吉林油田欠平衡钻井技术研究

刘庆旺， 王 韧， 孙慧翠

(1.东北石油大学石油工程学院，黑龙江大庆市 163318； 2.东北石油大学地球科学学院，黑龙江大庆市 163318)

吉林油田欠平衡钻井技术研究

刘庆旺1， 王 韧1， 孙慧翠2

(1.东北石油大学石油工程学院，黑龙江大庆市 163318； 2.东北石油大学地球科学学院，黑龙江大庆市 163318)

对吉林油田在长深1井应用欠平衡钻井技术进行了研究，发现了长岭断陷蕴含丰富的天然气，为扩大勘探开发成果，提高勘探效率，推广应用欠平衡钻井技术。通过欠平衡技术推广与完善，钻井速度大幅提高，气藏保护效果显著，促进了欠平衡钻井配套技术的推广实施。

吉林油田； 钻井液； 欠平衡； 钻井技术

欠平衡钻井最初出现在20世纪50年代的美国，欠平衡钻井技术对低压低渗储层和不同压力体系储层，以及开发后期压力枯竭储层具有明显优势, 得到推广发展。目前，欠平衡钻井技术在美国和加拿大较为成熟[1-3],在我国的应用范围越来越广泛, 并形成了许多国产化技术体系。

吉林油田松南深层天然气勘探在长深1井取得重大突破，为进一步提高勘探效率和开发效果，决定在深层天然气井扩大欠平衡钻井技术应用规模。通过科研技术研究，形成了欠平衡火成岩钻头优选及提速技术、井口压力控制技术、欠平衡钻井液技术和火成岩气藏保护技术等欠平衡钻井技术。钻井速度大幅提高，井身结构优化后大大节约了钻井成本，针对不同地层压力系数开发了配套欠平衡钻井液体系，欠平衡钻井配套技术的推广实施与完善，大大提高了深层天然气的勘探开发效率。

1 欠平衡火山岩钻头优选技术

PDC钻头优选的主要目的在于PDC钻头技术在火山岩地层的使用突破，为此在松南深层的英台地区开展了尝试试验，结果见表1。

在英台地区共进行2口井试验，龙深101井PDC钻头试验井段机械钻速5.68 m/h，龙深1-1井PDC钻头试验井段机械钻速，分别是同井段机械钻速的2.02倍和2.60倍。

牙轮钻头在松南深层的火山岩井段应用技术已经达到了较高的水平，主要的问题是进口钻头应用为主，国产化程度不高[4-8]，因此近年主要研究内容为国产牙轮钻头的应用，同时保证牙轮钻井速度不降低。表2 为欠平衡钻井效果对比。

表1 英台地区优选PDC钻头提速效果Table 1 Preferred speed effect of PDC bits in Yingtai region

表2 欠平衡钻井效果对比情况统计Table 2 The contrast effect of under balanced drilling

由表2可知，使用欠平衡钻井施工的非试验井二开下部井段(2 331～2 958 m)平均机械钻速4.50 m/h，试验井的机械钻速同比提高50% 以上。即节约了钻头的使用，又提高了机械钻速；解决了因使用常规钻具产生的钻具振动，造成的钻具疲劳破坏，避免了断钻具事故的发生。

2 欠平衡钻井液技术

根据不同地层压力系数、抑制水敏地层和保护油气层的需要，吉林油田应用的欠平衡钻井液有以下几种体系[9-13]，均满足了不同欠平衡钻井的要求。表3为欠平衡钻井液情况。

表3 欠平衡钻井液情况Table 3 Under balanced drilling

3 气藏保护技术

微晶石英、高岭石黏土矿物引起的微粒运移损害；裂缝性储层岩石的应力敏感性导致储层渗透率下降；钻井液滤液侵入储层导致的水锁损害；含铁矿物导致的酸敏损害；钻井液中与储层岩石、流体不配伍造成的损害[14-15]。采用理想填充技术和高温隔离膜保护技术，形成近井壁致密保护层，通过降低高温滤失量的评价手段，达到评价近井地带致密保护层效果。

钻井液配方(质量分数)：3%膨润土+0.3%FA-367+0.6%高效封堵降失水剂+0.1%XY-27+1.5%SMP-1+1.5%SPNH +2%CMJ-2+4%理想充填复合暂堵剂+0.4%ABSN。

