欠平衡水平井钻井技术

1 前言

近年来，随着钻井技术水平的提高和应用范围的拓展，欠平衡钻井工艺和水平井钻井技术在国际石油钻井市场上得已快速进展。众所周知，两种钻井技术在提高采收率、节约钻井本钱和保护油气藏等方面各自具有显著的优势，很多石油公司、钻井公司及效劳公司都在寻求降低勘探开发费用、提高经济效益的方法和途径，以降低钻井本钱和提高采收率为目的欠平衡水平井钻井技术恰恰满足了这方面的要求。水平井钻井技术可以使井眼与油藏有更充分的接触，提高单井产量； 欠平衡钻井技术能够有效地觉察和保护油气层。这两项技术结合，将会更有利于觉察和开发油气资源，已经成为当今钻井行业的争论热门。

水平钻井和完井技术是二十世界 80 年月和 90 年月早期进展最成功的一种技术。在水平钻井技术应用进展方面起巨大作用的一项关键技术是欠平衡钻井和完井技术，水平井欠平衡钻井是在钻井流体循环液柱压力低于地层孔隙压力状态下的钻井技术，也称有控状态下的“边喷边钻”工艺技术。这就意味着可渗透性地层在节流管线未开时有流体流入，且当节流管线一经关闭时，可能存在井口压力。

水平井欠平衡钻井技术已在美国、加拿大和德国得以推广应用，并且取得了显著的经济效益。在国内，由于测量手段和设备力量等因素的限制，在此之前该技术的现场应用尚不多见。

2 水平井欠平衡钻井技术的优势

用欠平衡钻井技术钻水平井(这里应正确选择许可条件和候选条件)的优势很多。

(1) 有利于保护和觉察油气层、提高单井产量

欠平衡技术钻水平井的主要优势是减小或降低地层损害，获得更大的单井产量。在常规钻井或过平衡钻井中，由于损害地层的钻井液在水平井地层中存在时间比直井存在时间长，因此地层损害对水平井的影响比直井大。由于水平井的前半水平段与流体接触时间比后半水平段长，因而其地层损害也比后半水平段更为严峻。另外，在水平井中暴露于钻井液中的地层比直井也多，因而钻井液对水平井地层的损害的影响比直井大。

如无大量钻井液完井液滤失渗入地层，则可避开严峻的地层损害，因此在特定地层承受欠平衡技术进展钻井和完井可防止由于流体侵入而产生的地层损伤。

(2) 提高机械钻速，延长钻头寿命，降低钻井本钱

欠平衡钻井可提高大局部井〔也包括水平井〕的机械钻速，从而削减钻完总深度的时间。在渗透性岩层钻进时，当井底液柱压力从平衡变为欠平衡状态时， 机械钻速最大可以提高三倍。

在非渗透性岩层和渗透性较低岩层钻进时，机械钻速依靠于确定井底压力。因此流体密度越低，机械钻速越高。在这种岩层中钻进，承受欠平衡钻井所获机械钻速远远高于承受常规钻井的机械钻速。据测试数据得知，承受欠平衡钻井技术，其机械钻速至少是承受常规过平衡钻井的 2 倍。

(3) 使循环损耗减至最小

很多水平井通常是在可能发生循环损耗的压力衰竭油藏中进展的。在大多数状况下，真实的欠平衡条件所用泥浆密度低，可以削减或降低循环损耗，避开产生地层损害、流体负载或与井筒流体损失相关的其它问题。

循环损耗同样还会增加井控问题。欠平衡钻井可削减循环损耗，而且这也是在一些地区应用欠平衡技术的主要缘由。

(4) 避开钻井液漏失和压差卡钻等事故

压差卡钻也是井筒压力衰竭的一个严峻问题。当环空液静压力超过地层孔隙压力时，会产生压差卡钻。这种状况也可能发生在与可渗透性地层对应的层段， 在该层段，泥饼是由钻井泥浆滤失形成的。

压差卡钻在水平井中格外严峻，这是由于产生的压差在水平井的变化范围较大，而且在水平井眼中打捞难度也更大。在胶结的可渗透性地层承受平衡钻井可削减压差卡钻；在未胶结的可渗透性地层，在“欠平衡”或“稍微过平衡”的状况下， 应用欠平衡技术和设备也可削减压差卡钻。

