欠平衡钻井技术ppt课件

1、欠平衡钻井技术欠平衡钻井技术胜利欠平衡钻井技术公司胜利欠平衡钻井技术公司目目 录录一、欠平衡钻井技术分类一、欠平衡钻井技术分类二、适宜欠平衡钻井的地层二、适宜欠平衡钻井的地层三、欠平衡钻井配备三、欠平衡钻井配备四、技术可行性四、技术可行性五、欠平衡钻井流体五、欠平衡钻井流体六、欠平衡钻井设计六、欠平衡钻井设计七、压力控制七、压力控制八、欠平衡作业八、欠平衡作业一、欠平衡钻井技术分类一、欠平衡钻井技术分类1 1、定义、定义欠平衡钻井欠平衡钻井APIAPI定义：钻井过程中允许产层流体定义：钻井过程中允许产层流体流入井眼，并可将其循环到地面，地面可有效控流入井眼，并可将其循环到地面，地面可有效控制。

2、这一技术称欠平衡钻井。制。这一技术称欠平衡钻井。低压钻井低压钻井Low Head Drilling)Low Head Drilling)一、欠平衡钻井技术分类一、欠平衡钻井技术分类2 2、分类、分类人工诱导人工诱导Artificially Induced)Artificially Induced)与溢流钻井与溢流钻井(Flowdrilling) (Flowdrilling) 按钻井流体类型划分：按钻井流体类型划分：气体钻井流体气体钻井流体气液两相钻井流体气液两相钻井流体液体钻井流体液体钻井流体一、欠平衡钻井技术分类一、欠平衡钻井技术分类 气体钻井流体气体钻井流体干空气钻井干空气钻井天然气钻井天

3、然气钻井 氮气钻井氮气钻井尾气钻井尾气钻井一、欠平衡钻井技术分类一、欠平衡钻井技术分类气液两相钻井流体气液两相钻井流体雾化钻井雾化钻井泡沫钻井稳定泡沫、硬胶泡沫泡沫钻井稳定泡沫、硬胶泡沫 充气钻井液钻井，有四种注气方式钻杆注气、充气钻井液钻井，有四种注气方式钻杆注气、寄生管注气、同心管注气和延续油管注气寄生管注气、同心管注气和延续油管注气 低密度钻井流体低密度钻井流体(lightened drilling fluid)(lightened drilling fluid) 可紧缩性流体可紧缩性流体Compressible FluidsCompressible Fluids一、欠平衡钻井技术分类一

4、、欠平衡钻井技术分类气体气体雾雾泡沫泡沫充气流体充气流体一、欠平衡钻井技术分类一、欠平衡钻井技术分类液体钻井流体液体钻井流体低密度液体低密度液体( (柴油、原油、油基泥浆、水包油柴油、原油、油基泥浆、水包油溢流钻井溢流钻井Flow Drilling Flow Drilling 一、欠平衡钻井技术分类一、欠平衡钻井技术分类其它欠平衡钻井：其它欠平衡钻井：泥浆帽钻井泥浆帽钻井 不压井起下钻钻井不压井起下钻钻井Production Drilling Production Drilling ：美国能源部声：美国能源部声称的未来十年的关键技术称的未来十年的关键技术海洋欠平衡钻井海洋欠平衡钻井一、欠平衡钻

5、井技术分类一、欠平衡钻井技术分类IADCIADC分类号分类号A低压钻井或近平衡钻井低压钻井或近平衡钻井B欠平衡钻井欠平衡钻井1气体钻井气体钻井2雾化钻井雾化钻井3泡沫钻井泡沫钻井4充气钻井液钻井充气钻井液钻井5液体钻井液体钻井一、欠平衡钻井技术分类一、欠平衡钻井技术分类IADCIADC风险分级：风险分级：0 0 地层不含碳氢化合物地层不含碳氢化合物1 1 井不能自动溢流到地面，从井控上看井不能自动溢流到地面，从井控上看风险是低的风险是低的2 2 井能自动溢流到地面，但能运用常规井能自动溢流到地面，但能运用常规井控方法，万一灾难性的设备毁坏，后井控方法，万一灾难性的设备毁坏，后果有限果有限3 3

6、 地热或不产碳氢化合物，最高关井压地热或不产碳氢化合物，最高关井压力低于欠平衡设备任务压力等级，灾难力低于欠平衡设备任务压力等级，灾难性的设备毁坏有直接的严重后果性的设备毁坏有直接的严重后果4 4 产碳氢化合物，最高关井压力低于欠产碳氢化合物，最高关井压力低于欠平衡设备任务压力等级，灾难性的设备平衡设备任务压力等级，灾难性的设备毁坏有直接的严重后果毁坏有直接的严重后果5 5 方案的最高地面压力大于欠平衡钻井方案的最高地面压力大于欠平衡钻井设备的压力等级，但低于防喷器组合的设备的压力等级，但低于防喷器组合的压力等级，灾难性的设备毁坏有直接的压力等级，灾难性的设备毁坏有直接的严重后果严重后果二、适

