低压易漏井的防漏堵漏技术.doc

西 南 石 油 学 院学生毕业设计(论文)题 目 低压易漏井的防漏堵漏技术 学生姓名 赵小林 专业年级 石油工程 指导教师 零八级 辅导教师 评阅教师 完成日期 2011年1月10日 2011年 1 月 15 日低压易漏井的防漏堵漏技术中文摘要：本文主要论述的是低压易漏井的防漏堵漏技术。低压易漏井地层压力低、孔隙大、渗透性好、地层破裂压力低易发生井漏。防漏是要采用合理的钻井工艺，根据井身结构、地层压力来确定泥浆的密度、粘度、径切力。防止因泥浆密度过高压裂地层，或人为的造成地层破裂。堵漏必须确定漏失的井段、漏层类型和漏失的严重程度。这些问题弄清以后，就要根据漏失的严重程度，选择相应的既快速又有效的处理方法。最新的钻井工艺就是采用欠平衡钻井技术，钻井液的密度低于地层压力的当量密度，允许地层流体流入井内，从而避免井漏。目录1. 漏失主要原因及分析 11.1 漏层的种类和特点 11.2 三种漏失的特征 22. 井漏的预防 22.1井内压力的控制 22.2下入技术套管封住过渡层 33堵漏的机理 33.1封堵水平漏层 33.2诱导的垂直裂缝 44.处理井漏的措施 44.1确定漏层的位置 44.2充填法堵漏 44.3高分子聚合物堵漏 54.4架桥材料堵漏 54.5向钻孔中灌入水泥灰浆的方法 64.6套管隔绝法 65.处理井漏失败的原因 66.欠平衡钻井技术在低压易漏井的应用 66.1欠平衡压力钻井施工要点 66.2欠平衡压力钻井方式 7 7.参考文献 9 前 言井漏是油井钻井中最复杂和耗资最多的事故，一直没有发现太多新的堵漏材料，然而通过现有的材料和技术仍然取得了成果。所以，着眼点放在采用好的钻井工艺，使用一般的堵漏材料来进行防漏堵漏。 低压易漏井的防漏与堵漏，从表面看与一般的防漏堵漏没太大区别，但实际上相差很远。现在对低压易漏井防漏最有效的方法就是采用欠平衡钻井技术，它的钻井液采用气、雾、泡沫等，在一般技术力量差的井队很难实现。所以本文还是以常规钻井液为基础，主要介绍井漏的预防和常用的堵漏方法。1. 漏失主要原因及分析井漏就是钻井工程中钻井液或水泥浆漏入地层的现象，对钻井工程来讲是最经常发生的而且是严重的，耗费资金最多的孔内事故之一，它会引起井塌，井喷等井下复杂情况。根据漏失的严重程度，即钻井液漏失量多少，对漏失进行分类，以便采取相映的对策是十分重要得。一般分为渗漏，轻微漏失，局部漏失和全部漏失。“压力差”作用井筒漏失钻井液的主要原因之一在于：泥浆柱的静压力与地层压力之间失去平衡，存在“压力差”，而且在前者大于后者的情况下才能发生漏失现象。压力差的大小，又决定泥浆的比重，漏失钻井液的通道裂缝，孔隙尺寸的大小，以及岩层的渗透滤.因此可以断定，漏失的通道越大，压力差越大，则漏失的剧烈程度越严重。“孔隙，粒径比”再多种粗颗粒和渗透性地层中，漏失取决于下列比例关系： 地层孔隙的直径 称为“孔隙粒径比” 泥浆中大多数颗粒的直径实践证明：当空隙粒径比等于或大于3时，就会发生钻井液漏失。1.1. 漏层的种类和特点 泥浆的漏失可能在六种地层中产生：a.松散的或高渗透的地层；b.天然裂缝地层；c.诱导的水平裂缝；d.洞穴性地层；e.天然的垂直裂缝；f.诱导的垂直裂缝。归纳为以上六种，又可分为水平裂缝和垂直裂缝两大类。1.1.1. 钻遇到多孔隙性，高渗透性，固结不良的多种地层。如冲击蹭，氧化带，风化带，破碎带等。 钻孔钻穿了一般气体或水所充满的岩层的小洞穴，洞穴之间可能是相互连通的。 