(5) 实现边钻井、边生产、边测试

为了让钻井操作人员进展连续的地层流体测试，用欠平衡技术钻水平井时允许地层流体流到地表。这样可获得被看成流体存在类型和油藏采收率的有价值的数据。同时，允许油藏流体流出有助于清洁岩屑。

3 水平井欠平衡钻井的实现 3.1 井眼清洁

井眼清洁在全部水平井钻井作业中都是一个重点问题。有效地净化井眼要求将流体粘度和足够的岩屑传输速度结合起来考虑。用液体或气体传输固体颗粒， 多年来始终是人们很感兴趣的课题，而在水平井眼用两相钻井液有效清洁井眼所需的速度和密度也仍值得进一步争论。垂直井眼携岩的根本原理是，流体最小返速应当是极限颗粒沉降速度的 2 倍，在水平井中这一速度应比直井高 2-4 倍。试验争论说明，用泥浆钻井不转动管子时，在水平井中流体返速应保持 0.9-1.2m/s 才能防止发生井眼净化问题，直井只需 0.3-0.6m/s 的返速。空气钻井时，Angel 的标准是规定直井空气返速达 15.2m/s 才足以传榆岩屑。从多个油田观看觉察， 实际所需的空气大约比 Angel 推举的标准值多出 25％，这相当标准条件下空气返速大约 19m/s。Guo 等人扩展了 Angel 的模型用于推测斜井钻井所需的最小空气流速。基于他们争论的公式和曲线，在一口造斜点 1500m 井深，弯曲半径为 86m 的井上，标准条件下最小空气速度将是 43m/s。

Ikoka 等人争论了直井钻井作业时所需的泡沫和雾化的流速问题。依据他们提出的曲线，从一口 1500m 深的直井中将 φ12.5mm 岩屑运送出来所需的空气和液体的最小环空返速应当是 22m/s，气水比大约为 200。钻屑越小要求的环空返速越低，同样气水比也低。基于这些数据，建议用泡沫或雾进展水平井眼钻井时要求的返速应在 0.9-43m/s 之间，取决于钻井液液体含量或泡沫质量，这是一个格外宽的范围。关于水平井混合流净化井眼问题至今仍缺乏具体的试验争论， 这是一个需要更加关注而且有意义的争论领域。

用氮气混合流体进展欠平衡钻井时，钻井液的性能对井眼净化力量有重要影响。这是由于钻井液的性能即随混合流的粘度转变又随其密度变化。阅历说明， 用雾流钻欠平衡直井段时高氮气比是格外成功的，且所需返速也相当低。此外， 持续钻井期间通常是数小时而非数天，尤其是水平井钻井时，允许正容积马达几乎无需更多润滑而直接下入井内。基于水平井现场阅历，高性能的钻井液必定带

来好的钻屑传输力量。在欠平衡油井钻井时，油藏流体进入到钻井液体系中，流量常常达 15m3/s，供给有意义的液体性能，因此有助于提高环空携岩力量。比较起来，气流可能供给足够速度但缺乏足够的液相，有可能影响有效地井眼清洁。不能清洁井眼可能导致被迫过平衡钻井，随之而来的是一系列工程问题，卡钻和昂贵的打捞工作或者造成井漏。

在水平井段的钻进过程中，适当增加钻柱的横向和周向运动，刮除岩屑的返出证明靠提高返速与机械作用是可以抑制井跟钻屑沉降问题的。

3.2 合理压差确实定

实施欠平衡钻井不但要有良好的井控装备，而且欠平衡压差大小确实定也格外关键，它直接影响欠平衡钻井的成败。

实行适当的欠平衡技术主要依靠于孔隙压力和潜在的井眼稳定性等数据，另外，还要认真考虑其它因素。水平井欠平衡钻井合理压差确定的三个依据：①要依据不同类型油气藏的特点确定欠平衡压差的大小，假设气油比高，则压差尽可能小，假设气油比低，则压差可适当放大；②要依据地层压力系数和产液量的大小来确定，假设产液量大，则压差应尽可能小；假设产液量小，则压差可适当放大；③要考虑环空钻井液油气侵状况。合理的欠平衡压差应当保持钻进过程中井内液柱压力+井口掌握压力略低于地层压力。

