欠平衡鉆井技術發展和前景

【摘要】欠平衡鉆井技術開始在國外迅速發展，在許多發達國家，欠平衡鉆井已經成為常規鉆井技術，欠平衡鉆井技術有很多優點，它能有效解決傳統鉆井污染油氣層的難題，大大減輕鉆井對地層的傷害。它從根本上解決了井漏難題，還能有效發現各種隱蔽性的油氣層，從而開采那些用傳統方法、設備、工藝發現不了的油氣田，欠平衡鉆井技術還能大大提高油氣開采效率，

【關鍵詞】欠平衡鉆井；鉆進工藝；常規鉆井

一、欠平衡鉆井連續循環系統

油氣井連續循環系統及其使用方法。該循環系統由多用途注入系統、井內循環系統及地面返出系統組成。地面返出系統包含欠平衡鉆井用的井口控制組合、套管頭和氣液固多相分離裝置。它提高了井控安全性，實現了氣液分注、連續循環，并能維持恒定的可控欠平衡狀態。欠平衡鉆井技術采用一種油氣鉆井節流壓力微機自動控制系統。這種系統有欠平衡鉆探環境中確定井下參數的方法和設備，可以欠平衡鉆探時，選擇性地激活從地巖層流過井筒的第一流體；檢測所激活的第一流體；確定所述流體進入井筒的深度。

二、材料和物質發明

欠平衡鉆井技術涉及一種微泡沫發泡劑及其鉆井液配方。它解決了現有技術中泡沫粒徑大，含氣量高，泥漿泵上水效率差，鉆井成本高的問題，可廣泛應用在低壓鉆井或欠平衡鉆井作業中。現在使用了一種抗高溫水包油鉆井液。它解決了傳統鉆井過程抗高溫差且密度大的問題。其特征在于：各成分及配比按重量份如下：1～2份膨潤土、4～6份抗高溫能力強的乳化劑、55～30份柴油、2～4份陽離子型穩定劑及2～3份高效的纖維素類降失水劑混于30～55份水中。它具有在高溫時不會使油水分層的特點，抗高溫可達160℃，鉆井液性能穩定，且該鉆井液最低密度為0.9g/cm3，使液柱壓力小，與地層間的壓差小，對保護油層有利，能夠滿足地層壓力系數1.0左右的儲層實施欠平衡鉆井的要求，失水大大減少，失水小于2ml。我國研制成功一種鉆井和完井作業中的可生物降解起泡劑、不就將用于鉆井施工。

三、震擊器發明

震擊器是一種帶機械鎖緊機構的液壓式隨鉆震擊器，包括卡瓦、卡瓦套、彈性機構總成等，卡瓦心軸與花鍵心軸連接，在卡瓦心軸與中筒體之間分別裝有上擊調節螺母、彈性機構總成、卡瓦、卡瓦套、下擊調節螺母，卡瓦心軸、延長心軸、閥體心軸依次連接，具有防誤震、在鉆柱中連接位置自由等特點，適用于包括欠平衡鉆井、定向井等復雜井，增加機械式鎖緊機構，設定其上擊解鎖力大于一般鉆井操作的鉆柱拉力，不管是鉆進、起下鉆，還是接單根、觸井底，使其液壓阻尼機構始終不工作，從根本上避免了液壓震擊器在使用過程中的誤震問題。

四、取樣測量裝置

取樣測量裝置是一種油氣井泡沫欠平衡鉆井作業中井控排放管線配套設備，即放噴取樣裝置，包括取樣短節、套管短節、彎頭、放噴短節等，套管短節與取樣短節連接，下法蘭通過法蘭短節與套管短節連接，上法蘭與放噴短節相接，彎頭與放噴短節連接，套管短節上有氣測短節，可即時進行巖屑取樣作業，確保巖屑在隨泡沫排放高流速下順利導出，可減少放噴管線的長度，放噴嘴的彎頭設計不但避免了排放管線連接處至井口環空壓力增加的問題，放噴管線還可保證在接單根期間對井口形成抽吸，使泡沫能夠連續排出，并且在井口打開期間，提供對井內侵入流體的抽吸，保證鉆臺作業人員安全，該裝置上的套管短節上設有氣測短節，可用于鉆井過程中氣測錄井服務。配有一種抗高溫隨鉆井下壓力溫度測試工具。它解決了現有的深井高溫地層隨鉆井下壓力溫度測試工具不適應高溫的問題。其特征在于：減震裝置上端用螺母固定，抗高溫儀器總成的下端通過螺紋安裝在鉆鋌本體上的抗高溫密封傳遞裝置上。該工具可以實現石油鉆井過程中深井隨鉆井下壓力溫度的實時、準確和自動測試功能。尤其對于深井欠平衡鉆井、氣體和泡沫鉆井中隨鉆井下壓力溫度數據的準確測試。

