欠平衡钻井技术原理及工艺探讨
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【摘要】欠平衡钻井的是指在钻井过程中钻井液循环体系的井底压力低于地层孔隙压力，使产层流体有控制的计入井筒并将其循环到地面的钻井技术。本文主要是从欠平衡钻井的原理出发，讨论工艺参数的设定以及钻井液的选择依据。
【关键词】欠平衡钻井 工艺 欠平衡钻井液
利用可靠的装备在万千能控制的情况下，合理的确定钻井液液柱压力与地层孔隙压力的负压差值，引导地层流体进入井筒，形成溢流或井喷，在溢流或者井喷状态下钻进时，控制进口钻井钻井液保持稳定，将出口的钻井液与地层流体的混合物通过地面管汇引到距井口较远的体外除气加重装置里，除去95%以上的气体，需要时可加重到所需要的钻井液密度，然后返回到钻井液循环罐中。1 欠平衡压力钻井工艺技术原理1.1 储层伤害较小的基本原理
根据力的平衡原理，当地层孔隙压力大于井筒液柱压力（动态、静态）压力时，地层孔隙流体就会侵入井筒，引起溢流和井喷，而井筒钻井液滤液及固相就不能入侵地层，外界的液体和固相不能对地层产生伤害，即基本保持储层性质的原始面貌，这就是储层伤害较小的基本机理。
1.2 负压差值的选择
负压差值的确定对欠平衡压力钻井技术能否成功地实施起着重要的作用。欠平衡压力钻井和其他技术一样，工艺技术是核心。而欠平衡钻井工艺的核心就是井底压力的研究和控制，其中井底负压值的大小直接影响到地层流体进入井筒内量的多少，关系到能否安全快速钻进。井底负压值的控制是欠平衡钻井成功的关键。负压值太大，有可能超过井控装备的承压能力，造成井喷失控事故，对稳定井壁也不利。另外速敏的影响也会对储集层产生新的伤害，负压值太小，有可能起不到对储集层伤害小的作用。
1.3 该套工艺适用的地层岩性：
1.3.1？筛选基础数据
（1）储层参数确定底层渗透率、孔隙度和孔隙尺寸分布资料。
（2）通过对岩心的分析确定地层内是否有敏感矿物质，如果有敏感矿物存在，则应正确的评价这些矿物和钻井液滤液还有钻井液间的化学反应情况。
（3）确定地层的岩石含油饱和度和含水饱和度，了解岩石的润湿性。
（4）对岩层固相分布进行确定，为固控设计做准备。
1.3.2？适用的地层
（1）具有潜在井漏和钻井液伤害的地层。如：晶间渗透率大于1×10-3μm3的地层，开度大于100μm的开放型裂缝的地层，具有大量连通孔洞的非均质碳酸盐地层、裂缝型渗流通道的产层。
（2）具有岩石――液体敏感性的地层。容易造成地层粘土矿物的水化膨胀。
（3）具有液液敏感性地层。钻井液和地层水不配伍而导致地层胶结和固相沉淀的。2 欠平衡钻井中井内压力情况：
（1）常规钻井在钻进的过程中，井内出现的压力如下：（式3）
式中：欠p？―欠压值，MPa；
由于存在欠压值，所以在进入产层后，地层流体就会进入井筒内，实现欠平衡钻井。3 影响欠平衡钻井的压力
影响到欠平衡钻井压力的因素主要有钻井液静液柱压力、环空压耗、欠压值、井口压力、地层压力等五个因素。
钻井液静液柱压力的大小主要与钻井液的密度相关，当其直接作用在地层上，对欠压值的大小会产生影响，当地层流体进入到环空后，环空的多相液体就会导致钻井液静液柱压力值不容易得出。环空压耗的产生是因为钻井液的流动造成的，其大小与钻井参数和钻井液性能有直接关系。它会直接作用在地层上而影响到欠压值，在低压地层中表现更严重。根据相关经验，一般的设定值在0.2MPa到1MPa之间，具体的值还需要根据实际情况和地层要求来设计。环空静液柱压力会随着地层流体的进入而出现下降，欠压值也会随之急剧提升，此时需要在井口控制一定的回压来对地层流体的流入量进行控制，否则会给欠平衡钻井产生很大的危害。井口回压和欠压值存在一定的伴生关系，井口回压的产生是因为欠压值的存在，而井口回压又限制了欠压值。井口回压的大小根据经验一般为0到7MPa，如果欠压值过小，就没有比药品控制回压。
4 欠平衡钻井液选择依据及影响因素
在欠平衡钻井技术中，钻井液的选择也是一个很重要的方面，在钻井液选择方面，主要是考虑到钻井液和地层流体之间的相容性、地层产出流体对钻井液的稀释情况、钻井液的防腐问题、钻井液的粘度以及对流自吸作用。
4.1 钻井液和地层流体之间的相容性
实施欠平衡钻井操作时，如果达到真正的欠平衡，地层中的油水会从井眼进入与循环的钻井液接触而出现高粘度乳状液、沉淀物、结构、润湿反转以及注入介质的氧化问题。当地层产出水与循环液接触后就会混合新城极稠的稳定乳状液，对泵压造成影响而破坏欠平衡的状态，也造成了气体的分离困难，破坏了环空流体的紊流状态。为抑制稳定乳状液的形成，在欠平衡钻井操作中需要使用表面活性剂。但是表面活性剂的使用不当会造成分屑不良和钻屑成团以及卡钻等情况，如果表面活性剂在钻井中出现漏失，进入地层后会使得地层的润湿性转变成亲油性。
4.2 地层产出液体对钻井液的稀释作用
欠平衡钻井作业的过程中，地层产出的混相液体会对循环液体造成迅速的稀释，即便是使用闪点调控很好的油基钻井液体系也会出现一定程度的污染。泡沫钻井液体系和油、地层水混合后会严重稀释，发生一系列不良反应。对于钻井液是否可以重复使用就要确定产出油是否带来了影响，具体可以通过测量储层中产出油的苯胺点、浊点。还需要考虑的是在低温情况下，产出液不会与循环钻井液反应而结晶出石蜡。
4.3 钻井液的防腐
如果选用充有空气、氮气的钻井液体系，地层或循环流体中的咸盐水会与微量的氧接触而导致其具有较强的腐蚀性。在地层产出气含有氢和硫的情况下，腐蚀问题会更严重。所以需要使用防腐剂来抑制这些反应，防止钻柱、井下装置和连续软管的过早失效，通过对游离气、溶解气和地层中产生的地层水进行详细分析来对其可燃性和腐蚀性进行评价。
4.4 钻井液的粘度
在进行人工诱导欠平衡作业时，选用的钻井液一般避免高粘度钻井液，因为其高粘度很难达充分清洁井眼而需要的稳流，在固相和分离气体的控制上也较为困难。高粘度钻井液通过泵输送时会产生很高的摩擦力，容易导致钻头欠平衡状态的丧失。
参考文献
[1] 杨文冉，何修启.元坝地区欠平衡钻井技术[J].天然气技术与经济，2012.3
[2] 杨毅，宋瑞宏，姜玉芳.气体全过程欠平衡钻井压力控制技术探讨[J].西部探矿工程2011.1