水平井欠平衡钻井合理压差确定的三个原则：①保持水平裸眼井段井壁稳定；②利于保护储层；③防止井喷。

(1) 保持井壁稳定的负压值

利用 Bradley 的抱负线形弹性和各向同性岩石模式争论井壁四周的应力，并且利用该模式争论并壁坍塌和破坏机理[2]，得出井壁失稳主要有两种类型：井壁裂开和坍塌。而欠平衡钻井过程中主要表现为井壁坍塌。井壁坍塌主要是由于岩石的剪切破坏并伴有张性破坏所致。通常状况下，随着井眼角度的增加地层坍塌压力相应减小；并且随井深的增加，岩石坍塌的敏感性也增大。对于沉积盆地的层状岩石，并斜角在 10°-40°之间为易破层面，最可能发生坍塌。另外，在构造应力区内，将井眼选定在适当的方位，使井眼沿最小地层应力的方向倾斜，会改善井眼的稳定性。

(2) 保护储层的极限压差确定

欠平衡钻井过程中，地层流体流人井筒时引起袖气层中微粒运移并堵塞地层喉道造成储层渗透率下降，该现象即为速敏。因此，掌握合理的欠平衡井底负压值可以使地层流体的产出速度低于储层损害的临界速度，而该临界速度一般是从速敏试验中获得，于是速敏引起的油气层损害程度就成为确定合理欠平衡负压值的重要依据[3]。本文依据马 1 井株罗系储层岩心的速敏试验数据可以推断，牛 102 井水平段所钻保罗系西山窑组地层无临界速度。因此，该井速敏对储层的伤 害可以不予考虑。

另外，假设油层产能较低，并且地层流体以液相原油为主，自然气含量低， 那么，欠平衡钻井过程中环空当量密度随产出流体的增加变化较小，于是防止井喷的极限压差在该井上也不予考虑。

欠平衡作业的目的是维持环空钻井压力低于地层压力，重要的是实现连续而非时断时续的欠压作业。对于如何维持稳定的井底压力仍存在一些问题。

①必需避开由于压力感动而使液体和固相侵入储层对地层造成损害。这些问题在气井中比在油井更加重要。油井压力感动钻达油层是很自然的，仅导致固相和自然的油层流体的侵入，对于气井则典型地导致固相和外部流体的侵人，而外来流体可能是地层难以相容的。稳定的井底压力固其减小了液体与地层侵入接触的程度将有助于保持欠平衡钻井，也有助于恢复所钻产层的渗透性。

②稳定的环空压力可以削减由于压力被动而引起的井眼不稳定和并发的环空缩径或卡钻。阅历告知不行能抱负化的不冲击地层，但应当尽可能维持相对稳定的环空压力。

③稳定的压力方式允许使用环空压力作为早期觉察井眼净化问题的诊断工具。Elsborg 等人供给的连续油管欠平衡钻井作业数据举例说明白实际环空压力对诊断井眼净化状况方面的力量，而波动的压力会使这种诊断困难大大增加。

④欠平衡钻井的另一重要作用是具备钻开气层的条件的同时进展产层测试。连续稳定的环空压力可供给更可信的贮存侵人的迹象显示，因而允许评估连续钻井的价值。

3.3 流体钻井操作

欠平衡钻井作业包括的流体范围从 100%的气体到 100%的液体，并且全部流体(雾、泡沫、充气流体等)都在其中。结果，欠平衡作业供给了流体密度和孔隙度的完整范围。适合欠平衡钻井的流体密度范围从零至任一所需密度都趋向于依靠对流体的选择。

欠平衡钻井最一般的技术仅仅是由完成操作的流体类型限定的。这些技术包括液流(实时)操作、充气(或气体)流体操作、泡沫操作以及空气、气体和气雾操作。无论选择哪一类型流体都有其优势和局限性。这是一种最普遍的观念，但也有超出规章的问题。当某一系统具有弱点时，另一系统则会在该方面加强，但选择主要流体系统的标准仍依靠于流体产生的井底压力。

流体钻井操作是承受典型的纯液体循环的流体系统完成的。它可描述为开采目的层时的单一钻井。

流体钻井系统最大的优势是，它代表了一种为钻井人员所熟知的简洁易行的一般系统。与操作分别设备的需求不同的是，流体钻井系统不需要特地的综合学问和流体掌握。承受流体钻井系统使压力波动和源于环空的流体“液面上升”都减至最小。而且在利用液体钻井系统时需要操作者使用常规的泥浆-脉冲测量工具(MWD)。

