欠平衡钻井工艺及装备在漏失井钻井中的应用

余涟

摘要：漏失井的主要因素为地层中间存在溶洞、孔隙或者缝隙，地层的压力比较钻井液的液柱压力较小就会引起井漏。采用欠平衡钻井工艺能够有效解决钻井液渗入地层或者出现漏失的情况，能够有效避免工程出现复杂的情况，也能够对油气层进行保护。本文对漏失井的类型进行了分析，对欠平衡钻井的概念和技术要点进行了阐述，研究分析了欠平衡钻井工艺和设备在漏失井钻井中的应用。

关键词：欠平衡钻井;漏失井钻井;工艺应用

欠平衡井钻井工艺能够在控制井口的情况下通过采用低密度的钻井液或者降低钻井液的密度来降低井底的压力，有效防治钻井液渗入地层或者漏失的情况。欠平衡钻井工艺和设备被广泛应用在世界各地的钻井工程中，通过使用低密度钻井液来获得最大的效益，其主要优势在于能够避免钻井液的漏失和地层渗入。

1、漏失井的类型

1.1 裂缝型

这种类型的漏失井主要分为天然型和诱导型良好总，实际工作过程中能够发现其裂缝具有较大的差异，长度的跨度最小几厘米最大数千米，具有不同的表现形态，发育不是均匀状态，受静液柱压力的影响会出现闭合或者张开的状态。如果井壁和地层裂缝处于连接的状态，一旦液柱压力大于地层压力，裂缝就会张开，导致钻井液的漏失。对以往的经验总结能够发现钻井液漏失的速率受到裂缝长度、宽度、发育程度、地层联通效率以及井底压力差的影响，分析时需要对全面情况进行综合分析。

1.2 渗透型

这类漏失井主要出现在渗透性良好和胶结性较差的地层环境当中，漏失速率需要根据实际情况来进行分析，通常处于1-5m3/h不等的状态。一旦压差增加，漏失速率就会加大。

1.3 缝洞型

这类漏失井主要分为孔洞型和裂缝+孔洞型两种，具有较高的复杂联通性，分布具有随机性且不均匀发育，应力敏感特性对比其他类型更强。通常出现这类漏失井时，应力状态就会被破坏，岩石的应力被释放后会出现新的裂缝。对比其他类型，这种类型的漏失量更大漏失速率更快。

2、欠平衡钻井工艺和技术分析

2.1 工艺

欠平衡钻井工艺可以概括为利用自然或者人工的方法来降低钻井液的液柱压力，让钻井过程中的井筒处于内负压的状态。这项工艺的基本流程是将旋转控制头安装在常规的环形防喷器上，采用泡沫钻井液、低密度钻井液或者在钻井液中注入天然气、氮气等，确保环空液柱的压力能够小于地层的压力。旋转防喷器的节流管和控制头能够有效控制井口的压力，对井底的负压进行调节，确保井内的油气能够有序地进入，通过循环系统达到分离的状态。對于地层压力较高的区域可以充分利用自然条件来达到负压效果，降低钻井的投入成本。地层压力较低的状态可以采用人工方法来达到负压效果，但这种方法需要配备成套的制剂和设备，成本较高。

2.2技术分析

2.2.1负压值确定和控制的过程

负压值代表随钻产油气量和单位负压产油气量，随钻产油气量代表着地层压力最低的部分处于负压状态的时候各个产层的随转产油气量综合，确定负压值能够在多套地层压力体系中采用地层压力最低的部分进行设计，确保整体压力体系能够始终处于负压的状态。平衡压力指的是水平段长度超过一定值的情况下钻头的状态，因此在设计水平井的负压值是应当对水平段的长度进行充分的考虑。井口的设备需要考虑到其除液和除气的能力是否对负压值的设计产生影响，井口的防喷设备也需要考虑到其工作压力是否对负压值设计产生影响。随钻产油气量上升时井口的回压会受到钻井液液柱压力的影响出现波动，因此可以根据负压值来选择除油气设备以及分离设备的外旋转防喷器。欠平衡钻井的稳定运行大前提是井眼的稳定，负压差的大小会对井底负压值产生直接的影响，严重会出现出砂、井眼坍塌等情况，需要从综合的角度来对负压值进行选择。欠平衡压差的设计合理与否也需要对井壁、井底压力的波动对地层是否造成影响进行深入考虑。可以根据欠平衡钻井的地面控制系统结合套管、立管通过软件来调节井口的回压和钻井液的密度，对井底负压差进行有效的控制。

2.2.2欠平衡钻井液的选择

钻井是否能够处于负压状态，欠平衡钻井液的选择非常关键。在自然条件允许的情况下不需要对钻井液进行外加制剂的添加，也无需采用相关的设备，应用成本较低。如果自然条件不允许则需要进行人工调节钻井液或者采用低密度的钻井液来确保钻井处于负压状态。人工调节需要通过专业设备和辅助设备，运行成本较高。在选择钻井液时需要对地质条件、井的类型以及井的结构进行充分的考虑，对储层的孔隙压力、物性、负压值的设计等相关参数也需要全面考虑。另外还需要考虑钻井液的物理性能和对井壁稳定性是否存在影响，也要对钻井液的携屑能力进行考虑，确保能够安全施工。

2.2.3井底压力控制技术

欠平衡钻井工艺的关键在于对井底压力的控制，井底压力值的设计和操控失误都会导致钻井安全事故的发生，轻者油气污染、产能降低，重者引发井漏。能够影响井底压力值的因素包括：地层的参数、泵排量、井筒尺寸、气体注入的速度、注气的方式、控制阀和节流阀的开度、下钻起钻的操控以及修理等。

3、欠平衡钻井工艺及装备在漏失井钻井中的应用

3.1 常规复杂地层处理

钻进先漏后涌或者既漏又涌的复杂漏失地层中时，不应只考虑如何堵漏，而是应当考虑最大限度降低钻井液的密度，这样能够有效减轻和解决钻井液的漏失问题。采用欠平衡钻井工艺和设备能够确保钻井能够安全施工，能够有效避免储层被污染，具有其他常规钻井无法代替的优势。

3.2 潜山复杂地层处理

钻进既漏又涌的潜山复杂地层时，在调整ECD并且确保没有大量漏失的大前提下采用欠平衡钻井工艺和装备能够通过节流阀向井口试压来限制溢流，有效控制漏失等情况。

3.3地层压力低的处理

地层压力系数低于0.8的地层可以采用充气钻井液来降低液柱压力，气液比可以在25或者以上，通过大充气量来降低液柱压力。目前发达国家在进行超低压地层钻井工作时会采用雾流体或者充气泡沫作为循环的介质。通过现场试验和应用能够有效满足特殊地层的漏失井欠平衡钻井需求。

结束语：

油气钻井的过程中因地层原因经常会出现漏失的情况，漏失类型的不同表征也各不相同，为提升开采的效率和质量，避免生态污染，采用欠平衡钻井工艺和设备能够有效防治漏失的问题，有效提升钻井作业的效率和质量。

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