第四章钻井过程压力控制4

1、2020/6/2,第四节,欠平衡钻井技术,欠平衡钻井（,Underbalanced,drilling,）是在钻井过程,中井筒流体有效压力低于地层压力，允许地层流体进入井,筒，并可将其循环到地面可控的钻井技术。,P,mE,P,P,?,第四章,钻井过程压力控制,2020/6/2,?,欠平衡钻井的优势及特点,（,1,）防止储集层污染，提高采收率,（,2,）早期发现油、气层,（,3,）提高钻速,（,4,）防止和减少压差卡钻及井漏,（,5,）随钻油气藏评价,第四节,欠平衡钻井技术,第四章,钻井过程压力控制,2020/6/2,?,欠平衡钻井类型,?,低密度单相液体欠平衡钻井,以低密度单相液体（清水、油、低

2、密度泥浆等）,为循环介质获得欠压差值的欠平衡钻井。,?,干气欠平衡钻井,以干气（空气、氮气、天然气等）为循环介质获,得欠压差值的欠平衡钻井。,第四节,欠平衡钻井技术,第四章,钻井过程压力控制,2020/6/2,?,欠平衡钻井欠压差值,第四节,欠平衡钻井技术,第四章,钻井过程压力控制,2020/6/2,一空气钻井,空气钻井是利用空气或天然气、氮气、烟道气等,作为循环介质的一种欠平衡钻井技术。由于空气密度,小，空气钻井中井内流体静水压力大大低于常规钻井,液静水压力。因而极易在井底形成欠压差，这样不但,有效防止液相和固相进入储集层，而且能极大的提高,机械钻速，实践表明空气钻井比用常规钻井液钻井提,高

3、机械钻速,3,4,倍。,第四节,欠平衡钻井技术,第四章,钻井过程压力控制,2020/6/2,空气钻井流体力学参数设计可按以下程序及步骤：,(1),确定携带岩屑所需的最小空气排量,q,gmin,；,(2),计算井底压力,P,B,；,(3),计算钻柱内钻头处压力,P,a,；,(4),计算注入压力,P,j,；,(5),由设计最小空气排量,q,gmax,、注入压力,P,j,，选择压风,机和增压器。,第四节,欠平衡钻井技术,第四章,钻井过程压力控制,2020/6/2,空气钻井的二大难题：,?,井下起火,解决办法：惰性气体；阻断接头,?,地层出水,解决办法：雾化钻井,(,饱和雾）,第四节,欠平衡钻井技术,

4、第四章,钻井过程压力控制,2020/6/2,第四节,欠平衡钻井技术,第四章,钻井过程压力控制,2020/6/2,二泡沫钻井,泡沫钻井是利用稳定泡沫作为循环介质的一种欠平衡钻井,技术。,稳定泡沫是由气体、液体和表面活性剂配制的一种流体，,密度一般为,0.032,0.064g/cm,3,，泡沫流体静压力是水的,1/20,1/50,，可获得高的机械钻速。,泡沫具有较高的携岩能力，约为水的,10,倍，一般钻井液的,4,5,倍。,泡沫为一次性流体，钻进中固相不会重新进入井内，可以,减少固相对储集层的损害。,第四节,欠平衡钻井技术,第四章,钻井过程压力控制,2020/6/2,泡沫流体欠平衡钻井流体动力学参

5、数设计可按以下步骤：,(1),确定有效携屑的泡沫质量；,(2),计算注入排量；,(3),根据井口控制装置能力、储层压力、产出量确定井口,回压,(4),计算钻柱内、钻头、环空流动压降；,(5),计算注入压力；,(6),由注入压力、排量选择压风机及增压器。,第四节,欠平衡钻井技术,第四章,钻井过程压力控制,2020/6/2,泡沫钻井的二大难题：,?,泡沫稳定,解决办法：稳定泡沫,?,重复使用,解决办法：破泡（化学剂、机械装置）,第四节,欠平衡钻井技术,第四章,钻井过程压力控制,2020/6/2,三充气钻井,充气钻井是目前国内外油田常用的欠平衡钻井方式。,1,常规钻柱充入方式,即气相和液相在地面混合

6、，两相流体由钻柱经钻头而进入,环空获得欠平衡钻井欠压差。,第四节,欠平衡钻井技术,第四章,钻井过程压力控制,2020/6/2,2,寄生管柱气方式,在下入的中间套管柱外寄生,一根一定尺寸的充气管柱，,在欠平衡钻井时，液相由钻,柱注入，气相由地面寄生管,注入，二者在环空混合的欠,平衡钻井。,第四节,欠平衡钻井技术,第四章,钻井过程压力控制,2020/6/2,3,同心管注气方式,在下完中间套管固井后，,再下入同心管柱，气相从同,心管柱与中间套管环空充入,，而液相则由钻柱注入，液,相在上返过程中与来自同心,管与中间套管环空的气相混,合而形成欠平衡钻井，从钻,柱与同心管环空返出地面。,第四节,欠平衡钻井

7、技术,第四章,钻井过程压力控制,2020/6/2,相互关系,第四节,欠平衡钻井技术,第四章,钻井过程压力控制,2020/6/2,四、低压头钻井,一般指钻井液密度比地层压力系数低,0.05,0.10g/cm,3,的钻井技术（,Low,Head,Drilling,）。,低压头钻井适用于裂缝性油气藏或裂缝,孔隙型双,重介质油气藏，这对钻井过程发现不同压力体系的油气,藏都非常有好处。,第四节,欠平衡钻井技术,第四章,钻井过程压力控制,2020/6/2,五欠平衡钻井与常规钻井的主要差异,1,、设备方面,?,井口设备,1,）旋转控制头或旋转防喷器（,RBOP,）,2,）井口防喷器组（,BOP),3,）节流

8、管汇,4,）地面三相（或四相）分离系统,第四节,欠平衡钻井技术,第四章,钻井过程压力控制,2020/6/2,第四节,欠平衡钻井技术,第四章,钻井过程压力控制,2020/6/2,旋,转,控,制,头,或,旋,转,防,喷,器,（,RBOP,）组成,方钻杆补心,轴承总成,弹簧胶套,快速锁封及三通,第四节,欠平衡钻井技术,第四章,钻井过程压力控制,2020/6/2,?,空气压缩机组,第四节,欠平衡钻井技术,第四章,钻井过程压力控制,2020/6/2,?,排气点火装置,第四节,欠平衡钻井技术,第四章,钻井过程压力控制,2020/6/2,2,、工艺方面,?,多相流动,气、液、固多相流动,用多相流理论计算流动问题,第四节,欠平衡钻井技术,第四章,钻井过程压力控制,2020/6/2,?,流形,多相流体流动形态受状态方程、流道几何特性及多相流体,本构关系影响，其流动形态在不同流道段形成波状流、段塞流,、环雾流。,第四节,欠平衡钻井技术,第四章,钻井过程压力控制,2020/6/2,掌握压力控制钻井中的