欠平衡钻井井底压差研究及确定

1、欠平衡钻井井底压差研究及确定【摘 要】以欠平衡钻井系统中的压力分布特性为基础,建立了欠平衡钻井井控技术的理论模型。研究了欠平衡钻井 过程中的欠平衡钻井压差确定、井筒内压力分布计算和实现 井底压力不变的方法。【关键词】欠平衡钻井井控压力分布abstract： based on the feature of pressure distribution in the under balanced drilling system, a well control theory model is presented in this paper, and comparing to the conventio

2、nal well control, the work of pressure of difference of under balanced drilling and the calculation of pressure distribution in the wellbore is studied in detail when studying under balanced drilling, fur thermore, a met hod of holding up constant pressure in wellbore is studied in this paperkey wor

3、ds： under balanced drilling； well control； pressure distribution.在钻井过程中钻井液柱压力低于地层压力，使产层流体 有控制地进入井筒并将其循环到地面，这一钻井技术称欠平 衡钻井。欠平衡钻井技术是在勘探开发难度日益增加，国际 石油市场激烈竞争的条件下应运而生的，是90年代初国际 上再次兴起的钻井新技术。应用该技术解决了许多困难和复 杂的勘探开发问题，提高了产量、降低了成本，尽快掌握和 发展欠平衡钻井技术是更好地发现和保护油气藏的重要战 略措施。1欠平衡钻井井底压差的确定井底压差是指井底压力与地层压力之差，其设计值准确 与否直接关系到

4、能否安全、快速钻进，如果设计值过小，易 造成井下压力过平衡，失去负压钻井的目的；若设计值过大, 易造成井口设备过载甚至失控，从而引起重大钻井事故。1.1欠平衡钻井井底压差的影响因素影响负压值大小的因素有：单位负压下的产油、气量 （可由已生产井求得）；设计的随钻产油气量；负压井 段不同压力体系的地层压力；水平井段的长度；井口设 备的除气液能力；井口防喷设备的额定工作压力；井眼 稳定性。1. 2欠平衡钻井井底压差的因素分析其中、项的因素对负压值的确定产生直接的影 响。负压井段压力单一的钻井设计中，设计负压值等于设计 的随钻产油量与单位负压产油量的商；在负压井段有多套地 层压力体系的钻井设计中，设计

5、负压值应该是针对地层压力 最低的地层。只有这样才能保证多个压力体系下钻进都处在 负压状态，而不会出现高压地层井底负压、低压地层井底正 压的现象。因素的影响是指当水平长度达到一定值的时候，其环 空压耗大于负压值就会在钻头处产生过平衡压力。然而刚进 入水平井段处井底的负压差等于钻头处负压差与环空压耗 之代数和，所以水平井负压设计必须考虑水平井段长度对负 压的影响。因素、对负压值设计有间接的影响。负压值越大， 即预计的随钻产油气量越大，泥浆液柱压力降低就越多，井 口回压也会相应升高。因此，负压值和井口最大回压可作为 选择除气和撇油设备及防喷器的依据。因素对负压钻井设计有着非常重要的影响，井眼不失 稳

6、是欠平衡钻井的基本前提。在欠平衡钻井，地层流体不断 渗入井筒，如果井底负压差过大，不仅给地面设备控制和处 理带来困难，而且可能使地层坍塌、出砂，造成地层毁灭性 破坏。1.3欠平衡井控原理欠平衡钻井作业与常规井控状况的主要差别是：套管 坐封在被钻地层的顶部。第一道溢流屏障是位于钻台下面 的旋转密封装置。套管鞋下钻井时，地层流体经循环出井, 钻柱中有井下钻井液马达和随钻测量装置(mwd) o一般地讲，欠平衡钻井的基本原则是：只要井口旋转密 封装置能够安全包容地面压力就保持钻进。实践表明，快速 钻井可以减少问题发生。使用钻井液马达钻井，通过钻杆内 压力变化来监测井底压力变化会更加困难。钻井液马达负载

7、 变化会引起钻杆内压力变动，这种情况下，维持一个恒定的 钻井液池液面是最好的节流控制方法，当产层气已扩散到全 部环空液柱内时，维持恒定液面有助于保持环空中液体的平 均含量。2欠平衡钻井实现压力平衡2.1用原密度钻井液循环压井用原密度压井时，立管压力、井底压力和套管压力与关 井时不同，将发生变化：立管压力pt：由于循环时钻井液在 整个系统中有流动阻力apcs,必然加在立管压力表上，因 此，pt将等于pt=pd+a pcs井底压力pwf：循环到井底是，apcs的大部分已损耗 在钻杆和钻头水眼上，只剩下环空压力损失apla,此时pwf=pp+ a pcs套管压力pa：在环空井口，循环阻力已消耗完，仍保持 原有的关井套管压力。由此可得压力平衡关系式pd+a pcs-apld+pdd=pp二pa+pda式中：apld为钻杆内和钻头水眼的压力损失。实现井底压力不变的方法是：在保证循环压井泵速不变 的条件下，控制循环时立管压力不变，使pt = pd +apcs这就需要在循环中通过调节节流阀来控制pt和pwf不 变。2.