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[摘 要]潜山油气藏的勘探开发是国内钻井行业共有的难点之一，欠平衡钻井技术的引入与应用效果十分明显。通过实践和总结，推出对该技术应用与推广的认知与看法，以求同行共鉴。
[关键词]欠平衡钻井技术；应用方法；推广发展趋势；
中图分类号：TE249 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）15-0397-01
引言： 潜山油气藏一般为古凸起上的碳酸盐岩或变质岩经过风化剥蚀，沿风化壳形成次生孔隙裂缝带，储集油气而形成的。该类型油气藏裂缝、溶洞极其发育，且裂缝的走向无明显的规律可循，地层压力系统也非常复杂，高低压力系统并存，钻井过程中易发生井漏和井喷现象。近年来，欠平衡钻井技术的应用有效解决钻井过程中的井漏、井喷和储层保护问题，为潜山油气藏的勘探开发和保护储集层提供了技术保障。
1、 欠平衡钻井概念及分类
欠平衡钻井又称为负压钻井，是指在钻井过程中井底压力低于地层压力，地层流体有控制地进入到井筒并循环至地面的钻井技术。欠平衡钻井技术最早应用在20世纪50年代。90年代开始，欠平衡钻井技术开始在国外迅速发展，许多发达国家已经把欠平衡钻井技术当作常规钻井技术。主要分类：
1） 气体钻井，包括空气、天然气和氮气钻井，密度适用范围0-0.02克/立方厘米；
2） 雾化钻井，密度适用范围0.02-0.07克/立方厘米；
3） 泡沫钻井液钻井，包括稳定和不稳定泡沫钻井，密度适用范围0.07-0.60克/立方厘米；
4） 充气钻井液钻井，包括通过立管充气和井下注气两种方式。井下注气技术是通过寄生管、同心管、钻柱和连续油管等在钻进的同时往井下的钻井液中注气。密度适用范围0.7-1.02克/立方厘米，是应用较广泛的一种欠平衡钻井方法；
5） 水或卤水钻井液钻井，密度适用范围1-1.03克/立方厘米；
6） 油包水或水包油钻井液钻井，密度适用范围0.8-1.02克/立方厘米；
7） 常规钻井液钻井（添加密度减轻剂），密度适用范围大于0，9克/立方厘米；
8） 泥浆帽钻井，国外称之为浮动泥浆钻井，用于钻打深地层高压裂缝段或含硫化氢气层。
2、 欠平衡钻井技术适用范围及优点
μm的大裂缝地层、含有对水基钻井液滤液过敏的成分而且这类成分含量较高的地层、可能与滤液极不相容的地层、接近束缚水饱和度或残余油气饱和度的脱水地层。不适合于进行欠平衡钻井作业的情况为：1）探井；2）井壁不稳定；3）地层孔隙压力不清；4）流体中含H2S；5）地层压力高、裂缝性、产量大、风险大的井；6）同一裸眼压力系数差别太大的井。
欠平衡钻井技术与常规钻井技术相比，具有如下优点：1） 减轻地层伤害，提高油气井产能；
2）提高钻井效率，降低钻井成本；
3）及时发现地质异常情况和识别产层；
4）可实现边钻井、边进行油气处理或求产；
5）避免井漏，防止或减少压差卡钻；
6）可进行随钻油藏评价。
3、 實现欠平衡钻井的主要方法和关键技术
目前，实现欠平衡钻井的主要方法有自然法和人工诱导法两种。自然法就是当地层压力系数大于1.10时，可采用降低常规钻井液体系的密度来实现欠平衡钻井，即边喷边钻；人工诱导法就是当地层压力系数小于1.10，采用常规钻井液无法实现欠平衡钻井作业时，可采用可压缩性钻井液实现欠平衡钻井。欠平衡钻井技术是一项复杂技术，涉及多项不确定因素，因此应进行综合工程分析，确保获得最大利益。其关键技术包括：1）欠平衡钻井设计；2）根据地层压力确定采用自然法还是人工诱导法；3）为了避免欠平衡条件的丧失，应实时监测作业参数和产出流体量；4）欠平衡钻井作业的控制技术；5） 产出流体的地面处理；6） 测量技术。
4、 欠平衡钻井主要装备
