氮氣欠平衡井鉆井技術

舒 康

（中海油田服務股份有限公司油田生產事業部深圳作業公司，廣東 深圳 518000）

欠平衡井主要是針對于情況復雜的中后期老油田的石油開采而研發的一項鉆井技術，被認為是現代鉆井技術研究的重點及發展方向之一。關于氮氣欠平衡井的定義有多種，但是其相同點為都反映了井筒內壓力及其與地層空隙之間的關系。

在我國，油田專家們普遍認為，鉆井過程中，當鉆井液柱的壓力小于地層的壓力時，可以使產層的液體進入到井筒，并將其有效地循環至地面的鉆井技術就是欠平衡鉆井。因而，根據具體的施工工藝，欠平衡井可以被分為液體欠平衡鉆井、氣體欠平衡鉆井、霧化欠平衡鉆井、泡沫欠平衡鉆進以及充氣欠平衡鉆井技術等多種。本文中，筆者主要以氮氣欠平衡井鉆井技術為中心進行研究。

1 國內外氮氣欠平衡鉆井的發展過程

早在19世紀欠平衡井技術就已經出現，但是由于當時的技術及經費等方面的限制，該項鉆井技術沒有得到充分的發展及關注。直至20世紀90年代的時候，由于油氣勘探技術的不斷發展以及社會發展對于油氣資源的大量需求，推動油氣資源的開發朝著全新的方向發展。由于欠平衡井技術可以提高油氣資源的產量進而順應時代的發展要求，被全球范圍內的油氣勘探公司所關注，使其成為在水平鉆井技術之后的另一個油氣開采技術的發展方向。世界范圍的廣泛關注推動著欠平衡井各項設備及技術的開發及研究熱潮，使其被廣泛的使用于油氣勘探中。

對于國內欠平衡井的發展可以追溯到20世紀的60年代，當時欠平衡井技術在四川油田及涼高山的地層中進行過試驗，但是只是限于使用清水的鉆進。直至80年代，欠平衡井鉆井工藝才在國內真正開展，到90年代時伴隨著欠平衡井技術的不斷發展將我國的欠平衡井鉆井技術推到一個新的發展階段。從目前的發展形勢來看，欠平衡井裝備的國產化正在發展，且越來越多的國際鉆井招標也采用欠平衡井鉆井技術，進而在無形中不斷地推動我國的欠平衡鉆井技術朝著更深的層面發展。

2 氮氣欠平衡鉆井技術及應用

2.1 氮氣欠平衡井技術簡介

氮氣欠平衡鉆井技術是欠平衡鉆井技術的中的一種，顧名思義，氮氣欠平衡鉆井技術以氮氣作為主要的循環介質，其與一般的空氣介質相比，具有在鉆遇七層時不發生爆炸的優勢。其主要的施工流程為：首先將氮氣增壓，借助立管三通注入鉆具中，當氮氣通過鉆頭時對鉆頭起到冷卻的效果，與此同時將巖石碎屑倒出來；之后氮氣及巖石碎屑進入到排砂管線裝置。在整個氮氣欠平衡鉆井過程中，由于其井底的壓力一直處于負壓的狀態，因而地層的壓力可以得到釋放，使得地層中的液體自由的流向井筒，進而起到保護儲層的作用。但是需要注意的是，在整個的氮氣欠平衡鉆井過程中只要用一個環節造成液柱耳釘壓力高于底層的壓力，就會使得井筒中的有害液體進入到地層中，污染地層。因而，在采用氮氣欠平衡鉆井技術時，需要特別注意始終保持井底處于負壓狀態，這正是氮氣欠平衡鉆井技術的關鍵所在。綜合來看，目前我國氮氣欠平衡鉆井技術主要是通過兩種手段實現的：其一是通過在技術套管內部安裝套管閥，借助其開關的作用對氣鉆和下鉆時實現負壓狀態；其二就是通過采用不壓井起鉆和下鉆轉置實現對于負壓狀態的控制。通過采用這兩種方式實現氮氣欠平衡井的整個施工過程。

氮氣欠平衡井鉆井技術具有縮短鎖業時間、節約成本等多重功效，其明顯的優勢在于：

第一，由于氮氣欠平衡井內的井筒壓力低，進而其鉆頭的切削效率高、尺度大，進而大幅度的降低了以往單井鉆頭的數量，提高鉆井速度，縮短了建井的時間；

第二，氮氣欠平衡鉆井的井筒壓力低可以避免泥漿鉆井技術對地層的浸泡，較少地層受到污染的幾率；

第三，有效地減少了完井處理鉆井液的繁瑣程序，進而起到了節約鉆井液費用及減少化工產品對于油田環境的污染，有利于實現環境保護。雖然，采用氮氣欠平衡鉆井技術進行油氣的勘探具有較多的優勢，但是其對于設備的要求較高，設備的成本高，其適用于地層穩定性較強的地層。因而在實際的油氣勘探中需要綜合考慮。

2.2 氮氣欠平衡鉆井技術的應用

氮氣欠平衡鉆井技術在我國有很多的成功案例，例如2007年在玉門油田的鴨兒峽油區通過采用該項技術,完成了日產15噸的高產油流，填補了當時滯留裂縫稠油田使用氮氣欠平衡鉆井技術的空白，有效提高了產油量；2014年在長慶油田的成功案例，長慶油田的李16號油井地層壓力系數低，容易發生井漏事故，嘗試多種堵漏技術都去法實現正常施工，但在二開施工時采用了氮氣欠平衡井的施工工藝，成功克服了以上的難題。

結語

氮氣欠平衡井鉆井技術時被廣泛的使用于石油勘探中，成功克服了以往石油勘探技術的難題，提高了石油產量。然而，在實際的施工中要綜合考慮該項技術的利弊，進而保證石油生產的有序進行。

[1]楊振平，蔣宏偉，王少春，馮舉濤，潘潔，蔣記偉.欠平衡鉆井技術的優勢和挑戰[J].內蒙古石油化工，2006（08）.

[2]周英操，王廣新，翟洪軍，姜玉芳，田魯財.欠平衡鉆井技術在大慶油田衛深5井中的應用[J].石油學報，2003（06）.