钻孔钻穿了经过长期采油采气而接近枯竭的油气层，这些油气层中含有的油气已不断的被驱动到生产井中，于是行成理想的通道，钻井液会从这些通道逸出。这些地层的孔隙直径，比泥浆中的固体颗粒的最大粒径大三倍，既孔隙粒径比等于或大于3时，就会发生漏失，比例越大漏失越大。优质泥浆固相颗粒粒径一般在70微米（1微米=1/1000毫米），也就是说孔隙直径大于210微米，既发生漏失各种渗透性地层的渗透率变化范围很大，因此，某些这类地层漏失钻井液，但另一些不漏或漏失量很少。从已被证明的经验证明，渗透率低于14达西的砂层，泥浆不会强制的漏入这些地层。如前所说，地层孔隙直径达到210微米时，起渗透率相对达到325达西。因此，可以得到这样的结论：漏失只发生在孔隙相应较大的地区。1.1.2. 钻孔遇到洞穴，岩溶地层。岩溶的大小，往往有几米到几十米，或许多溶洞延续成串珠状，往往以很长的通路相互贯通，这种情况下泥浆漏失量将达到最大。 这类漏失具有以下特点：a.漏失一般多发生在石灰岩脉地带。b.可预先准确的判断层位，漏失深度。c.灌注水泥堵漏往往是无效的。d.时常要被迫采用“顶漏钻进”往钻孔注入钻井液而无上返的钻井液，国外称为“盲钻”（Blind Drilling）。1.1.3 天然的或人工机械压力作用所产生的裂缝。a.天然裂隙或称原生裂隙。是地层受造山运动，构造运动或其它地质作用所产生的断层、节理、折皱，使地层遭到破坏而产生的裂隙、裂缝。b.人工机械压裂作用产生的地层裂隙（裂缝）多见于深井和小口径金刚石钻孔。据估计在石油钻井中，深孔漏失的75%是由于人工机械压裂作用引起的。确切的讲，这种压裂作用是以钻井液为介质，由于钻具的机械运动所形成的一种人为的水力压裂效应。在很多中情况下，这种压力作用完全可以使完整的地层产生裂缝；也可是原生的裂缝加宽或延伸。当外加的机械作用力达到或超过岩层临界压力时，裂缝被扩张，钻井液即漏失。一旦泥浆以很快速度向、裂缝中漏失，裂隙继续被冲蚀，被加宽加大，尽管这种附加压力一旦又降低了，裂缝也不会完全闭合，还会继续漏失钻井液。产生人工机械压裂作用的原因如下：a.下钻具或下套管的速度太快，对地层施加了附加的动液压力。b.钻具与井壁间隙太小，造成循环压力增高。c.泥浆比重太大，粘度、静切力太高，造成静液压力过大，泵压过高。d钻头或粗径钻具因糊钻形成泥包。下钻时对地层形成附加压力，起钻时形成抽汲作用产生负压。泥浆泵缓冲作用差，形成压力跃动。e上下活动钻具。f不取心钻头，下钻是水眼堵塞。当上述任意情况发生时，这种机械附加压力，均会超过岩层的抗压强度或其压裂梯度压力，使地层产生裂缝并向四周延伸。这类漏失有以下特点：a漏失往往伴随着井壁坍塌或崩落，严重时会卡钻。b漏失部位无一定层位，深度，也没一定漏失量。c清水、泥浆钻进均可发生漏失。2. 井漏的预防 可能造成井漏的两个原因是井内压力过高或下入的技术套管偏少，但二者皆可避免。2.1. 井内压力的控制.过高的井内压力可能有几个来源，其中最重要得就是泥浆的静液柱压力。为平衡深部某个地层的流体压力所需要的静水压头可能会把上部地层压裂，这时会出现井漏并导致严重的井涌。 过高的井内压力的另一个来源就是泥浆循环比重，它是指为克服泥浆柱的惯性和泥浆与井壁的摩擦力所需的压力。其它增大泥浆循环比重的因素是循环排量过高、开泵过猛、提放钻柱过快过猛。其它的原因有泥饼堆积，钻速过快钻屑过多，井径扩大出钻屑的堆积层以及钻具泥包等原因造成的环形空间容积变小等，也会使泥浆循环压力升高.可采用以下措施减轻造成井内压力过高的成因：a.