欠平衡钻井技术研究与应用cym PPT课件

胜利石油管理局钻井工艺研究院,欠平衡钻井技术研究与应用,一、前言二、胜利油田欠平衡钻井技术研究情况三、欠平衡钻井技术解决钻探工程技术难题的优越性四、欠平衡钻井技术在钻探中的应用五、展望,目录,钻探技术在勘探开发领域占有非常重要的地位，随着勘探对象复杂程度的日益提高，对钻探技术的要求越来越高。各种配套钻探技术相继得到开发和应用，欠平衡钻井技术就是其中之一。美国和加拿大有1/3的井不同程度地采用了欠平衡钻井装备和技术。胜利油田承担并完成了中石化“十条龙”科技攻关项目“欠平衡压力钻井配套技术研究”，并在钻探实践中进行了应用。,一、前言,30年代国外开始用空气作为循环介质钻坚硬岩石，在提高机械钻速、避免严重漏失、压差卡钻和延长钻头寿命方面见到了效果。,60年代到70年代末，随着泡沫技术的发展。进一步扩大了欠平衡钻井技术的应用。,二、胜利油田欠平衡钻井技术研究情况,国外情况调研,80年代由于缺乏有效的井口控制设备，受安全因素制约，该项技术的发展受到影响。,二十世纪九十年代，国外油公司在开发边际油藏、衰竭油藏以及低压和多裂缝油藏时，发现常规钻井对这些油藏所造成的伤害非常严重，影响了油气井产能。,保护油气层的欠平衡钻井技术再次得到重视。,胜利欠平衡钻井技术研究情况,水平井及分支井钻井时，产层裸露面积大，钻井液浸泡时间长，地层伤害的可能性高，伤害程度也严重，合理地运用欠平衡钻井技术，可以克服这些问题。,水平井技术+欠平衡技术最有效的油田开发技术,为了取得更好的开发效果，国外一些公司不仅用欠平衡钻井技术开发单井，而且计划开发一个区块乃至整个油田。,胜利欠平衡钻井技术研究情况,从二十世纪九十年代中后期开始引进旋转防喷器等主要设备，并进行欠平衡钻井试验研究，部分油田选择合适的地层进行了探索性试验。,国内情况调研,胜利欠平衡钻井技术研究情况,大港油田,应用推广了以欠平衡钻井为主体的十大井筒技术。发现亿吨级规模的千米桥潜山和乌马营潜山含气构造带。,胜利欠平衡钻井技术研究情况,引进了美国Williams公司的旋转控制头，在解放128井采用欠平衡钻井技术，解决了灰岩裂缝性储层钻井液漏失和油气层污染问题。,塔里木油田,胜利欠平衡钻井技术研究情况,胜利油田,SLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBD,胜利油田98年立项研究，2000年承担中石化“十条龙”科技攻关项目“欠平衡压力钻井配套技术研究”。包括欠平衡压力钻井油藏设计研究、钻井工艺技术研究、钻井装备配套技术研究、钻井液技术研究和完井工艺技术研究5个课题，于2002年10月通过中石化集团公司的验收。,主要研究成果,SLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBD,1、确定了胜利油田适合欠平衡钻井的油藏类型为特殊岩性油藏和低渗透油藏。特殊岩性油藏包括古潜山油藏、火成岩油藏、湖相灰岩油藏、泥岩裂缝油藏，这些储层发育有裂缝和溶蚀孔洞，常规钻井裂缝易遭受固相颗粒堵塞损害和钻井液的漏失损害。低渗透油藏储层泥质含量高、孔喉细小，水敏、水锁损害严重，另外如果其渗流通道微裂缝被堵塞，就会导致产能大幅度降低。,主要研究成果,SLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBD,2、研究开发了一套欠平衡钻井设计和数值模拟软件，提出了一套欠平衡钻井设计方法，完成了欠平衡钻井技术规范第1部分：欠平衡钻井设计方法行业标准的编写工作，这是我国制定的第一部欠平衡钻井设计标准，已颁布实施。,主要研究成果,SLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBD,3、研究了配置合理、功能齐全、适应性强的欠平衡钻井循环流程。将欠平衡钻井专用设备与常规钻井的循环系统及井控设备紧密结合，而欠平衡钻井专用设备又具有模块化的特点，独立于钻井队的循环系统，不影响井队在欠平衡钻井之前的常规施工，便于欠平衡钻井技术的推广。