7、宜欠平衡钻井的地层二、适宜欠平衡钻井的地层1 1、欠平衡钻井优点钻井、欠平衡钻井优点钻井 提高机械钻速提高机械钻速 添加钻头寿命添加钻头寿命 减少钻机作业时间减少钻机作业时间 处理井眼问题处理井眼问题井漏井漏压差卡钻压差卡钻敏感性页岩敏感性页岩 二、适宜欠平衡钻井的地层二、适宜欠平衡钻井的地层2 2、欠平衡钻井优点油藏、欠平衡钻井优点油藏 减少或消除表皮损害提高消费指数减少或消除表皮损害提高消费指数 提高产量提高产量 更早消费更早消费 提高最终采收率提高最终采收率 延续和实时地层评价延续和实时地层评价二、适宜欠平衡钻井的地层二、适宜欠平衡钻井的地层3 3、欠平衡钻井的局限和困难、欠平衡钻井的局

8、限和困难 不非常了解储层和地质情况不非常了解储层和地质情况 井壁不稳定井壁不稳定 合理的设计和作业合理的设计和作业 MWD MWD和导向钻具的限制和导向钻具的限制 着火和腐蚀着火和腐蚀二、适宜欠平衡钻井的地层二、适宜欠平衡钻井的地层4 4、适宜欠平衡钻井地层、适宜欠平衡钻井地层好的选择：好的选择： 压力衰竭储层压力衰竭储层 低机械钻速的硬地层低机械钻速的硬地层 井漏地层井漏地层 老井重入和修井老井重入和修井 敏感性损害地层敏感性损害地层 高渗高孔地层高渗高孔地层 裂痕和溶洞裂痕和溶洞 二、适宜欠平衡钻井的地层二、适宜欠平衡钻井的地层 差的选择：差的选择： 高渗高压高渗高压 未知储层或地层未知储

9、层或地层 高产高产 疏松地层疏松地层 薄弱塑性地层，盐，膨胀页岩薄弱塑性地层，盐，膨胀页岩 有硫化氢有硫化氢 压力不同的多套储层压力不同的多套储层 三、欠平衡钻井配备三、欠平衡钻井配备1 1、井口控制设备、井口控制设备 旋转控制头、旋转防喷器旋转控制头、旋转防喷器三、欠平衡钻井配备三、欠平衡钻井配备2 2、地面处置设备、地面处置设备开式：液气分别开式：液气分别器、撇油罐和自器、撇油罐和自动点火安装动点火安装液气分别器液气分别器三、欠平衡钻井配备三、欠平衡钻井配备闭式：四相分别器闭式：四相分别器三、欠平衡钻井配备三、欠平衡钻井配备自动点火安装套自动点火安装套 三、欠平衡钻井配备三、欠平衡钻井配备

10、防回火安装防回火安装三、欠平衡钻井配备三、欠平衡钻井配备火炬火炬 及排气管线及排气管线三、欠平衡钻井配备三、欠平衡钻井配备3、不压井起下钻安装、不压井起下钻安装三、欠平衡钻井配备三、欠平衡钻井配备4、充氮设备、充氮设备膜氮：紧缩机、膜氮：紧缩机、膜纤维、增压机膜纤维、增压机三、欠平衡钻井配备三、欠平衡钻井配备液氮：液氮：液氮贮藏罐液氮贮藏罐液氮泵液氮泵汽化器汽化器运输液氮车辆运输液氮车辆三、欠平衡钻井配备三、欠平衡钻井配备5、其它设备、工具、其它设备、工具 常规防喷器组合常规防喷器组合六棱方钻杆六棱方钻杆斜台肩钻杆斜台肩钻杆内防喷工具内防喷工具重泥浆贮藏罐重泥浆贮藏罐消防平安器材消防平安器材节

11、流管汇至少要配置一个液动节流节流管汇至少要配置一个液动节流阀阀钻机底座要有足够高度钻机底座要有足够高度四、技术可行性四、技术可行性地层坍塌压力：进展井壁稳定性评价。地层坍塌压力：进展井壁稳定性评价。地面设备分别才干：了解储层流体种类、产量、地面设备分别才干：了解储层流体种类、产量、能否有酸性气体能否有酸性气体 。旋转控制头的额定动压：套压的大小与地层压力、旋转控制头的额定动压：套压的大小与地层压力、地层流体类型、产量、气体的滑脱速度、工况及地层流体类型、产量、气体的滑脱速度、工况及欠平衡钻井方式有关。欠平衡钻井方式有关。五、欠平衡钻井流体五、欠平衡钻井流体气空气、天然气、氮气气空气、天然气、氮