欠平衡钻井装备主要包括防喷器组、旋转控制头或旋转防喷器、不压井起下钻装置以及液气分离器系统等几部分。典型的防喷器组是由一个环形防喷器和两个以上的闸板防喷器组成，这对地层裂缝发育、地层压力高、产量大的井尤为必要；旋转控制头或旋转防喷器的作用是封闭钻杆与方钻杆，并能在所限定的井口压力条件下允许钻具施转，实施负压钻进作业；不压井起下钻装置的作用是在限定的井口压力条件下允许起下钻作业；液气分离器系统主要由气体分离器、真空除气器、分离罐、储油罐、火炬管和火炬组成，其作用是将返回到地面的钻井液中的油和气分离出来。
5 现场应用应注意的问题
实施欠平衡钻井时，必须注意以下几个方面的问题：1） 准确收集地层或储层数据；2）分井段进行钻井设计：稳定层段用空气钻，少量出水层段用雾化钻，中等出水层用永久泡沫钻，大量出水层用充气钻井液钻，易坍塌的钻进段用稳定泡沫钻；3）准确计算钻进控制参数，不同钻井介质的钻进参数不同；4）严格准确控制井口回压；5）井场设备要齐全，井口装置质量及工况要好；6）做好资料的收集、整理和综合分析工作；7）强化安全和完善防范措施。
6 存在的主要技术难题及今后发展趋势
目前，欠平衡钻井工艺技术在钻进、起下钻方面已相对比较成熟，但在完井等方面，仍存在许多不足之处，突出表现在：1）欠平衡条件下的测井、下套管或下尾管、注水泥等完井工艺难以实现；2）欠平衡条件下的储层伤害问题仍然比较突出；3）缺乏系统的欠平衡钻井数值模型。另外，在实际施工过程中，欠平衡钻井技术也存在着以下一些问题：1） 不利于不稳定井段井壁的保护，尤其是在水平井钻井中；2） 不易选择合适的钻井液；3）在钻水平段时，不能保证井眼轨迹实时监测；4）由于钻井过程中，激动压力等因素的存在，不能保证实现全过程欠平衡，有可能会造成更严重的储层伤害。
虽然如此，随着欠平衡钻井工艺技术的不断完善和发展，欠平衡钻井技术将极大地提高油田的勘探开发效率。可以预见，在未来几年，欠平衡钻井技术将朝着欠平衡定向井、大斜度井、水平井以及连续管等钻井技术发展。
7、 几点认识
1） 欠平衡钻井技术可以有效地解决古潜山大裂缝性储层钻井过程中钻井液漏失的问题。
2） 欠平衡钻井技术有利于发现和保护油气层，提高油气井的产能。
3） 欠平衡钻井技术应用于水平井或大斜度井，可以显著增大储层油气渗流面积，提高油气井的产量；
4） 由于目前只能实现钻进过程中的欠平衡，起下钻和完井过程中的欠平衡还难以实现，因此，仍存在不同程度的储层伤害问题。
[关键词]欠平衡钻井技术；应用方法；推广发展趋势；
中图分类号：TE249 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）15-0397-01
引言： 潜山油气藏一般为古凸起上的碳酸盐岩或变质岩经过风化剥蚀，沿风化壳形成次生孔隙裂缝带，储集油气而形成的。该类型油气藏裂缝、溶洞极其发育，且裂缝的走向无明显的规律可循，地层压力系统也非常复杂，高低压力系统并存，钻井过程中易发生井漏和井喷现象。近年来，欠平衡钻井技术的应用有效解决钻井过程中的井漏、井喷和储层保护问题，为潜山油气藏的勘探开发和保护储集层提供了技术保障。
1、 欠平衡钻井概念及分类
欠平衡钻井又称为负压钻井，是指在钻井过程中井底压力低于地层压力，地层流体有控制地进入到井筒并循环至地面的钻井技术。欠平衡钻井技术最早应用在20世纪50年代。90年代开始，欠平衡钻井技术开始在国外迅速发展，许多发达国家已经把欠平衡钻井技术当作常规钻井技术。主要分类：
1） 气体钻井，包括空气、天然气和氮气钻井，密度适用范围0-0.02克/立方厘米；
2） 雾化钻井，密度适用范围0.02-0.07克/立方厘米；
3） 泡沫钻井液钻井，包括稳定和不稳定泡沫钻井，密度适用范围0.07-0.60克/立方厘米；
4） 充气钻井液钻井，包括通过立管充气和井下注气两种方式。井下注气技术是通过寄生管、同心管、钻柱和连续油管等在钻进的同时往井下的钻井液中注气。密度适用范围0.7-1.02克/立方厘米，是应用较广泛的一种欠平衡钻井方法；
5） 水或卤水钻井液钻井，密度适用范围1-1.03克/立方厘米；
6） 油包水或水包油钻井液钻井，密度适用范围0.8-1.02克/立方厘米；
7） 常规钻井液钻井（添加密度减轻剂），密度适用范围大于0，9克/立方厘米；