表4为钻井液动态损害评价结果，图1为隔离膜钻井液动态滤失量曲线，表5为优选两性离子聚合物钻/完井液动态损害评价结果分析。

表4 钻井液动态损害评价结果Table 4 Evaluation results of fluid dynamic damage

注：Ko1为岩心原始渗透率；Ko2煤油反排岩心渗透率；Km为钻井液污染后的岩心渗透率。

表5 优选两性离子聚合物钻/完井液动态损害评价结果分析Table 5 Dynamic damage evaluation results of preferred zwitterion polymer drilling / completion fluid

注：Ko3为截掉泥饼端1 cm后测得的煤油渗透率；Ko4为截掉泥饼端2 cm后测得的煤油渗透率。

图1 隔离膜钻井液动态滤失量曲线

Fig.1Isolationmembranedynamicfiltrationfluidcurves

从图1可以看出，在钻井液中同时加入理想充填复合暂堵剂和成膜剂，可显著减轻钻井液对储层岩心的伤害，可在近井壁地带形成致密隔离层，两类岩心的动态渗透率恢复值分别为66.9%和92.7%(见表4)，而且反排时测得的启动压差较低，钻井液的侵入深度低(见表5)。

4 现场应用

2010—2011年在长深气田、龙深气田和伊通盆地应用欠平衡钻井技术推广应用22口井，通过井口压力控制、欠平衡钻井液技术的实施，应用的22口井中12口井随钻实现可控点火，欠平衡配套钻井技术满足了安全快速钻井、勘探及时发现和深层气田高效开发的目的。

(1) 欠平衡井段提速效果突出

欠平衡整体机械钻速提高明显，2010年，欠平衡段平均机械钻速1.58 m/h，比2009年(1.48 m/h)提高6.8%；2011年，欠平衡段平均机械钻速1.72 m/h，比2009年提高8.86%。

(2) 气藏保护成果显著

气藏保护技术在长深平1井进行实验，筛管完井后，试气10 h之内产量达到7.0×105cm3，表皮系数13.2。此后，应用该项技术成功钻探了长深平2井、长深平3井、长深平4井。长深平3井日产2.5×105cm3，长深平4井日产3.0×104cm3，油气藏保护效果显著。

(3) 欠平衡钻井的勘探成果

龙深101井欠平衡钻探点火成功，中途测试12 mm油嘴最高产量2.0×105cm3，提交预测储量3.0×108cm3；昌37井在5 050～5 064 m基岩段实现边钻边点火，火苗最高达10 m，在伊通盆地基岩古潜山获得重大突破性发现。长深10井应用气体钻井技术在登娄库地层下部发现良好的天然气显示，后效5次点火成功。昌43井钻进至4 183.22 m，地层双二组，实现4次后效点火，钻井液密度1.32 g/cm3。4 500 m中途测试，日产气1 000 cm3。

5 结论

(1) 形成了适合吉林油田深层欠平衡钻井配套技术，并进行了推广应用，效果显著。实施的欠平衡钻井技术，机械钻速达到4.50 m/h，试验井同比提高50% 以上。缩短钻井周期，降低钻井成本。

(2) 形成了理想填充技术和高温隔离膜保护技术，用于近井壁致密保护层，通过降低高温滤失量的评价手段，而且反排时测得的启动压差较低，钻井液的侵入深度低。达到评价近井地带致密保护层效果。

(3) 欠平衡钻井提高了吉林油田天然气勘探开发效率，促进了欠平衡钻井技术的发展。

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(编辑 宋官龙)

Application of Underbalanced Drilling in Jilin Oilfield

Liu Qingwang1, Wang Ren1, Sun Huicui2

(1.CollegeofPetroleumEngineering,NortheastPetroleumUniversity,DaqingHeilongjiang163318，China; 2.CollegeofEarthScience，NortheastPetroleumUniversity,DaqingHeilongjiang163318，China)

The Jilin oilfield found Changling faulted contains the large reserves natural gas by underbalanced drilling technology in Changshen 1 wells, for the expansion of the results of exploration, and improve the efficiency, promote the underbalanced drilling technology. Technology promotion and improvement make the drilling speed raise sharply，gas reservoirs protection is very effective, promoting the promotion and implementation of underbalanced drilling supporting technology.

Jilin oilfield; Drilling fluid; Underbalanced; Drilling technology

1006-396X(2014)01-0048-04

2013-05-03

：2013-06-08

中国石油吉林油田公司项目(JW10-W-16-JZ-6-44)。

刘庆旺(1962-)，男，博士，教授， 从事钻井液与油井增产措施技术的研究；E-mail: Liuqignwang@163.com。

TE243

： A

10.3969/j.issn.1006-396X.2014.01.009