然而，用直接的流体系统进展流体钻井操作也有不利之处。大多数相关问题即便是承受常规钻井也会遇上，产出的油和通过钻屑清洁排出的钻井液中的水可形成乳状液。即便是没有形成乳状液，当流体到达地表后，产出的流体经岩相分别和处理也会产生一些其它问题。

流体钻井在油藏的根本应用上具有标准的或比标准稍高的压力梯度。当地层压力稍低于正常压力时，受地层影响也可以实施流体钻井操作。在得克萨斯南部Pearsal 油田的 Austinchalk 地层的实例中，甚至在地层孔隙压力为 7.3lb/gal 的 当量泥浆比重时，Austinchalk 地层也承受 8.3lb/gal 重的轻水进展流体钻井操作。 Austinchalk 地层裂缝很深，而且由于静液压力低于地层孔隙压力，导致该地层 不能在环空中维持整个液体的容积，这样不但可促进地层流体流淌，还使比单相钻井液更轻的流体布满环空。

流体钻井操作一般是将单相流体、纯流体、钻井液、地层流体和环空中的岩屑混合注入钻柱。流体钻井在裂缝性油藏的优势较大，由于在裂缝油藏需使用清洁且廉价的钻井液。流体钻井可使钻井液损失减至最小，而且还可防止常规钻井时由于流体固体颗粒堵塞而造成的裂缝开口。

(1) 气化流体操作

气化流体操作(充气流体操作)尝试过两相循环流体：气相(一般指空气、氮或自然气)和液相(一般指水、泥浆或一种油基泥浆)。气化流体一般不包括外表活性剂。

由于在压力衰竭油藏进展欠平衡钻井所需气化流体密度较低，因此气化流体的使用会有所增加。气化流体的优势是具有包括全部流体密度应用范围的力量。衡量气化流体系统相比照较简洁，气体流体的需求因此也相应上升。为让外部地层损害减至最小，气化流体或任一液体实际上都可被利用。

气体流体最大的优势是当环空多相流体相分别时，可掌握压力波动。由于在裸眼井中流体密度越低，供给应井筒的支撑越少，因此，在井筒中存在潜在的不稳定性。

充气和气化流体在孔隙压力为4.57.5lb/gal 当量泥浆比重的储层中应用最广泛，这里不稳定的可能性较小。当孔隙压力衰竭越来越大或由于液力限制而产生井眼清洁问题时，应考虑泡沫流体系统。

(2) 泡沫操作

完成泡沫操作需利用混合有气相(一般为空气、氮气或自然气)和液相(一般为水、泥浆或一种油基钻井液)的两相流体，同时还需应用一种外表活性剂，这种液体岩相是永恒不变的。

泡沫流体钻井在 60 年月后期和整个 70 年月曾获得过巨大成功。但由于环 境和经济因素，使泡沫流体钻井患病冷落，然而，由于近 10 年来泡沫再循环系统的进展使泡沫流体的应用恢复了活力。

泡沫流体的主要优势是它们的巨大掘采力量。泡沫具有一种运移岩屑和从井筒注入液体的独特力量。与其它流体相比，泡沫的井眼清洁力量优于其它流体。由于泡沫不是依靠于大量气体和液体混合而形成，而且从广义上说，泡沫还可调整节流压力，因此泡沫在环空中可适应不同的压力变化。

然而，在使用再循环系统时，泡沫具有一些缺点。泡沫比其它流体系统的技术更简单，而且流体稳定性的降低是受流体与井眼中污染物接触的影响。该污染物简洁在泡沫流体井中发生，包括水和盐水。而对该现场处理需大量费用。另外， 与其它流体系统相比，泡沫流体系统一般所需的场所也较大。

泡沫流体在孔隙压力为 0.55.0lb/gal 当量泥浆比重的储层中应用最广泛。泡沫流体也适用于井筒中污染物程度较轻，且获得欠平衡条件后有大量流体注入的地层。由于泡沫具有井眼清洁的力量，它也是压力衰竭地层的开窗磨铣的最正确选择。