减小静液柱压力：可通过使用最小的安全泥浆比重钻进，以减小泥浆的静液柱压力。b.降低循环比重：降低泥浆比重则可降低流动惯性。在允许的范围内调整泥浆性能（粘度、屈服值和静切力），则可降低泥浆与井壁的摩擦力。泥浆屈服值达到一定数值后，并不需要大排量就可以清洗井筒。 防止环形空间容积减小：防止阻卡的措施之一是在适当的钻速下钻出一个直的、清洁的、井径规则、井壁稳定的井眼。但井身质量不好、井内不干净、井径被冲大、井壁不稳定等情况又不可避免。在此情况下，首先一开钻就要用清洗井筒所需的泥浆泵排量和以一定限度的钻速钻成井径规则的井眼。这样，不管井眼是否干净，总会趋于稳定。一旦实现了这种状态，不管进行什么作业，就要保持这个排量，以维持这种稳定状态。 一种泥浆在最理想的情况下，携带的岩屑最多只有其体积的5%，超过这个限度就会使钻头、钻铤和扶正器泥包。这是在下部井段就会诱导产生水平或垂直裂缝而发生井漏。如果是水平裂缝消除泥包后可能会闭合；如果是垂直裂缝就不能复原。一些井在钻井时井下不太干净的情况不可避免，但是只要控制一定的排量和钻速，井筒就是稳定的。只要维持这种状态，钻屑就会停在原地不动。 降低泥浆滤失量则可使孔隙地层泥饼的厚度受到控制。但是通过使用固体控制设备，泥浆中保留固体颗粒的尺寸可以选择和控制，这样可使泥浆在地层内部形成内泥饼，从而防止在井壁形成过厚的泥饼。最后使用不膨胀的钻杆护箍，在它们会造成井下事故之前将它们除去，避免使用超过井径的扶正器，以上使防止环形空间缩小的最直接有效的措施。 其他应注意的问题：如果预先估计可能会钻遇一个漏失层，而且加入桥堵剂会有效的话，在进入漏层前应用桥堵剂处理泥浆。例如，在进入一个小天然裂缝地层之前，在振动筛处加入黑核桃壳粉，这样就会提高此裂缝扩大所需的压力。 2.2. 下入技术套管封住过渡层 很多场合下压出垂直裂缝造成井漏是因为技术套管下的偏少，又低压层未封住，为控制下部的高压层而提高泥浆比重时就会发生井漏。从低压层逐步转变为高压层的井段称为过渡层。如果用技术套管封住了过渡层，很多因产生垂直裂缝使地层破裂造成井漏的情况就能够避免。准确的判断过渡层又两种方法： 间接法和直接法。3. 堵漏的机理 漏层大致可以分为水平漏层和垂直漏层两种，我们先讨论一下水平漏层和垂直漏层与井筒接触的几何形状。水平漏层与井筒接触呈圆环状，这种漏层的厚度有一定的限度，堵漏材料在水平平面内与井壁结成泥饼。与此不同，垂直漏层与井筒接触呈线状，其高度可达500英尺。堵漏材料将进入垂直平面但不能形成泥饼，而将被阻滞和沉积下来，它们只是逐渐铺展而不能堵住裂缝。3.1.封堵水平漏层多孔砂层和砾石层 桥堵剂用来封堵多孔砂层和砾石层是有效的，因为它们比泥浆中的固体颗粒粗，它们在砾石的孔隙中积存而使流体不能流动，最后在砾石层形成泥饼。为了使封堵形成的泥饼牢固稳定，最好使泥饼能深入到砾石层内一定深度。堵漏材料中的纤维状物质有助于起到这个作用，它们是堵漏材料中的颗粒状和片状的物质与砾石连接起来。天然水平裂缝 堵漏材料对于封堵宽度大到1/4的裂缝是有效的。然而这种堵漏材料必须是多种堵漏材料的混合物，其中颗粒状材料尺寸应与裂缝宽度相近。要堵住裂缝，在裂缝张口处和内部都应被颗粒状材料充填，而要使其牢固持久，裂缝内部应被填实，裂缝入口处也应因滤失作用和漏入泥浆而被堵漏材料和泥浆中的固体粘住。 宽度在1/41的裂缝可用打水泥的方法封堵，水泥浆填满井筒周围的裂缝然后凝固。而要达到上述目的，有时在打水泥之前最好先打个软塞子，这是为了使水泥浆能上返到漏层位置。