欠平衡钻井技术浅析

马洪志 (延长油田股份有限公司川口采油厂，陕西 延安 716000)

欠平衡钻井技术浅析

马洪志 (延长油田股份有限公司川口采油厂，陕西 延安 716000)

目前，许多已开发的油藏储层压力低或压力系统复杂，油藏品位差。针对上述问题，可以采用欠平衡钻井技术能增加储量并提高采收率。阐述了欠平衡钻井技术的特点，通过具体实例分析了该技术的应用情况。

欠平衡钻井；提高采收率；油层损害

随着石油天然气工业的发展，油气资源勘探难度加大，许多开发的油藏储层压力低或压力系统复杂，油藏品位差。针对上述问题，可以采用欠平衡钻井技术。欠平衡钻井技术又称负压钻井，是指在钻井过程中井底压力低于地层压力，地层流体有控制地流入井筒并循环至地面的钻井过程[1]。与常规钻井技术相比，欠平衡钻井技术具有许多优势，如改善钻井特性和防止油气层损害等。为此，笔者对欠平衡钻井技术进行了探讨。

1 欠平衡钻井技术特点

储层性质通常由油藏描述技术间接获得，如利用测井技术获取储层电性、声波特性和放射性，或通过岩心分析来确定油藏某一特定部位储层性质，而欠平衡钻井则是通过测定储层最重要特性——“产能”来进行储层描述。通过该技术可获取油气的直接显示及随钻储层评价，从而在钻井过程中及时了解储层的压力、渗透率和产能等参数，再结合数据采集和工程解释，就能够正确定位并识别地质异常(如裂缝、致密层、尖灭、不连续和水层)[2]。该技术的具体特点如下。

1.1易于发现新层位

图1 常规过平衡钻井和欠平衡钻井示意图

按常规方法钻开层位时，测井曲线显示为“好”，但产量非常小甚至为零。此外，若储层遭受平衡钻井液的严重损害，储层就可能无油气产出，这时，储层的储量就被视为零。当采用欠平衡钻井时，上述油层则可能显示出其商业价值，储层内的油气也就被计为新增储量(见图1)。

1.2减小油层损害

增加油层产油贡献率。采用欠平衡钻井技术可将钻井所引起的油层损害最小化，即通过降低表皮损害来增加油层产油贡献率，这一特点在致密油藏和层状油藏中表现尤为明显[3]。

1.3降低废弃压力

通过降低废弃压力可以增加油气储量，对于气田来说更是如此，而采用欠平衡钻井技术可通过以下途径来降低废弃压力：降低表皮效应或增加加密井产量(相对于常规井而言)；允许在油藏开发晚期钻井(由此降低废弃压力)，这对于其他钻井方法来说是无法实现的。

1.4增加油井供油面积

当存在井间干扰时，与常规钻井相比，采用欠平衡钻井技术可增加油井的供油面积，进而优化井网密度。

2 应用实例

2.1实例1

1)地质概况 元坝11井是四川盆地川东北巴中低缓构造带元坝Ⅰ块长兴组-飞仙关组礁滩异常体中部的一口评价井，目的层为飞仙关、长兴组，兼探侏罗系自流井组大安寨段、三叠系须家河组、雷口坡组及嘉陵江组[4]。须家河段地层岩性以砂岩与泥岩互层为主，地层软硬交错，根据邻井元坝1井须家河地层实钻情况，该层位可钻性差。

2)施工情况 元坝11井须家河组设计井段为4477～5100m，预计钻厚623m，预测地层压力系数为1.50～1.85。三开首先使用1.66g/cm3的钻井液钻进揭开须四段后，逐步调整钻井液密度至1.21g/cm3进行欠平衡钻进，钻进至井深4649～4655m(须三段底部)发现气层，分离器排气管先出口点火燃烧，焰高2～3m，根据泥浆池液面变化情况，控压1～2MPa钻进。在钻遇须二段顶部气层(井段4694～4697m)后，显示良好，出口火焰高达1520m，根据现场情况调整钻井液密度至1.30～1.35g/cm3，井口控制回压2～MPa钻进，钻至井深4854.8m、层位为须一段时，结束欠平衡钻井作业。其间，进行了5趟起下钻作业，每次在起钻时替入密度1.73～1.85g/cm3的重泥浆压稳地层后进行常规起钻作业，下钻到底时用原钻进时的低密度泥浆替出井内重泥浆后，恢复欠平衡控压钻井。欠平衡井段累计进尺360.79m，纯钻234.69h，平均机械钻速1.54m/h。

3)施工效果 通过采用欠平衡钻井技术，实现了以下施工效果：①该井欠平衡井段根据综合录井显示，并结合钻时变化、岩性分析和出口点火情况，及时直观地发现了12个气显示段，其中在须三段底部(井深4649～4655m)和须二段顶部(井深4694～4697.00m)显示良好气层。②在欠平衡钻井过程中，钻遇油气显示后，及时采取控压钻进措施，根据出口火焰大小、综合录井全烃显示、泥浆池液面、进出口钻井液密度、钻时等参数变化情况，合理调节控压值，让地层流体有控制地进入井筒并循环至地面进行燃烧处理，确保了该井段的安全快速钻进。③在欠平衡条件下，井筒内处于负压差状态，避免了压差卡钻、井漏等情况的发生。④与同地区须家河段常规钻井相比，元坝11井欠平衡井段平均机械钻速得到显著提高，平均机械钻速达1.54m/h，是元坝区块邻井同层段常规钻井机械钻速的2.05～2.96倍，缩短了钻井周期，有效地节约了钻井成本。