(3) 纯气体操作

空气或气体钻井一般承受纯气体作为钻井液，这种气体可能是空气、氮、自然气或任一混合气体。气雾流体的选择可渐渐进展为气体钻井，且气雾流体可被作为连续的两相流体，系统中的流体可以小滴或悬浮形式存在。当无视工业中的气雾来进展真实地欠平衡钻井时，气体的使用可最大可能地供给欠平衡条件。很多操作者觉察在大局部的压力衰竭油藏，可供给欠平衡条件的唯一流体是纯气体。压力低于 0.1lb/gal 当量泥浆比重的任一储层都可承受空气、气体或气雾流体进展欠平衡钻井。

这种密度极低的流体有多种优点。它们允许一种格外经济的低压操作，由于通过气体流体产生的液力较低，这种空气钻井液是欠平衡操作系统中最经济、价廉的系统，且承受的这种空气钻井液钻井，其机械钻速将可能到达最高。如操作者选用氮作钻井液，还会降低潜在的侵蚀作用，使侵蚀变得微缺乏道。

在应用气体和气雾流体时也有很多不利之处。当承受空气钻井，尤其当侵入水产生时，空气系统潜在的侵蚀程度比其它系统高。向井底输入氧气会增加潜在的井底火灾或引起环空中的碳氢化合物爆炸。气体系统对井筒的维持最少，且在钻井时对井眼清洁最无效。

其它操作可能会在地层中产生一种过平衡条件，即使是在井眼中承受欠平衡钻井液流体，这些操作包括压力波动、钻杆连接、起下钻作业、环空中的回压(节流压力)和完井操作，为避开问题，特意把这些条件作用于井筒中。当要求拟一欠平衡或低压头条件等技术时，与在纯欠平衡操作中应用这些技术最严密相关的技术也已得到进展。大局部适用于欠平衡操作的一样设备也与包括“泥浆帽”钻井和不压井起下作业的技术一起使用。

3.4 泥浆帽钻井操作

泥浆帽钻井在钻井流入时的环空压力超过旋转掌握局部(旋转头或旋转防喷器)的安全压力限制时适用。泥浆帽操作不仅仅是单纯的欠平衡操作，而且通常还应用很多一样的技术和设备。这项技术是循环损耗和储层侵入交替作用时产生的，而且是为了防止气体被运移到地层，在环空中设置肯定体积的钻井泥浆。

肯定体积泥浆静液压力与地面环空压力综合可与地层孔隙压力平衡。一旦在环空中输入粘性的泥浆帽，环空就会被关闭或需重钻，全部的钻井液携带着钻井颗粒被压入地层。

泥浆帽操作作为流入钻井时解决高地面压力或高流体损耗的应急措施在得 克萨斯中部的 Austinchalk 裂缝地带广泛应用，这项技术也在世界各地广泛应用， 尤其是可钻进裂缝酸性气体储层的海岸地带。

这项技术具有可应用常规流体系统削减流体对地面返回等优点以及产生大量地面侵入的后序处理问题。泥浆帽技术也允许范围较广的暴露孔隙压力在井筒中同时变化，比方，当含有原始地层压力的裂缝与衰竭地层连接时。

当应用全部技术时也有一些弊病。泥浆帽钻井需要大的自然裂缝或其它高渗透岩石与井筒相通。完成这项技术需要承受无循环钻进，也就是无泥浆返回地面。当用其它欠平衡技术，定向钻井和测量比泥浆帽钻井更简单。最终值得一提的是， 在全部泥浆帽操作中，钻井液的充分供给是必需的。

3.5 水平井欠平衡钻井技术 (1) 边漏边钻钻井工艺

边漏边钻钻井工艺是用高粘切的高密度钻井液将环空内被污染的钻井液挤压到地层中，然后关井，钻具内用清水+胶液作为冷却液进展边漏边钻，井口可有回压也可没有，它取决于钻井液重力塞的密度。

(2) 边喷边钻钻井工艺

边喷边钻钻井工艺是承受比地层压力系数低的钻井液密度，利用旋转掌握头掌握肯定回压正循环欠平衡钻进，正确操作节流阀，使地层流体不断涌入井筒， 从而实现欠平衡钻进作业。在钻进过程中，由于出口钻井液受油气污染，造成钻井液密度低于设计密度，因此，必需保证入口钻井液密度为设计值，才能维持欠平衡钻进的顺当进展。

