欠平衡钻井设计若干问题的考虑.doc

专题讨论欠平衡钻井设计若干问题的考虑姓名：高建指导教师：宫敬学号：J0102020时间：2002.7欠平衡钻井设计若干问题的考虑欠平衡钻井是在钻井液注压力小于地层压力的情况下，有控制地让地层液体进入井眼的一种钻井技术。采用欠平衡钻井技术对于低压、裂缝及溶洞发育的地层，降低了井漏、粘卡等钻井事故的发生率，增强了井眼的稳定性。欠平衡钻井设计应考虑的几个问题1、欠平衡钻井地层的选择在欠平衡钻井中，对于地层的选择，应考虑储层参数、流体参数的影响。对于储层参数，主要考虑地层渗透率、孔隙度、也喉尺寸、矿物组分、润湿性、水油饱和度、产层分布、压力以及预计固相的含量、组成和尺寸等；对于液体参数，主要考虑产层液体与空气接触时的闪点、液体与钻井液之间的乳化、结垢和沉淀状况等。欠平衡钻井井段要求地层比较稳定，油气层段比较集中，裸眼段不宜太长，地层压力层第比较单一。比较合适的地层有火成岩地层、不易破碎的灰岩地层等。2、井身结构常规钻井的井身结构设计一般能够满足欠平衡钻井的要求，但是欠平衡钻井作为一种特殊工艺对井身结构也有一定的要求，应重点考虑的问题是井眼尺寸、套管层次及完钻方式等。目前大多数欠平衡井仅是在单一的目的层欠平衡钻进，从稳定井壁和井控要求出发，需要将上部地层封固，做到先期完成，也就是说技术套管应尽量下到油层顶部。由于欠平衡钻井的完井方法还很少，所以从降低损害出发，欠平衡钻井段通常采用裸眼或使用不封固割缝管、筛管完井。3、钻机类型目前，从经济与实际的角度考虑，对于钻机类型的选定是首选能够满足常规钻井需要的旋转钻机，然后对常规钻机进行一些欠平衡钻井需要的必要改造。通常需要以下几方面的改造：在常规防喷器组的上部安装旋转防喷器，提高旋转井钻杆的密封，为分离从井内返出的油、气、水、钻屑，配备四相分离设备，同时配备存储烃类产出物的设备，为了达到通过调节流动的手段，维持较理想欠平衡水平的目的，靠液相钻井液难以满足要求时，需要配备供气设备和注入装置。4、钻具组合首先选用优质的钻头，钻速快，能较好的处理井下井下复杂情况，减少从钻开产层到完井的停工和起下钻操作，缩短施工时间，减少风险性。优选钻柱，提高井口的密封性，采取小直径钻柱，降低环空摩阻，选用强度大的钻柱。5、钻井液体系的选择在钻井过程中只有产生负压差，才能实现欠平衡钻井。负压差可能自然产生，也可能通过人工方式来实现。根据不同的地层压力、地层情况及产层情况，通过选择钻井液类型来实现欠平衡钻井。目前，在欠平衡钻井作业中应用的钻井液体系大致有液相体系（包括各种常规钻井液、盐水、清水、原油等）、充气钻井液体系、泡沫钻井液体系、气/雾体系等。在选用钻井液时应考虑以下几方面因素与地层液体的相容性。一方面地层中的油、气、水三相液体的混合物将从地层注入井眼并与循环的钻井液接触，可能产生高粘度的稳定乳化物；另一方面为抑制乳化，使用表面活性剂时，要防止与钻井液滤液作用产生结垢和沉降物。地层产出液对钻井液的稀释。循环钻井液可能被相容的地层产出液迅速稀释，使钻井液遭受污染。防腐。如果使用氮气或空气实现欠平衡钻井条件，盐水与循环钻井液中的微量氧结合会产生极高的腐蚀性。如果地层产出气中含有硫化氢，腐蚀会更严重。钻井液的粘度。如果丧失了欠平衡条件，基浆中固有的高粘度物质将缓慢地侵入地层，通常在人工诱导的欠平衡钻井中，不考虑使用高粘度的钻井液，以便维持紊流。对流自吸作用。如果欠平衡钻井作业是在低渗透的水润湿储层中进行的，毛细管压力作用可能导致地层损害，即使是在连续的欠平衡压力梯度下，水基钻井液也会因对流自吸而滤失到近井眼地带。6、欠平衡井负压差设计与控制欠压差是保证欠平衡钻井成功的重要参数，负压差设计应从井口装置、套管承压能力，旋转控制头的性能、井眼的稳定性、地面产出液分离能力等几个方面进行综合考虑：最大关井套压小于井口装置的额定工作压力、套管抗内压强度的80%及地层破裂压力三者最小者；负压差小于旋转控制头连续工况下的承压能力；负太差小于裸眼地层强度，防止地层剪切破坏，造成井眼复杂化；负压差太大，产出的油气量就大，因此负压差不能使产出的油气量超过地面设备的分离能力。但负压差太小，给施工又带来一定的难度。对于产层不含气或含气少的井，负压差可在15Mpa，对含气井，负压差可控制小些。7、井控要求旋转控制头是欠平衡钻井的核心设备，其结构及其性能必须满足工艺要求，除旋转控制以外，作为负平衡钻井的其它井控设备，也必须保证对每种工况都能做到用两种以上的方法进行控制。欠平衡钻井与普通钻井相比欠平衡钻井增加了体外循环系统。体外循环系统主要作用是在欠平衡钻井前期，地层液体未进入井眼或少量进入井眼，不需要节流或油气分离时使用。对体外循环系统，除了能满足控压、节流及分离除砂的性能外，还要特别注意防止管汇通道发生砂堵。因为欠平衡钻井作业一旦进行，该系统是循环钻井液的唯一通道，节流管汇系统的闸门多，流道复杂，特别是节流阀的流道通径小，易被堵塞，如果一旦出现砂堵将失去循环能力。国此必须使地面节流管汇具有两个以上的通道，一旦其中的一个发生砂堵，另一个能立即起用。还要进行低泵速试验。因为一般欠平衡钻井可能产生多相流，井下液体状态主要是靠立管压力和套压来判断。而立管压力和套压又受泵排量的影响，为了准确掌握井下情况，满足压井需要，在欠平衡钻井前，要进行泵速测试，以供欠平衡作业时参考使用。8、井场布置欠平衡钻井的最大原则是在安全的前提下完成欠平衡作业。井场布置比常规钻井要求高。井场面积要能容纳所有的设备，并能安全容易地接近设备，人员居住区、取暖炉、消防设施、水源、火源应在井口的上风向或侧风向处。转盘以下空间高度要能满足井口设计的全套防喷器组的安装、更换，防喷压井出口管要有适当高度，最好有一面敞开，便于抢险。除气系统应距井口下风向50米以外，以防止发生火灾爆炸殃及井口安全。周围留有灭火抢险车辆及人员活动的空间。节流管汇最好使用双向等效装置，以便在连续使用中一旦发生损坏能不停产及时更换，减少停产带来的井口高压和期货复杂情况。节流除气后的点火地点应考虑在井口的下不同方向，以便随风变化而进行选择。在循环系统中的录井部分应按规定安装，以实现最大可能的资料准确性，同时要保证取样人的安全。现场技术参数和井下情况的发信，要力争使用多参数仪表，特别重视井下扭矩、阻卡、井口压力；旋转防喷器的冷却、润滑、油气消耗变化及温度显示；处理后钻井液密度变化、液量增减等参数的观察，异常情况有及时发现和处理是十分重要的。各项设施、工具力争实现