如果在井筒周围形成一个非常规则的水泥环，那是最理想的情况，往往水泥环的大多数地方厚度不够，很容易被泥浆或地层中的流体冲破。 如果流体从上部地层流入裂缝，那么就会冲走水泥浆而封堵不住。如果在漏层上部就钻到了水泥塞，在漏层能够恢复循环，则说明打住了水泥塞；假如水泥塞钻完，进到漏层后又一直不返泥浆，则说明水泥浆没有打住。 对于宽度在1/41的裂缝，打软硬塞子或打软塞子是有效的。因为软塞子切力大，不易被水流冲走，易于在裂缝地部和进口与岩石连接并保存在井筒四周。 假如天然裂缝超过1英尺，那最好的办法就是有进无出钻近或用充气泥浆。3.2. 诱导的垂直裂缝 如果采用打硬塞子，等水泥凝固后变的很硬，不能有效的封堵诱导的垂直裂缝，而软塞子，即又称为塑性或软质水泥的堵漏剂，如M+DOB、M+DOB2C、本凝胶（Bengum）、聚合物塞子确是有效的。这是因为软塞子的切力大，因流动阻力大而不会从裂缝流走。这是两方面的作用：1）它可以撑开裂缝，但却越来越难使裂缝进一步裂开；2）它可以避免传播压力到达裂缝的传播边缘，从而防止它扩大。为了使封堵持久牢固，需在加入一些材料，这些材料在诱导的垂直裂缝被撑开以后，它因存留不动，此时或着堵漏剂凝固脱水，或者只有泥浆漏走。 4.处理井漏的措施 为了使井漏处理所采用的某种技术取得最好的效果，必须确定漏失的井段、漏层类型和漏失的严重程度。这些问题弄清以后，就要根据漏失的严重程度，选择相应的既快速又有效的处理方法。4.1. 确定漏层的位置 除了第一次井漏以外，漏层一般都不在井底。十之有九漏失会发生在第一次井漏的层位，它虽然以被封堵，但再次被钻穿以后又被重新打开。第一次井漏的位置一般多在最后一层套管鞋以下200300英尺内。虽然在以前发生井漏的地层再次发生漏漏失，但每次井漏都要电测到底，按井漏发生在井底进行。如果漏层不是发生在第一次井漏的层位或套管鞋以下200300英尺处，那么就要找处漏失层位。下面介绍几种常用的方法：a.机械钻速观测法 钻速变化反映着岩层坚硬或松软程度的变化程度，它能了解到漏层裂隙尺寸的变化。在地质预测柱状剖面图上配合井身结构绘制井深与钻速的关系曲线，及时分析判断井下岩性变化及出现漏层的深度和厚度等。b.井温测量 先测出井温梯度曲线，然后泵入一定量的钻井液，如漏入漏层，则温度变低，再测井温时，在漏失层位井温曲线出现异常。通过两次测量所得的井温曲线进行比较，找出温差大的井段既为漏失层。c.转子流量计测量 其原理是利用钻井液在漏层处得漏失使转子转速加快，通过流量计得流量增大。小型转子流量计用但根电缆下入井内，测出各井深位置得流量变化，流量突然变大处既为漏失层。d两个压力梯度剖面找漏法 两个剖面，既地层孔隙压力梯度剖面和地层破裂压力梯度剖面。本方法是复杂区块多套压力层系确定漏失层位置得重要方法之一，应用广泛。方法的步骤为：调查井下地质情况。搜集套管损坏井的资料，包括井别、损害程度及对应层位、损害时间、关井时间、正常生产时间时的油水井注采量、开采层位及静压值等。并将上述资料进行分类和综合分析。选好先导试验井，为建立区块压力剖面打好基础。搜集以钻井的RFT测井资料并确定先导井RFT测点。确定最低破裂压力点。绘制孔隙压力梯度剖面，包括单井地层孔隙压力梯度剖面及多井综合地层压力梯度剖面。绘制单井及局部区块压力梯度剖面。根据两个压力剖面，优选相应层位的钻井液密度，以利用防漏和堵漏。e.放射性示踪剂测量 它是利用含与不含放射性示踪剂的钻井液测出伽玛射线曲线变化，来找出漏层。