12、气雾雾泡沫泡沫充气钻井液水、油、泥浆充气钻井液水、油、泥浆油油水水泥浆泥浆五、欠平衡钻井流体五、欠平衡钻井流体对液相钻井液要求：对液相钻井液要求：运用与储层岩石、流体配伍的钻井液运用与储层岩石、流体配伍的钻井液防止各种敏感性损害以及润湿反转、沉淀、防止各种敏感性损害以及润湿反转、沉淀、结垢、乳化、水锁等损害结垢、乳化、水锁等损害思索钻井液与产出的储层流体相容性问题，思索钻井液与产出的储层流体相容性问题，主要是防止水主要是防止水- -油、气油、气- -油乳状物的构成，以油乳状物的构成，以利于地面油气分别利于地面油气分别五、欠平衡钻井流体五、欠平衡钻井流体液相钻井液类型：液相钻井液类型：水水盐水盐

13、水水基泥浆水基泥浆油油油基泥浆油基泥浆五、欠平衡钻井流体五、欠平衡钻井流体引荐：引荐：采用无固相清洁流体采用无固相清洁流体当比重小于当比重小于1.2时思索用清水或盐水时思索用清水或盐水当地层产油时思索用清水或盐水当地层产油时思索用清水或盐水当地层产气时，比艰苦于当地层产气时，比艰苦于1.2时思索泥浆时思索泥浆六、欠平衡钻井设计六、欠平衡钻井设计1、欠平衡钻井获得胜利的关键、欠平衡钻井获得胜利的关键完全搞清楚油藏和地质情况完全搞清楚油藏和地质情况选择适宜的欠平衡钻井技术选择适宜的欠平衡钻井技术合理的设计与多相流计算机模拟合理的设计与多相流计算机模拟制定应急方案制定应急方案六、欠平衡钻井设计六、欠

14、平衡钻井设计2、欠平衡钻井方式选择、欠平衡钻井方式选择欠平衡钻井流体欠平衡钻井流体密度密度g/cm3欠平衡钻井方式欠平衡钻井方式气体气体0.0012-0.012气体钻井气体钻井雾雾0.012-0.036雾化钻井雾化钻井泡沫泡沫0.036-0.84泡沫钻井泡沫钻井充气钻井液充气钻井液0.48-0.84充气钻井充气钻井液体液体0.84-2.28溢流钻井溢流钻井六、欠平衡钻井设计六、欠平衡钻井设计欠平衡钻井方式选择所思索要素：欠平衡钻井方式选择所思索要素：所处理的问题或运用对象所处理的问题或运用对象设备和技术才干设备和技术才干地层产出流体的处置地层产出流体的处置六、欠平衡钻井设计六、欠平衡钻井设计3

15、、欠平衡压差设计、欠平衡压差设计欠平衡压差设计的主要影响要素：欠平衡压差设计的主要影响要素：地层坍塌压力地层坍塌压力地面设备分别才干地面设备分别才干旋转控制头的额定动压旋转控制头的额定动压六、欠平衡钻井设计六、欠平衡钻井设计气体、雾化钻井，不作特别设计气体、雾化钻井，不作特别设计溢流钻井溢流钻井0.70.71.4MPa 1.4MPa 充气钻井充气钻井1.701.703.5MPa 3.5MPa 六、欠平衡钻井设计六、欠平衡钻井设计4、井身构造、井身构造技术套管要下到油顶附近用于提高产量技术套管要下到油顶附近用于提高产量充气钻井能够要选择井眼尺寸充气钻井能够要选择井眼尺寸六、欠平衡钻井设计六、欠平

16、衡钻井设计5、欠平衡钻井设备、欠平衡钻井设备注入系统注入系统气体注入系统、液体注入泵和化学试剂注气体注入系统、液体注入泵和化学试剂注入系统入系统回流系统回流系统主要包括分流器旋转控制头或旋转防喷主要包括分流器旋转控制头或旋转防喷器、节流管汇、分别系统和点火安装等器、节流管汇、分别系统和点火安装等设备。设备。欠平衡钻井设备的配置与欠平衡钻井方式欠平衡钻井设备的配置与欠平衡钻井方式和地层流体类型、产量有关。和地层流体类型、产量有关。 六、欠平衡钻井设计六、欠平衡钻井设计6、钻具构造、钻具构造六方钻杆、上下旋塞六方钻杆、上下旋塞1-21-2止回阀或浮阀止回阀或浮阀 23/8 23/8、 31/2 3