2.2实例2

1)地质概况 腰深1井是中石化部署在松辽盆地长岭断陷达尔罕断凸带腰西构造高点的一口直探井[5]。该井所处的腰英台深层构造是在基底隆起背景上发育的背斜构造，和南部的达尔罕构造位于一个构造带内，位于长发屯断陷槽边部，达尔罕断凸带的最前缘。储集体岩性多以砂砾岩、含砂中-粗砂岩、细-中砂岩为主，含部分火成岩，发育火山岩气藏。其地层主要有以下特点：①孔隙度低，介于4.7%～8.6%，平均为7.47%；②渗透率低，介于(0.02～0.13)×10-3μm2，平均为0.10×10-3μm2；③局部存在异常低压，井深超过3568m的地层可能存在异常低地层压力。

2)施工情况 该井于2006年6月12日23∶00开始第3次欠平衡钻进施工，液相欠平衡钻井液密度1.03～1.07g/cm3，施工井段为3569.20～3750.00m，进尺180.80m，纯钻进86.67h，平均机械钻速2.09m/h，使用 216mm牙轮钻头一只，目的层气体显示较好，历时7d的欠平衡钻进井段长度为183m。

3)施工效果 通过采用欠平衡钻井技术，实现了以下施工效果：①通过连续、实时地进行地层评价，可及时发现油气层。欠平衡段共钻遇3段主力气显示层，分别为3585～3603m、3611～3621.50m、3652.50～3680.50m，累计厚度为56.50m。②减少油气层污染，提高油气产能。自井深3585m开始实施欠平衡钻进，由储层进入井筒的瞬时气体流量为414～2010m3/h，燃烧火焰高度2～11m，节流回压一般控制在0～5MPa。井底处于欠平衡状态，从而极大地减轻了钻进过程中钻井液对储层的污染，保护了油气储层。③提高了机械钻速，延长钻头寿命。欠平衡钻进过程中，钻井液循环压力低于地层压力，消除了正压差对岩屑的压持效应，避免了岩石的重复研磨，提高了机械钻速，延长了钻头寿命。

2.3实例3

1)地质概况 长庆油田中生界的侏罗系延安组和三叠系延长组油层属“低压、低渗、低饱”油藏。天然气气藏可分为上古生界砂岩气藏和下古生界碳酸盐岩气藏，均呈低渗、低压和低丰度，在钻井完井作业中极易受到伤害，且极难恢复，轻者使产能降低，重者影响气层的发现与评价[6]。

2)施工情况 长庆油田于2000年8月在鄂尔多斯盆地北部S3井用天然气钻穿上古生界目的层，欠平衡钻井井段3033～3190m，进尺157m，纯钻时13h22min，机械钻速为11.77m/h，填补了国内深井天然气欠平衡钻井的空白。2002年8月在鄂尔多斯盆地北部的S4井进行了天然气欠平衡钻井现场施工，欠平衡钻井井段3230～3335m，进尺105m，纯钻时5h50min，机械钻速为18m/h。此外，在鄂尔多斯盆地北部S4井施工过程中，由于气源井供气能力强，调整了注气参数和钻井参数，随着注气速率、钻压的增加，机械钻速大幅度提高，比S3井提高了52.87%。

3)施工效果 对S3井、S4井采用欠平衡钻井技术，实现了以下施工效果：①最终钻开油气层并获得无污染岩心，从而可直观了解含油气情况。②提高了钻井速度。现场应用表明，S3井欠平衡钻井速度是常规钻井液钻速(1.22m/h)的9.65倍，S4井欠平衡钻井速度是常规钻井液钻速(1.94m/h)的9.28倍。

3 结 语

欠平衡钻井技术具有提高油气层发现程度、减小地层损害、缩短钻井周期、降低成本等优势，可广泛应用于低压低渗等非常规油气资源的勘探开发。现场应用表明，欠平衡钻井技术在保护油气层、随钻油气藏评价、提高钻井速度和提高经济效益等方面都显示了优越性。因此，合理利用欠平衡钻井技术是增加油气储量和提高采收率的一种有效途径。今后应加强储层认识和钻井方式的研究，正确运用该技术，以取得更好的开发效果。

[1]高成军,张立春,张讲丽.欠平衡钻井技术的应用与认识[J].断块油气田,2009,16(5):116-119.

[2]Babajan S,Dhabi S A,Qutob H.Underbalanced Drilillng Technology Adds Reserves and Enhances Ultimate Recovery[J].SPE12018,1998.

[3]Cade R,Kirvelis R,Nafta M,et al.Does Underbalanced Drilling Really Add Reserves? [J].SPE81626,2001.

[4]许庭云，张建江.元坝11井欠平衡钻井施工技术[J].科技情报开发与经济,2009,19(26):218-219.

[5]于铁军,燕修良,曹强欠,等.欠平衡钻井技术在松辽盆地腰深1井中的应用[J].天然气工业，2010,30(12):67-71.

[6]卢力.欠平衡钻井技术的发展及其在长庆油田的应用与展望.低渗透油气田[J].2004,9(1):31-33.

[编辑] 李启栋

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.04.032

TE249

A

1673-1409(2012)04-N094-03

2012-02-12

马洪志(1982-)，男，2005年大学毕业，硕士，助理工程师，现主要从事油田开发方面的研究工作。