先用伽玛射线测井，在把含有放射性示踪剂的钻井液泵入井内，挤入漏失层，在下伽玛射线测井仪测出曲线，放射性突降的井段既为漏层。f.传感器测量 传感器由中空金属圆筒构成，其顶口截面积大于底口截面积，筒的一侧开一个镶装着氯丁橡胶薄膜的窗孔，在薄膜上有一个电极，可在两个固定电极之间前后活动。当膜两侧压力变化时，电路中电位也发生变化，从中测出钻井液的流量。若仪器位于漏失点以上时，地面读值正常，若仪器位于漏失点，则液体通不过仪器，无信号显示。将仪器在井内慢慢移动，直到信号显示由全流量为止，此处即为漏失点. 根据漏失严重度分类井漏可以分为以下几种：渗漏；部分漏失；完全漏失（井内泥浆液面在井口至200500英尺井深范围内）；严重的漏失深部垂直裂缝中的完全漏失；井内层间井喷造成的完全漏失。4.2 在确定漏失的井段、漏层类型和漏失的严重程度之后，就可采用不同的方法堵漏。4.2.1 充填法：适用于轻微漏失和局部漏失a.浓泥浆充填法：碱处理的浓泥浆，在浓泥浆中按泥浆重量加入11.5%的碱，以提高泥浆粘度。石灰乳泥浆，在原泥浆中掺入其体积3%的石灰乳，石灰乳泥浆粘度可达60120秒，流入裂缝、洞穴后凝聚成胶状物，以填充裂缝。水泥乳泥浆，在原有3040秒粘度的泥浆中加入10%的水泥乳，水与水泥乳按1：1的比例配成水泥乳，逐渐加入泥浆中。膨润土泥浆，在原有泥浆中加入泥浆量的11.5%的膨润土粉，配置后立刻泵入孔内，新泥浆流入岩层裂缝内后，还要继续膨胀，因而能堵塞裂缝。浓泥浆配置好了以后从孔口灌入或从钻杆中送入均可，至液面稳定不在下降为止，在孔口套管上接岩心管接头，开泵压入钻井液，以使浓泥浆挤入列犀利入裂隙里，直到泵压增高不能再挤入为止。保持压力一昼夜；如挤压过程中，压力很快降低，应继续加入浓泥浆，直到挤满为止。压力如果保持压力一昼夜不变，用新泥浆洗井。膨胀性浓泥浆充填法：在浓泥浆中混入植物种子之类的添加剂，如黄豆、绿豆、棉子等，这种植物种子具有遇水膨胀的特性，混在浓泥浆中一起进入岩层裂缝，可以充填裂缝，阻止漏失现象。这种方法阻止轻微漏失或局部循环较适宜。粘土球充填法：如孔底漏失，先将粘土球投入井底，投入量须保证高过裂缝高度，然后倒置的岩心管接头去压捣，向下压时不宜立即拔出，应用钳子钳住钻杆，边转边拔，这样可以防止以挤入裂缝的粘土在上提钻具时被提出，连续不断的压捣，使粘泥将裂缝填死。4.2.2 高分子聚合物堵漏高分子聚合物的特点是，具有堵漏和固结孔壁的双重作用 。适用于局部漏失及一部分无循环漏失。这些堵漏材料有改性脲醛树脂；301聚脂；丙烯酰胺类泥浆。4.2.3 架桥材料堵漏桥堵材料可以分为纤维状、薄片状、颗粒状或混合状。 对于任何架桥材料进行评价，都应该在野外使用效果为依据。它的颗粒尺寸必须大到足以在地层的裂隙、孔洞内架起桥来；细颗粒细到足以以封堵余下的孔隙并沉淀在已架起的“桥”上。形成封垫。最后泥浆中的固相颗粒能在表面上沉淀形成一层不透水的泥饼。对于低压易漏井，井下压力低有时会出现异常低压，在采用水基或油基的低密度泥浆，不宜采用增加粘度、加粘土球的方法，要避免井下压力激动。所以一般采用架桥材料堵漏。4.2.4 向钻孔中灌入水泥灰浆的方法a.直接从孔口注入孔内：漏失带位于钻孔浅部或钻孔不深，钻孔弯曲不大，漏失严重，以及灰浆稠度过高的情况下，可以直接从孔口注入孔内。这种方法再钻井液全部漏光而且裂缝位孔底附近时，较为有效。一般很少用。b.钻杆送入法：处理轻微漏失及局部漏失比较有效。将钻杆下到距离裂隙1020米处，开始泵送灰浆，一部分灰浆与钻杆柱下到孔底的残余泥浆既被压入裂缝，后一部分灰浆既留在钻孔中，形成水泥塞。