氮气欠平衡井钻井技术

2015-12-21舒康

中国新技术新产品 2015年24期

舒康

（中海油田服务股份有限公司油田生产事业部深圳作业公司，广东深圳 518000）

欠平衡井主要是针对于情况复杂的中后期老油田的石油开采而研发的一项钻井技术，被认为是现代钻井技术研究的重点及发展方向之一。关于氮气欠平衡井的定义有多种，但是其相同点为都反映了井筒内压力及其与地层空隙之间的关系。

在我国，油田专家们普遍认为，钻井过程中，当钻井液柱的压力小于地层的压力时，可以使产层的液体进入到井筒，并将其有效地循环至地面的钻井技术就是欠平衡钻井。因而，根据具体的施工工艺，欠平衡井可以被分为液体欠平衡钻井、气体欠平衡钻井、雾化欠平衡钻井、泡沫欠平衡钻进以及充气欠平衡钻井技术等多种。本文中，笔者主要以氮气欠平衡井钻井技术为中心进行研究。

1 国内外氮气欠平衡钻井的发展过程

早在19世纪欠平衡井技术就已经出现，但是由于当时的技术及经费等方面的限制，该项钻井技术没有得到充分的发展及关注。直至20世纪90年代的时候，由于油气勘探技术的不断发展以及社会发展对于油气资源的大量需求，推动油气资源的开发朝着全新的方向发展。由于欠平衡井技术可以提高油气资源的产量进而顺应时代的发展要求，被全球范围内的油气勘探公司所关注，使其成为在水平钻井技术之后的另一个油气开采技术的发展方向。世界范围的广泛关注推动着欠平衡井各项设备及技术的开发及研究热潮，使其被广泛的使用于油气勘探中。

对于国内欠平衡井的发展可以追溯到20世纪的60年代，当时欠平衡井技术在四川油田及凉高山的地层中进行过试验，但是只是限于使用清水的钻进。直至80年代，欠平衡井钻井工艺才在国内真正开展，到90年代时伴随着欠平衡井技术的不断发展将我国的欠平衡井钻井技术推到一个新的发展阶段。从目前的发展形势来看，欠平衡井装备的国产化正在发展，且越来越多的国际钻井招标也采用欠平衡井钻井技术，进而在无形中不断地推动我国的欠平衡钻井技术朝着更深的层面发展。

2 氮气欠平衡钻井技术及应用

2.1 氮气欠平衡井技术简介

氮气欠平衡钻井技术是欠平衡钻井技术的中的一种，顾名思义，氮气欠平衡钻井技术以氮气作为主要的循环介质，其与一般的空气介质相比，具有在钻遇七层时不发生爆炸的优势。其主要的施工流程为：首先将氮气增压，借助立管三通注入钻具中，当氮气通过钻头时对钻头起到冷却的效果，与此同时将岩石碎屑倒出来；之后氮气及岩石碎屑进入到排砂管线装置。在整个氮气欠平衡钻井过程中，由于其井底的压力一直处于负压的状态，因而地层的压力可以得到释放，使得地层中的液体自由的流向井筒，进而起到保护储层的作用。但是需要注意的是，在整个的氮气欠平衡钻井过程中只要用一个环节造成液柱耳钉压力高于底层的压力，就会使得井筒中的有害液体进入到地层中，污染地层。因而，在采用氮气欠平衡钻井技术时，需要特别注意始终保持井底处于负压状态，这正是氮气欠平衡钻井技术的关键所在。综合来看，目前我国氮气欠平衡钻井技术主要是通过两种手段实现的：其一是通过在技术套管内部安装套管阀，借助其开关的作用对气钻和下钻时实现负压状态；其二就是通过采用不压井起钻和下钻转置实现对于负压状态的控制。通过采用这两种方式实现氮气欠平衡井的整个施工过程。

氮气欠平衡井钻井技术具有缩短锁业时间、节约成本等多重功效，其明显的优势在于：

第一，由于氮气欠平衡井内的井筒压力低，进而其钻头的切削效率高、尺度大，进而大幅度的降低了以往单井钻头的数量，提高钻井速度，缩短了建井的时间；

第二，氮气欠平衡钻井的井筒压力低可以避免泥浆钻井技术对地层的浸泡，较少地层受到污染的几率；

第三，有效地减少了完井处理钻井液的繁琐程序，进而起到了节约钻井液费用及减少化工产品对于油田环境的污染，有利于实现环境保护。虽然，采用氮气欠平衡钻井技术进行油气的勘探具有较多的优势，但是其对于设备的要求较高，设备的成本高，其适用于地层稳定性较强的地层。因而在实际的油气勘探中需要综合考虑。

2.2 氮气欠平衡钻井技术的应用

氮气欠平衡钻井技术在我国有很多的成功案例，例如2007年在玉门油田的鸭儿峡油区通过采用该项技术,完成了日产15吨的高产油流，填补了当时滞留裂缝稠油田使用氮气欠平衡钻井技术的空白，有效提高了产油量；2014年在长庆油田的成功案例，长庆油田的李16号油井地层压力系数低，容易发生井漏事故，尝试多种堵漏技术都去法实现正常施工，但在二开施工时采用了氮气欠平衡井的施工工艺，成功克服了以上的难题。