①承受边喷边钻工艺必需具备的条件：气油比低，承受边喷边钻时，地面设备的承压力量和处理量能够满足要求。

②留意事项：欠平衡钻进过程中，肯定要保证入口钻井液密度为设计值不变， 防止钻井液密度不断下降，形成恶性循环，造成套压过高或超出地面设备的处理力量。排量不宜太大，以防井漏，一般为 10～20L/s 左右。

(3) 下部钻具组合使用配置

在全部争论实例中，钻井用 BHA(下部钻具组合)均在不压井状况下人或从井中提出。使用程度涉及使用三芯电缆装置带一根 9-12m 的具有润滑脂注人头的防喷管。使用时间通常在 4-6h，不包括实际组装 BHA 的时间。连续油管和电缆操作人员由于精通工序，每次都获得的操作阅历。当部署钻含硫气井时，需要附加时间，以便工人穿戴防毒面具，口头沟通也有肯定因难。

(4) 工具振动

电子定向工具已经显示了对振动的敏感。阅历表功，在高气比环境下由于缺少液体，类似于油流环境下看到的阻尼，而使振动趋势加大。工具振动可以通过钻井液的液体性能加以掌握。这种现象在气井中由于产层流体的参加而使振动比油井更加严峻，油井中有液体阻尼影响。连续油管的使用，真实电缆数据传输， 供给了工具在振动酌状况下保持定位的手段，也避开了耗时昂贵的调整定向工具的操作。

3.6 水平井欠平衡钻井的压井技术

在目前的欠平衡钻井作业中，常常需要进展压井作业，一个好的压井方法可以提高压井的成功率，削减钻井液的消耗量，同时还可削减钻井液对地层的损害程度。压井的方法很多，关键是要选择适合本井状况的方法。一般有三种，即压回法、正循环压井法和重泥浆帽压井法，其优缺点如下：

1) 压回法：关井，用高密度钻井液将环空和钻具内的低密度钻井液同时推 入漏层，该方法压井速度快，但钻井液损耗量较大。

2) 正循环压井法：高密度钻井液入钻具，环空返出低密度钻井液，该方法 压井速度慢(是压回法的 1 倍)，但钻井液损耗量较小(是压回法的 1/3～1/2，其中轮古 2 井压井一次漏失 100ｍ3 左右)。应当留意的是井漏状况下的正循环压井与常规压井不同，压井初始泵压不应当等于低泵冲泵压加关井立压，应当适当掌握节流阀开度，当高密度钻井液到达钻头以后，可适度关小节流阀防止溢流， 承受此方法可以削减漏失。

3) 重泥浆帽压井法：关井，用高密度钻井液(轮古 2 井用 1.50ｇ/ｃｍ3 的 钻井液)将环空和钻具内的局部低密度钻井液推入漏层，使井筒内的压力处于平衡状态，该方法压井速度最快，钻井液损耗量最小，下钻完替出高密度钻井液。对油气藏的损害明显降低，从而到达保护油气层的目的。

3.7 不压井起下作业

不压井起下操作是指为了在超过旋转掌握局部(比方旋转头或旋转防喷器) 的压力限制的地面压力下，使用不压井起下作业装置或连续油管的一种有目的的操作方法。为了增加欠平衡钻井利润，我们通常会打算或要求承受不压井起下作业，连续油管钻机在最初设计中一般承受环空压力进入或退出井筒。

当承受连续油管和不压井起下作业时，在它们中的一些技术严格说并不是纯粹的欠平衡钻井技术，它们只是促进欠平衡钻井作业的设备。

连续油管和不压井起下作业为全部流体系统的应用供给帮助，它们使欠平衡操作在高压条件或地层压力极高时也可操作，连续油管和不压井起下作业使起下钻和钻杆连接无需压井和有效的井控操作。

这两种系统也有其缺点，它们中的一些缺点对欠平衡的操作特性影响不大， 连续油管钻井需要定向钻井的定向工具，而且旋转钻柱一般不大可能。当应用连续油管时，井眼清洁困难，而且当应用连续油管马达和一种可压缩流体时很难优选水力压力，所需的两项技术需要特地的设备，而且钻机比常规设备本钱高。