五、鉆孔裝置

欠平衡鉆孔裝置。其權利要求一保護用于從井表面延伸的開口井的裝置，包括：一個適于在開口井中的閉合件，在該閉合件中限定有一腔體，該腔體的壓力比一該井眼中經選擇的井眼間隙的壓力低；以及 至少一個端口是能選擇打開的從而連通該腔體和在該開口井中的井眼間隙，其特征在于，至少一個端口在打開時產生流體涌入該腔體，從而在該井眼間隙中產生一瞬間欠平衡壓力狀態。

六、減震裝置

空氣機械減震器，包括花鍵心軸、花鍵筒體、碟簧筒體、碟簧組、調整套、調整環、下接頭及密封元件防塵圈、支承環，該裝置從頂部至下部花鍵心軸、花鍵筒體、碟簧筒體依次連接，由花鍵心軸、碟簧組、調整套和調整環組成減震機構，花鍵心軸的外部裝有碟簧組，在花鍵心軸的外部分別設有調整套和調整環，避免攜帶巖屑的高速循環氣體在變徑部位形成渦流而擊傷工具關鍵的密封表面；密封采用二級密封設計，以確保密封的可靠性。

七、鉆井裝置

氣體欠平衡鉆井裝置。它包括氣源、連接氣源與井內鉆具的進氣、排氣管道及鉆具，其特征是：在氣源進氣管道上連接有控制切換機構，用于檢測控制氣體的流量、壓力，通過檢測氣體的流量、壓力，進而控制閥開關動作；在放噴排污管線上連接有中途測試機構，用于在打開儲層后，隨鉆評價儲層；在井口進氣管線上連接有短路機構，用于在出現意外情況時，通過及時切換，使管內剩余氣體及時達到短路機構，預防發生地面爆炸事故；并始終預防放噴排污管線噴出口火焰的熄滅。200410081640.6號文獻涉及一種實現油氣井連續循環的永久性雙層井身結構。它適用于鉆井、修井、完井等作業，特別是對欠平衡鉆井、高壓、大氣量井、深井、高含H2S油氣井等尤為重要。

八、密封裝置

欠平衡井下封井器。它包括平式油管接箍雙公短節、閥箍總成、本體、膠筒總成、壓帽、引鞋，閥箍總成內有閥系，閥系下部裝有泄壓閥。在襯管下入過程中，欠平衡井下封井器平衡地層壓力，從而保證欠平衡襯管完井工藝的實施。襯管進入井下封井器后，泄壓閥打開，井下封井器可隨襯管完井結構一起下到井底。現在使用的一種欠平衡液動井下封井器，包括上接頭、中心軸、下壓套、彈簧4、鎖緊螺帽、頂桿、本體、凸輪、板簧、舌板、外筒。該液動裝置采用階梯狀圓柱形頂桿與凸輪機構實現舌板的開啟與關閉，并具有巧妙的密封舌板與本體結構設計，密封性能好，能在技術套管上某一位置通過舌板將井眼在這一位置上下封隔開，它能確保在欠平衡狀態下起下鉆、下入完井管柱，從而實現鉆井全過程的欠平衡狀態，有效減少儲層損害，并起到簡化作業程序的效果。

九、結論

隨著對油氣藏認識水平的提高， 隨著隨鉆監測系統及鉆具設備性能的提高， 欠平衡鉆井技術將會更加完善。欠平衡井的開發方式將會更多地被用于石油、天然氣工業的開采與利用。