,主要研究成果,SLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBD,4、引进和配套完成了8套欠平衡钻井设备，满足了井口压力控制及对油、气、钻井液和固相进行有效分离的要求；编制了欠平衡钻井技术规范第2部分：欠平衡钻井井口压力控制及地面装置配备要求行业标准，已颁布实施。,主要研究成果,SLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBD,5、研究形成液相欠平衡钻井技术液相欠平衡钻井适合于地层压力系数1.05以上的地层，该技术主要包括液相欠平衡钻井负压差设计与控制、施工工艺技术措施及适合液相欠平衡钻井的以多元醇和正电胶为主处理剂的钻井液体系。,6、研究形成了无固相钻井液充（氮）气欠平衡钻井技术充（氮）气欠平衡钻井适合压力系数小于1.05的地层，该技术主要包括充（氮）气设备，充气钻井循环流程，充气钻井多相流设计计算，基液的性能维护和防腐技术及施工技术措施。,主要研究成果,SLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBD,主要研究成果,SLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBD,7、完成了水泥浆胀封多个管外封隔器完井工艺技术研究及配套工具的开发，可以同时胀封3-6个管外封隔器，满足了非固井完井条件下封隔水层和分层开采的需要。,20,（1）管串结构,（2）胀封隔器，打开分级箍,（3）上部注水泥,管外封隔器完井,三、欠平衡钻井技术解决钻探工程技术难题的优越性,常规的井控技术首先靠钻井液的液柱压力平衡地层压力，发生溢流，需要关井、排除溢流或压井。常规的防喷器不具备在关井情况下旋转的功能，而受油气污染的钻井液不能有效地处理，往往是排放掉。欠平衡钻井则相反，其在井控上的灵活性，拓宽了该技术的应用范围，使得它不限于在欠平衡钻井中使用，在常规钻井时，采用旋转控制头来强化安全保障和环境保护。,SLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBD,1、井控上的灵活性,欠平衡钻井技术解决钻探工程技术难题的优越性,在循环失返或漏失量很大的情况下，常规钻井首先采取堵漏措施或采用清水强钻技术。在高漏失地层堵漏效果往往不好，而清水强穿也只有在条件合适，水源充足的情况下才能实施，而且也无法满足地质录井的要求，欠平衡钻井采用低密度钻井流体可以减少漏失或解决漏失问题。,SLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBD,2、解决井漏问题,对于上漏下喷、上喷下漏或漏喷同层的复杂情况，处理井漏与井涌之间的矛盾非常突出，常规钻井采用堵漏或压井来处理这类问题，处理过程中会导致油气层的严重污染。采用欠平衡钻井设备和技术，可将钻井液密度控制在地层压力系数附近，就能很好解决这一问题。在钻探古潜山油藏时，往往会发生这种复杂情况，欠平衡钻井技术在这种地层的应用已经取得了很好的效果。,SLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBD,3、解决漏喷并存问题,欠平衡钻井技术解决钻探工程技术难题的优越性,欠平衡钻井能够减少储层伤害，保护油气层，提高产能。特别在低压或压力衰竭地层、裂缝发育地层，欠平衡钻井的效果比较明显。,油气流入井中是最直接的发现油气层的方法。欠平衡钻井由于保护了储层，减少了近井地带的污染，也有助于地质录井、测井等油气层评价方法。,欠平衡钻井能够提高机械钻速，目前国内对此还未引起足够重视。,4、保护油气层,5、有助于地质评价,6、提高机械钻速,欠平衡钻井技术解决钻探工程技术难题的优越性,经过几年的实践，胜利油田钻井院已在胜利油田、江汉油田、中石化南方勘探公司和新星西北分公司的六种类型的油藏实施欠平衡钻井48口。在发现和保护油气藏、提高油井产能和解决钻井工程复杂等方面取得了良好的效果。