17、1/2 、55投入式防通阀投入式防通阀斜台肩钻杆斜台肩钻杆六、欠平衡钻井设计六、欠平衡钻井设计根据最高地层孔隙压力、地层流体类型根据最高地层孔隙压力、地层流体类型和产量选择井控安装的压力等级和组合和产量选择井控安装的压力等级和组合方式方式井口安装应按行业规范井口安装应按行业规范SY/T64261999钻井井控技术规程设计钻井井控技术规程设计 典型的井口安装组合典型的井口安装组合 7、井口、井口六、欠平衡钻井设计六、欠平衡钻井设计转控制头转控制头环形防喷器环形防喷器双闸板双闸板四通四通单闸板单闸板套管四通套管四通套管头套管头六、欠平衡钻井设计六、欠平衡钻井设计8、循环流程及地面布置、循环流程及地

18、面布置循环流程与欠平衡钻井方式有关循环流程与欠平衡钻井方式有关胜利油田欠平衡钻井地面设备配套流程图装置防回火装置振动筛除砂器离心机储备罐泵入井口7100井压泄压FH35-35FZ35-352FZ35-35压井放喷钻具井压传感器真空除气器喷射泵砂泵振动筛振动筛浆气体分离器泥传感器泵储备罐储备罐储备罐储备罐储备罐泥浆罐泥浆罐原油泥浆分离器原油池火炬排 污 池自动点火溢流钻井地面布置图溢流钻井地面布置图充气钻井地面布置图充气钻井地面布置图六、欠平衡钻井设计六、欠平衡钻井设计9、欠平衡钻井参数设计、欠平衡钻井参数设计气体钻井主要是设计携带岩屑所需求的最小气气体钻井主要是设计携带岩屑所需求的最小气体流量

19、体流量 雾化钻井主要是设计携带岩屑和液体所需求的雾化钻井主要是设计携带岩屑和液体所需求的气体流量气体流量 泡沫、充气钻井设计气体流量和液体流量泡沫、充气钻井设计气体流量和液体流量溢流钻井主要是设计钻井液密度溢流钻井主要是设计钻井液密度 气体、雾化、泡沫和充气要用多相流软件设计气体、雾化、泡沫和充气要用多相流软件设计 六、欠平衡钻井设计六、欠平衡钻井设计多相流流动模型多相流流动模型常用的模型有均相流模型、分相流模型和漂移流常用的模型有均相流模型、分相流模型和漂移流动模型等动模型等 气体、雾化、泡沫钻井采用均相流模型，即气、气体、雾化、泡沫钻井采用均相流模型，即气、液两相的运转速度一样液两相的运转

20、速度一样而充气、溢流钻井采用漂移模型，漂移模型思索而充气、溢流钻井采用漂移模型，漂移模型思索了各相之间的相互作用和相对运动，即气相滑脱速了各相之间的相互作用和相对运动，即气相滑脱速度和油相的漂移速度。度和油相的漂移速度。 六、欠平衡钻井设计六、欠平衡钻井设计多相流多相流 流型流型六、欠平衡钻井设计六、欠平衡钻井设计美国莫尔工程公司美国莫尔工程公司MudliteMudlite软件设计软件设计六、欠平衡钻井设计六、欠平衡钻井设计10、完井设计、完井设计原那么：原那么：欠平衡钻井的目的为理处理钻井问题提高机械钻欠平衡钻井的目的为理处理钻井问题提高机械钻速、减少井漏和压差卡钻或地质评价采用常规完速、减

21、少井漏和压差卡钻或地质评价采用常规完井井降低储层损害，欠平衡完井降低储层损害，欠平衡完井 六、欠平衡钻井设计六、欠平衡钻井设计完井方式：裸眼、筛管、尾管完井方式：裸眼、筛管、尾管完井管柱完井管柱低密度固井：泡沫、空心玻璃微珠低密度固井：泡沫、空心玻璃微珠管外分隔器管外分隔器 七、压力控制七、压力控制1 1、钻杆法、钻杆法低节流压力法低节流压力法恒液面法恒液面法适用于溢流钻井适用于溢流钻井七、压力控制七、压力控制2 2、环空法、环空法随钻压力监测随钻压力监测多相流动态数值模拟多相流动态数值模拟适用于气液两相欠平衡钻井适用于气液两相欠平衡钻井八、欠平衡作业八、欠平衡作业1 1、欠平衡作业前要思索的问题：、欠平衡作业前要思索的问题：每一层的地层压力每一层的地层压力地层产出的流体类型、产量以及能否有酸性气体地层产出的流体类型、产量以及能否有酸性气体防喷器能否进展了试压防喷器能否进展了试压旋转控制头能处置多大压力旋转控制头能处置多大压力地面处置系统的才干地面处置系统的才干井队人员能否进展了培训井队人员能否进展了培训八、欠平衡作业八、欠平衡作业2 2、接单根、接单根能否封锁环空能否封锁环空卸扣前释放钻杆内圈闭压力卸扣前释放钻杆内圈闭压力八、欠平衡作业八、欠平衡作业3 3、起下钻、起下钻普通原那么：普通原那么：井眼不能对钻