全部灰浆注入后改注泥浆，泥浆量必须足够使全部灰浆从钻杆中压出。不得把钻杆柱下端一直放在裂隙处，否则从钻杆下端压出的泥浆暂时充满钻孔，使孔内残存冲洗液面上升，这样孔内现有液柱压力就大大超过了地层压力，又会造成灰泥浆的漏失。c.钻杆注入配合挤压法：先将灰浆由钻杆送入孔内，然提起钻柱，继续压入一定量的泥浆，用泥浆将灰浆压挤到裂隙中去。4.2.5 套管隔绝法如果漏失事故用以上方法全不能奏效时，就需要下套管隔绝漏失层，在套管鞋周围应用粘土或灰浆封闭。在套管缺少的情况下，可以灌注水泥代替套管，但这种方法浪费水泥数量大，钻孔直径也必须少一级，一般不用。 5. 处理井漏失败的原因 经常遇到的处理井漏失败的原因，包括直接原因和间接原因如下：往往是因为漏失层位判断不清，堵漏材料打入别的井段。所采取的堵漏材料和堵漏工艺未必与漏层的性质和漏失的严重成度相适应。往往很难采取与漏失严重程度相适应的工艺措施。对于处理本地区井漏的有效材料和方法的记录和资料往往没有保存，而实际工作中的准确计量是很有用的。打水泥浆时往往井内液柱不平衡，发生泥浆串槽。 为了提高堵漏成功率，应毫不迟疑地对堵漏材料和方法的效能与处理的漏层情况加以分析对比。6.欠平衡钻井技术在低压易漏井的应用欠平衡压力钻井，即在钻井过程中允许地层流体进入井内，循环出井内并在地面得到控制。在欠平衡作业中要求钻井液密度加上循环压降要低于所钻进地层压力的当量密度，而且能够根据压力的变化要求在一定范围可调，在保证井底始终处于欠平衡状态时，又能够使井底欠平衡值保持稳定，其主要标志为井底有效压力低于地层压力，由此可见采用密度低于1.0g/cm3 的钻井液钻井，未必是欠平衡钻井，而在压力系数低于1.0的油气藏进行欠平衡钻井，则必须采用低密度钻井液。6.1 欠平衡压力钻井施工要点:a. 准确收集数据，选择合适的储层准确收集地层剖面及岩性特征数据，是进行欠平衡设计的基础，这些数据包括：地层沉积环境及理化特性；油、气、水压力及压力系数；地层倾角、岩性特征、裂隙与孔隙、胶结物、溶洞及不整合面等。b.根据油藏特点、地层压力大小，优选了两种欠平衡压力钻井技术方案：地层压力系数大于1.05的地层采用控流欠平衡压力钻井技术（Flow drilling）;而在地层压力系数小于1.05的地层采用充气欠平衡压力钻井。前者采用低节流压力法，及当钻井液密度、性能、排量一定时，调节节流阀，通控制循环立管压力来控制井底压力，某些情况下也可用衡液面法进行控制；后者则通过调节液体和气体流量来控制井底压力。 c.井口及地面设备配置井口设备主要有套管头、单闸板防喷器、四通、双闸板防喷器、环行防喷器、旋转防喷器等组成，地面设备主要包括节流管汇、压井管汇、液动阀、司钻控制台、液气分离器、除气器、排气管线、防回火装置、点火器、压井管线、钻井液储备罐、钻具内防喷工具、斜坡钻杆、六方钻杆等。d.制定设施安全措施,包括设备装置、试压；欠平衡施工，入钻进、接单根、起下钻；防火、防爆；防H2S等。6.2 欠平衡压力钻井方式a.空气钻井应用空气作为循环介质进行钻井，由于其可压缩性，为了携带岩屑必须有足够大的空气排量。需要有大功率压风机，配备井口防喷器、旋转控制头及有关测量仪表。环空排放管线应长于60米，旋转控制头用于控制回压及防止环空流体冲上钻台。空气钻井适宜于干燥、低渗透地层、硬脂胶结井段、水敏性低压地层、易漏层、严重缺水地区等。一般情况下地层流体不进入井眼。空气钻井优点是：显著提高钻速，减小对敏感性产层的损害有利于保护油气层，解决井漏问题。