钻井设计,完井方式：裸眼、筛管、尾管 完井管柱 低密度固井：泡沫、空心玻璃微珠 管外分隔器,七、压力控制,1、钻杆法 低节流压力法 恒液面法 适用于溢流钻井,七、压力控制,2、环空法 随钻压力监测 多相流动态数值模拟 适用于气液两相欠平衡钻井,八、欠平衡作业,1、欠平衡作业前要考虑的问题： 每一层的地层压力 地层产出的流体类型、产量以及是否有酸性气体 防喷器是否进行了试压 旋转控制头能处理多大压力 地面处理系统的能力 井队人员是否进行了培训,八、欠平衡作业,2、接单根 是否关闭环空 卸扣前释放钻杆内圈闭压力,八、欠平衡作业,3、起下钻,一般原则： 井眼不能对钻台敞开 需要精确的井口装置图 计算上顶力，确定是否要用不压井起下钻装置 不规则的底部钻具组合必须分步起出 起出钻具浮阀时，必须检查圈闭压力,八、欠平衡作业,起下钻方法 压井 打重塞子在井底平衡地层压力 在环空用泥浆帽将地 层流体挤回地层 用井下压力阀将地层压力隔离 不压井起下钻 起钻时允许井溢流,八、欠平衡作业,井下安全阀Downhole Deployment Valve,八、欠平衡作业,八、欠平衡作业,推荐使用部分压井（浮动