欠平衡鉆井工藝及裝備在漏失井鉆井中的應用

余漣

摘要：漏失井的主要因素為地層中間存在溶洞、孔隙或者縫隙，地層的壓力比較鉆井液的液柱壓力較小就會引起井漏。采用欠平衡鉆井工藝能夠有效解決鉆井液滲入地層或者出現漏失的情況，能夠有效避免工程出現復雜的情況，也能夠對油氣層進行保護。本文對漏失井的類型進行了分析，對欠平衡鉆井的概念和技術要點進行了闡述，研究分析了欠平衡鉆井工藝和設備在漏失井鉆井中的應用。

關鍵詞：欠平衡鉆井;漏失井鉆井;工藝應用

欠平衡井鉆井工藝能夠在控制井口的情況下通過采用低密度的鉆井液或者降低鉆井液的密度來降低井底的壓力，有效防治鉆井液滲入地層或者漏失的情況。欠平衡鉆井工藝和設備被廣泛應用在世界各地的鉆井工程中，通過使用低密度鉆井液來獲得最大的效益，其主要優勢在于能夠避免鉆井液的漏失和地層滲入。

1、漏失井的類型

1.1 裂縫型

這種類型的漏失井主要分為天然型和誘導型良好總，實際工作過程中能夠發現其裂縫具有較大的差異，長度的跨度最小幾厘米最大數千米，具有不同的表現形態，發育不是均勻狀態，受靜液柱壓力的影響會出現閉合或者張開的狀態。如果井壁和地層裂縫處于連接的狀態，一旦液柱壓力大于地層壓力，裂縫就會張開，導致鉆井液的漏失。對以往的經驗總結能夠發現鉆井液漏失的速率受到裂縫長度、寬度、發育程度、地層聯通效率以及井底壓力差的影響，分析時需要對全面情況進行綜合分析。

1.2 滲透型

這類漏失井主要出現在滲透性良好和膠結性較差的地層環境當中，漏失速率需要根據實際情況來進行分析，通常處于1-5m3/h不等的狀態。一旦壓差增加，漏失速率就會加大。

1.3 縫洞型

這類漏失井主要分為孔洞型和裂縫+孔洞型兩種，具有較高的復雜聯通性，分布具有隨機性且不均勻發育，應力敏感特性對比其他類型更強。通常出現這類漏失井時，應力狀態就會被破壞，巖石的應力被釋放后會出現新的裂縫。對比其他類型，這種類型的漏失量更大漏失速率更快。

2、欠平衡鉆井工藝和技術分析

2.1 工藝

欠平衡鉆井工藝可以概括為利用自然或者人工的方法來降低鉆井液的液柱壓力，讓鉆井過程中的井筒處于內負壓的狀態。這項工藝的基本流程是將旋轉控制頭安裝在常規的環形防噴器上，采用泡沫鉆井液、低密度鉆井液或者在鉆井液中注入天然氣、氮氣等，確保環空液柱的壓力能夠小于地層的壓力。旋轉防噴器的節流管和控制頭能夠有效控制井口的壓力，對井底的負壓進行調節，確保井內的油氣能夠有序地進入，通過循環系統達到分離的狀態。對于地層壓力較高的區域可以充分利用自然條件來達到負壓效果，降低鉆井的投入成本。地層壓力較低的狀態可以采用人工方法來達到負壓效果，但這種方法需要配備成套的制劑和設備，成本較高。

2.2技術分析

2.2.1負壓值確定和控制的過程

負壓值代表隨鉆產油氣量和單位負壓產油氣量，隨鉆產油氣量代表著地層壓力最低的部分處于負壓狀態的時候各個產層的隨轉產油氣量綜合，確定負壓值能夠在多套地層壓力體系中采用地層壓力最低的部分進行設計，確保整體壓力體系能夠始終處于負壓的狀態。平衡壓力指的是水平段長度超過一定值的情況下鉆頭的狀態，因此在設計水平井的負壓值是應當對水平段的長度進行充分的考慮。井口的設備需要考慮到其除液和除氣的能力是否對負壓值的設計產生影響，井口的防噴設備也需要考慮到其工作壓力是否對負壓值設計產生影響。隨鉆產油氣量上升時井口的回壓會受到鉆井液液柱壓力的影響出現波動，因此可以根據負壓值來選擇除油氣設備以及分離設備的外旋轉防噴器。欠平衡鉆井的穩定運行大前提是井眼的穩定，負壓差的大小會對井底負壓值產生直接的影響，嚴重會出現出砂、井眼坍塌等情況，需要從綜合的角度來對負壓值進行選擇。欠平衡壓差的設計合理與否也需要對井壁、井底壓力的波動對地層是否造成影響進行深入考慮?？梢愿鶕菲胶忏@井的地面控制系統結合套管、立管通過軟件來調節井口的回壓和鉆井液的密度，對井底負壓差進行有效的控制。

2.2.2欠平衡鉆井液的選擇

鉆井是否能夠處于負壓狀態，欠平衡鉆井液的選擇非常關鍵。在自然條件允許的情況下不需要對鉆井液進行外加制劑的添加，也無需采用相關的設備，應用成本較低。如果自然條件不允許則需要進行人工調節鉆井液或者采用低密度的鉆井液來確保鉆井處于負壓狀態。人工調節需要通過專業設備和輔助設備，運行成本較高。在選擇鉆井液時需要對地質條件、井的類型以及井的結構進行充分的考慮，對儲層的孔隙壓力、物性、負壓值的設計等相關參數也需要全面考慮。另外還需要考慮鉆井液的物理性能和對井壁穩定性是否存在影響，也要對鉆井液的攜屑能力進行考慮，確保能夠安全施工。

2.2.3井底壓力控制技術

欠平衡鉆井工藝的關鍵在于對井底壓力的控制，井底壓力值的設計和操控失誤都會導致鉆井安全事故的發生，輕者油氣污染、產能降低，重者引發井漏。能夠影響井底壓力值的因素包括：地層的參數、泵排量、井筒尺寸、氣體注入的速度、注氣的方式、控制閥和節流閥的開度、下鉆起鉆的操控以及修理等。

3、欠平衡鉆井工藝及裝備在漏失井鉆井中的應用

3.1 常規復雜地層處理

鉆進先漏后涌或者既漏又涌的復雜漏失地層中時，不應只考慮如何堵漏，而是應當考慮最大限度降低鉆井液的密度，這樣能夠有效減輕和解決鉆井液的漏失問題。采用欠平衡鉆井工藝和設備能夠確保鉆井能夠安全施工，能夠有效避免儲層被污染，具有其他常規鉆井無法代替的優勢。

3.2 潛山復雜地層處理

鉆進既漏又涌的潛山復雜地層時，在調整ECD并且確保沒有大量漏失的大前提下采用欠平衡鉆井工藝和裝備能夠通過節流閥向井口試壓來限制溢流，有效控制漏失等情況。

3.3地層壓力低的處理

地層壓力系數低于0.8的地層可以采用充氣鉆井液來降低液柱壓力，氣液比可以在25或者以上，通過大充氣量來降低液柱壓力。目前發達國家在進行超低壓地層鉆井工作時會采用霧流體或者充氣泡沫作為循環的介質。通過現場試驗和應用能夠有效滿足特殊地層的漏失井欠平衡鉆井需求。

結束語：

油氣鉆井的過程中因地層原因經常會出現漏失的情況，漏失類型的不同表征也各不相同，為提升開采的效率和質量，避免生態污染，采用欠平衡鉆井工藝和設備能夠有效防治漏失的問題，有效提升鉆井作業的效率和質量。

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