空气钻井缺点是：当地层产生碳氢化合物时井下容易着火爆炸；地层水进入井眼后岩屑难以携带，易产生事故。在水平钻井中井下马达寿命短。 用氮气作为循环介质进行欠平衡钻井,加拿大的一个欠平衡钻井例子是在Rigel Halfway Pool,实现了表皮伤害为零。产层是三叠系Halfway砂岩，平均渗透率为10010-3um2（国外规定渗透率小于100X10-3um2为低渗透油田），孔隙度为15%20%，采用天然气作为欠平衡钻井介质。钻井过程中，采用顶部驱动钻机，并可以连续溢流。岩屑随着油流到地面，岩屑上返速度高，减少了岩屑固相对产层的污染。正式投产时产量为邻近直井的10倍。随后，在附近又钻一口井，取得了类似的产量，验证了欠平衡钻井在这种地层中的增产效果。b.雾化钻井在空气钻井过程中，如果地层内油少量的水进入井眼，这种情况下岩屑携带困难，所以不易继续使用空气钻井，应改为雾状空气钻井。用泵将水或轻质钻井液加一定的泡沫剂直接注入空气流体内，在环行空间形成雾状流。稳定后可不再增加发泡剂。c.泡沫钻井泡沫钻井对地层出水严重或在裂缝及渗透地层进行钻井是有效的。泡沫流体是气体型钻井流体的一种。它密度低，粘度和切力高，携带岩屑、清洗井筒 能力强，高温状态性能稳定。泡沫流体分为硬胶泡沫和稳定泡沫。硬胶泡沫是由气体、粘土、稳定剂和发泡剂配成的稳定性比较高的分散体系。硬胶泡沫用于需要泡沫寿命长、携岩能力强的场所，能解决大直径井眼携带岩屑的问题，但对电解质、油品的洗涤敏感，一般不宜在油气层作业用。稳定泡沫是指空气、液体、发泡剂和稳定剂配成的分散体系，它可与各类电解质、原油等物配用，对钻低压易渗漏的地层有效，应用广泛。泡沫流体所用气体为空气、天然气、氮气与二氧化碳气。使用泡沫钻井液进行欠平衡钻井,在美国得克萨斯州西南有个开采20年的老气田，储层压力降到11.6MPa,井深4267m，压力系数为0.272，这样低的压力，用常规钻井方式（普通钻井液钻井）和修井技术实际上是不可行的。因为水和钻井液会损害地层和淹没气井。所以在原来油井附近又钻了一口补充井，用稳定泡沫作为液钻生产地层，泡沫钻井液明显地降低了地层损害。在裸眼完井后还未进行酸化压裂，这口井的产气量就达到70800m3/D。d.充气钻井 利用特殊设备，在给井眼泵入钻井液的同时，对钻井液进行充气，使充气后的钻井液的当量密度小于1.0g/cm3，并根据需要使井底压力等于或小于储层压力。 采用充气钻井时，钻井液液相必须具有较低的径切力，易充气，易脱气，使气泡均匀稳定，气液不分层。地面有脱气设备。充气钻井适用于易出水地层。 使用充气钻井液欠平衡钻水平井,在加拿大阿尔伯达的Camrose油藏，用充气钻井液钻成了一口水平井-Wainwright15B-44-4W4M，水平段长1800ft(548.64m)。该油藏属低压油藏，原来钻井中出现过严重井漏。该油藏特征如下： 目前油藏压力-210psi(1.47MPa) 原有油藏压力-580psi(4.06MPa) 油藏顶部深度-2264ft(690.06m) 溶解气-8890%C1,5%7%C2、C3和C4。 油藏温度-70F（21.11） 考虑到钻井液混合物井下着火的问题，测试确定了安全混合物的组成是85%空气、9%钻井液和6%碳氢化合物，为了安全考虑，最后将空气的体积分数降为70%。但是，为了满足欠平衡条件，需要95%的体积空气。后来考虑到安全因素，进一步作了测试，结果是将空气的体积数改为空气与氮气按60:40比例混合气体，按这种比例混合的气体与钻井液及