8） 泥浆帽钻井，国外称之为浮动泥浆钻井，用于钻打深地层高压裂缝段或含硫化氢气层。
2、 欠平衡钻井技术适用范围及优点
μm的大裂缝地层、含有对水基钻井液滤液过敏的成分而且这类成分含量较高的地层、可能与滤液极不相容的地层、接近束缚水饱和度或残余油气饱和度的脱水地层。不适合于进行欠平衡钻井作业的情况为：1）探井；2）井壁不稳定；3）地层孔隙压力不清；4）流体中含H2S；5）地层压力高、裂缝性、产量大、风险大的井；6）同一裸眼压力系数差别太大的井。
欠平衡钻井技术与常规钻井技术相比，具有如下优点：1） 减轻地层伤害，提高油气井产能；
2）提高钻井效率，降低钻井成本；
3）及时发现地质异常情况和识别产层；
4）可实现边钻井、边进行油气处理或求产；
5）避免井漏，防止或减少压差卡钻；
6）可进行随钻油藏评价。
3、 實现欠平衡钻井的主要方法和关键技术
目前，实现欠平衡钻井的主要方法有自然法和人工诱导法两种。自然法就是当地层压力系数大于1.10时，可采用降低常规钻井液体系的密度来实现欠平衡钻井，即边喷边钻；人工诱导法就是当地层压力系数小于1.10，采用常规钻井液无法实现欠平衡钻井作业时，可采用可压缩性钻井液实现欠平衡钻井。欠平衡钻井技术是一项复杂技术，涉及多项不确定因素，因此应进行综合工程分析，确保获得最大利益。其关键技术包括：1）欠平衡钻井设计；2）根据地层压力确定采用自然法还是人工诱导法；3）为了避免欠平衡条件的丧失，应实时监测作业参数和产出流体量；4）欠平衡钻井作业的控制技术；5） 产出流体的地面处理；6） 测量技术。
4、 欠平衡钻井主要装备
欠平衡钻井装备主要包括防喷器组、旋转控制头或旋转防喷器、不压井起下钻装置以及液气分离器系统等几部分。典型的防喷器组是由一个环形防喷器和两个以上的闸板防喷器组成，这对地层裂缝发育、地层压力高、产量大的井尤为必要；旋转控制头或旋转防喷器的作用是封闭钻杆与方钻杆，并能在所限定的井口压力条件下允许钻具施转，实施负压钻进作业；不压井起下钻装置的作用是在限定的井口压力条件下允许起下钻作业；液气分离器系统主要由气体分离器、真空除气器、分离罐、储油罐、火炬管和火炬组成，其作用是将返回到地面的钻井液中的油和气分离出来。
5 现场应用应注意的问题
实施欠平衡钻井时，必须注意以下几个方面的问题：1） 准确收集地层或储层数据；2）分井段进行钻井设计：稳定层段用空气钻，少量出水层段用雾化钻，中等出水层用永久泡沫钻，大量出水层用充气钻井液钻，易坍塌的钻进段用稳定泡沫钻；3）准确计算钻进控制参数，不同钻井介质的钻进参数不同；4）严格准确控制井口回压；5）井场设备要齐全，井口装置质量及工况要好；6）做好资料的收集、整理和综合分析工作；7）强化安全和完善防范措施。
6 存在的主要技术难题及今后发展趋势
目前，欠平衡钻井工艺技术在钻进、起下钻方面已相对比较成熟，但在完井等方面，仍存在许多不足之处，突出表现在：1）欠平衡条件下的测井、下套管或下尾管、注水泥等完井工艺难以实现；2）欠平衡条件下的储层伤害问题仍然比较突出；3）缺乏系统的欠平衡钻井数值模型。另外，在实际施工过程中，欠平衡钻井技术也存在着以下一些问题：1） 不利于不稳定井段井壁的保护，尤其是在水平井钻井中；2） 不易选择合适的钻井液；3）在钻水平段时，不能保证井眼轨迹实时监测；4）由于钻井过程中，激动压力等因素的存在，不能保证实现全过程欠平衡，有可能会造成更严重的储层伤害。
虽然如此，随着欠平衡钻井工艺技术的不断完善和发展，欠平衡钻井技术将极大地提高油田的勘探开发效率。可以预见，在未来几年，欠平衡钻井技术将朝着欠平衡定向井、大斜度井、水平井以及连续管等钻井技术发展。
7、 几点认识
1） 欠平衡钻井技术可以有效地解决古潜山大裂缝性储层钻井过程中钻井液漏失的问题。
2） 欠平衡钻井技术有利于发现和保护油气层，提高油气井的产能。
3） 欠平衡钻井技术应用于水平井或大斜度井，可以显著增大储层油气渗流面积，提高油气井的产量；
4） 由于目前只能实现钻进过程中的欠平衡，起下钻和完井过程中的欠平衡还难以实现，因此，仍存在不同程度的储层伤害问题。