,四、欠平衡钻井技术在钻探中的应用,SLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBD,埕北30区块已完成的6口井均采用欠平衡钻井装备和技术解决油气层污染和钻井施工中又漏又涌的技术难题。,SLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBD,欠平衡钻井技术在钻探中的应用,钻至2951.37米时，钻井液密度1.06井漏，1.04井涌，无法钻进。安装旋转防喷器后，边涌边钻、边漏边钻，解决了潜山裂缝性储层又涌又漏的复杂问题，成功地钻达目的层，确保了勘探成功率。其邻井埕北242井采用常规钻井技术因井漏被迫提前完钻。,CB244井,新增天然气预测储量300 x104m3。,央6井,央6井是一口胜利油田外围预探井，设计井深4200米，采用欠平衡钻井技术，钻井液密度1.05g/cm31.07g/cm3，钻进时油气显示活跃，施工中多次点火成功，火焰高38m。其邻井央5井在相同井段用密度1.31g/cm31.40g/cm3的钻井液钻进，槽面无任何显示。央6井采用欠平衡钻井技术钻探成功，6毫米油嘴求产，日产气15631m3。,SLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBD,欠平衡钻井技术在钻探中的应用,28,在井段4282m4625m实施欠平衡钻井。该区块预测地层压力系数高，气油比高，施工中钻井液密度1.10g/cm3，火炬点火，火焰高68米，其邻井渤深6井施工时在同一层段采用的钻井液密度为1.26g/cm3。,渤深65,投产后，日产油129m3/d，天然气100000m3/d，应用欠平衡钻井技术取得了良好的开发效果。,欠平衡钻井技术在钻探中的应用,29,渤601井,渤601井是胜利渤南地区探井，设计井深4800米，实际完钻井深5007米，自井深4312.9米实施欠平衡钻井。钻至井深4352米，钻井液密度为1.08g/cm3，火炬着火，火焰高度35米，在4306.094401.78m井段中途测试，6mm油嘴日产油53.2吨，天然气20782m3。在4733.82m4862.00m井段中途测试，10mm油嘴日产油86.2吨，天然气47437m3。欠平衡钻井施工取得了良好的效果。,SLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBD,欠平衡钻井技术在钻探中的应用,中石化集团公司重点探井，设计井深3500m，实测地层压力系数0.9520.745，钻进中漏失严重，应用充气欠平衡钻井技术，有效地减轻了漏失，满足了钻井和地质录井的要求，成功钻达设计井深。提高了生产时效，缩短了钻井时间，降低了钻井成本。,云参1井,南方海相地层,SLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUSDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBDSLUBD,31,云参1井欠平衡充气钻井效果,利用充氮钻井有效地解决了钻井液严重失漏问题，从而解决了不能进行岩屑和气测录井的问题，为实现该井的勘探目的提供了保障。,解决岩屑、气测录井问题,32,云参1井欠平衡充气钻井效果,充氮钻井解决了循环失返的严重井漏问题，缩短了处理井漏的时间；对于严重井漏，常规钻井技术必须先堵漏才能继续钻进，采用充气钻井可以一次钻穿多个漏层后再堵漏，减少了堵漏施工次数，减少了事故的发生。,提高钻井时效,33,云参1井欠平衡充气钻井效果,严重井漏得到了控制，漏失的钻井液量大幅度减少，有效地降低了钻井液成本，也减小了钻井液对地层的污染。,减少了漏失量,34,充氮钻井技术降低了钻井液当量循环密度，平均机械钻速提高31.76%。,提高机械钻速,云参1井欠平衡充气钻井效果,五、展望,1欠平衡钻井技术在不断的发展和完善，边生产边钻井、全过程欠平衡目前还不能很好地实现，但欠平衡钻井设备在油气井压力控制中已经发挥出了重要的作用，这些设备已不仅仅在欠平衡钻井中应用，而且也应用于常规钻井。未来钻井施