3.8 井漏状况下的起下钻、测斜、中测、电测、完井等作业

起下钻作业是钻井过程中所必需做的工作。在一般井的钻进中，这是既寻常又简洁的事情，但是在欠平衡作业时，起下钻并不简洁，为了解决这一难题，承受“吊灌”法起下钻技术，具体为：使用旋转掌握头，带压将钻具起至套管鞋内， 压井完毕后，起钻进展“吊灌”，灌入量为起出钻具容积的 1.5～2 倍，下钻不灌钻井液；电测期间可适当灌入少量钻井液，使井筒内的钻井液始终处于微漏状态， 以防液柱下降而造成井涌、井喷。

3.9 水平井欠平衡钻井的钻井液技术

欠平衡钻井翻开油气层，需要优质的钻井液与之相协作，钻井液除了供给欠平衡所需的适当密度(即液柱压力)以外，还要具有优良的流变性和保护油层功能。

钻井液的选择不仅对马达性能是关键，而且对避开液体与油藏岩石接触造成地层损害也是关镶。欠平衡钻气井时钻井液的选择和油井不同，在那里生产流体通常是可利用的，多数状况下，必需使用非储层流体。在选择过程中必需考虑其可利用性、本钱、地层相容性、密度、岩屑携带力量和腐蚀性。

虽然欠平衡钻井几乎没有流体侵人地层，但也会消灭短时间的过平衡。假设发生这种状况，重要的是流体不要对地层造成损害。在敏感性地层用蒸馏水或柴油及清水已经进展成功地钻井未觉察地层水敏。

3.10 水平井欠平衡钻井的完井技术

对奥陶系碳酸盐岩油气藏实施欠平衡钻井之后，需要进展完井作业。针对碳酸盐岩油气藏易井漏的特点，为保护油气层不受水泥浆的污染，最好承受裸眼完井和筛管完井。

4 水平井欠平衡钻井的技术难点与技术对策

欠平衡作业在有问题地区钻井风险较小，而且在欠平衡作业的进展方面，布满自信的钻井承包商正为的冒险而着手努力。然而，决策者在整个操作过程中始终对为什么欠平衡钻井没有很大的进展而疑心不解。最简洁的答案是：虽然欠平衡作业具有重要的技术优势，但它又是一种相对不成熟的技术，而且欠平衡作业存在与操作过程亲热相关的风险。

在过去技术高速进展的 15 年中，很多油气工业组织已渐渐意识到在削减风险和实现整个潜在技术方面存在两大主要障碍。第一大障碍即是地层的有效浸染和整个石油组织的技能；其次大障碍是每当试验技术时都可能有错误遗漏发生，因此技术的应用存在风险性，具体到欠平衡操作进展的一些其它障碍还包括：

⑴ 缺乏处理海岸地区和硫化氢地区应用欠平衡作业上特地的设备； ⑵ 还需在组织治理的方法、技术和工艺方面有所进展；

⑶ 欠平衡作业常与一些如水平井和多侧向钻井技术等技术综合应用的事实； ⑷ 钻井方案和打算比其它钻井技术更简单；

⑸ 争论领域的早期失败可能抑制将来方案的实施。

只有对整个欠平衡作业过程进展认真打算，且对其风险深思熟虑之后，早期实施者才有信念承受这项技术。

4.1 施工难点

①欠平衡压力作业过程中，地层压力大于井内液柱压力，允许地层流体进入井筒。而任何增稳及方位掌握钻具都是利用扶正器的数量及安放位置来掌握井眼轨迹的，既要允许地层流体的流出，还要满足井眼轨迹的要求，同时保证钻具在井眼中的安全。所以，在欠平衡井段进展增斜、稳斜钻进，解决好欠平衡压力段的轨迹掌握，是施工成败的关键。

②由于掌握欠平衡压力施工段的井眼轨迹需要单点、多点的监测，而常规监测可能使进入井简的地层流体太多，又不能准时分别，将会引起后效反响及井下简单状况，因此需要解决井眼参数监测问题。

③钻进时要有效掌握地层油气的侵入速度，否则可能消灭气体滑脱，造成地面套压快速上升，引起井壁失稳及其它风险问题。因此需要选择适宜的负压值。

④既要预防低浓度硫化氢对人员生命造成的危害，又要预防硫化氢“氢脆”， 解决硫化氢的侵蚀问题。

⑤在欠平衡定向并双重特别作业条件下，假设对简单状况的预防和处理不当， 都将引起简单恶化，甚至导致前功尽弃。

4.2 技术对策 (1) 造斜点确实定

欠平衡压力钻井施工并下安全相对薄弱，因此，现场要把造斜点、造斜段定在常规的安全并段，并确定好造斜点的适宜位置 G 在进入欠平衡段之前要留出能调整好井斜、方位的并段。该井段长短要适宜，太短将难以掌握，太长又可能在进入欠平衡段前消灭的方位偏离。

(2) 久平衡段的增稳钻具组合

在目的层进展欠平衡压力钻井并实现稳斜定向掌握，关键是选择钻具。由于地层压力大于并筒液校压力，所以钻具应尽可能简洁，要尽量减小钻具的摩阻。

(3) 久平衡压力施工井段的井斜和方位监测

掌握斜井段方位需要肯定的时间测量井眼轨迹数据，但承受常规单点监测方法，测一次一般需要2h 左右、而冬季测一次将需要3-4h。如不压井就进展单点测量，在这样长的时间内，地层流体将大量进入井眼浸泡地层，会使并壁坍塌， 同时难以掌握循环时产生的后效；而压井后再测，一方面会铺张大量时间；另一方面压井次数过多，全并钻井液的密度将会上升，导致掌握密度困难，同时还增加费用。针对这个问题，认真调研分析，打算承受简洁、成功率高且井下安全的

自浮式单点监测方法，投测时只需将调好的仪器投入钻具内，然后开泵，通过钻井液的椎力将仪器椎人测斜座，等测完后停泵，再靠钻井液的浮力使仪器浮出钻具，也可以边钻边往下椎。这样不仅节约时间，而且避开了因停泵而不能准时带出地层流体所造成的井下担忧全问题。

(4) 欠平衡压力钻进时的操作对策

开头钻进时，节流阀不节流，读出此时的立压作为立压参考值，供以后节流调整时用。在钻进过程中，未钻遇油气层时的立压值等于立压参考值；钻遇油气层后钻井液密度将渐渐转变：当被油气浸的钻井液上升到并眼上部时，出口流量开头增加，立压值开头下降。此时应调整节流阀，保持立压值约等于立压参考值。另外，随井探增加，的立压参考值为原立压值加上随井深增加而增加的压耗与环空压耗值，还应准时排解泵方面团素造成的立压值降低，要保证整个钻进过程中负压根本全都，起钻前压并必需遵循“压而不死、活而不喷”的原则。关井求压可计算出地层压力，按**衡压力的要求，依据地层压力可以计算出要到达平衡地层压力目的所需打人的重钻井液量。

欠平衡压力定向井属于双重特别井，鉴于这种特别性，定向的特别施工一般要避开欠平衡压力段。欠平衡压力段的换胶芯之类工作要安排在白班。每钻完一个单根要坚持两划一洗，起下钻要平稳操作，掌握进度、每下钻 20 柱向钻具灌满钻井液一次。要始终留意钻进过程中各项参数的变化，防止钻具、钻头等出事故，防止操作不当造成井壁坍塌等。要认真留意每一个细节(油气的上窜速度、全烃含量、钻井液密度的变化、井口有无钻井液溢出，以及钻具是否放空等)， 严防没能准时觉察井下特别而造成的简单恶化，尽力将一切隐患消灭在萌芽状态。

5 结论

欠平衡作业与水平钻井两项技术之间各有其优势，这一点是很明显的。水平钻井要求钻井人员推测一个常量的孔隙压力，而欠平衡作业技术要求水平井钻井人员最大程度地削减地层损害并承受特地的地面设备掌握井。

欠平衡作业技术的关键是要恰当地应用。假设没有完全了解所勘探储层的特性和钻井设备的限制条件，我们也不能完成欠平衡作业。调查争论全部适用的地层和目标是操作者的责任。操作中的失败通常是由于选择了不正确的候选数据造成的。

尽管欠平衡作业仍是一项兴技术，但由于水平完井技术的普遍进展，以及欠平衡钻井与水平钻井技术的共同进展，快速扩大了作为目前存在的欠平衡作业技术的限制条件。我们期望欠平衡作业中的地面设备、工具设计以及为供给最正确工具方案而设计的模拟工具得到进一步的进展，操作人员获得综合培训。

为了适应目前较低油价的形势，开发和开采工业不断进展技术，乐观筹措资金开发的油藏。水平钻井和欠平衡作业是石油工业技术创的成功例证。