浅谈欠平衡钻井的优缺点及其井控技术特点

摘要：本文从欠平衡钻井的定义出发，详细介绍了欠平衡钻井的优缺点及其井控技术的特点。欠平衡钻井对开发低压低渗透储层和开发后期压力枯竭储层，以及不同压力体系的储层都具有不同的优势和特点。

关键词：欠平衡钻井  优缺点  井控技术特点

一、概述

欠平衡钻井是在钻井过程中井筒流体有效压力低于地层压力，允许地层流体进入井筒，有控制地循环至地面装置的钻井技术。早在20世纪五六十年代，为了防止井漏和提高钻速，人们就提出并应用了欠平衡钻井技术，但由于安全方面的考虑，未能引起人们的重视，其发展也相应滞后。但在90年代以来，欠平衡钻井又受到了人们的高度重视，国内外都在大力研究和应用这项技术。目前，欠平衡钻井已经取得了一些成功的经验，在国内外都有很好的效果，取得了显著的经济效益。

井底负压差值的获取是欠平衡钻井实现的关键，根据实现井筒压差值所采用的循环介质类型，通常将欠平衡钻井主要包括：空气和天然气钻井、边喷边钻钻井、雾化钻井、泡沫钻井、氮气钻井等。施工时通过旋转防喷器（或旋转控制头）和节流管汇控制井底压力，允许地层流体进入井内，在井口回压超过一定值时，采用常规井控技术来控制井底压力以防止井喷。

二、欠平衡钻井的优缺点

欠平衡钻井是指在钻井过程中钻井液循环时的动态井底压力低于地层压力，在钻开油气层的同时允许地层流体进入井内，实现边钻边流，并且在地面实现对井眼压力的有效控制，将进入井内的溢流物循环到地面上来的钻井方法。由于欠平衡钻井过程中要保持井筒的负压差存在，因此欠平衡钻井对开发低压低渗透儲层和开发后期压力枯竭储层，以及不同压力体系的储层都具有以下优势和特点：

1.欠平衡钻井的优点

（1）有利于早期发现油气层

过平衡钻井对产层造成的伤害很可能使预期本应该出现的油气显示没有出现，从而影响了油气的勘探和开发。在钻井过程中使井内钻井液柱压力低于地层压力，也就是存在这个负压差，允许地层流体及时进入井筒内，这就有利于早期发现油气层，尤其是发现低压低渗透油气层。

（2）有利于油气层保护，防止储集层污染，提高采收率

欠平衡钻井有利于油气层保护，同时能够防止储集层污染，提高油气采收率，对于低压低渗透油气层这一优势更为突出。过平衡钻井不可避免地会造成有害固相和液相的侵入伤害储集层，这种伤害将永久地降低油井的产能。

（3）防止和减少压差卡钻及井漏

压差粘附卡钻是由正压差引起，因此在易压差粘附卡钻井段、地区，欠平衡钻井技术可防止压差粘附卡钻，同时对于易发生井漏井段可使用欠平衡钻井技术。在常规过平衡钻井中，井漏问题会经常发生，尤其在易漏井段更为严重。井漏的发生将大大增加钻井成本，完井周期，还可能因为井漏引起井下复杂情况增加相关费用。

（4）有利于提高机械钻速

欠平衡钻井负压差值使被钻岩石更易破碎，有助于消除压持效应，保证井底的清洁，能大幅度提高机械钻速，缩短钻井周期，降低钻井综合成本。

2.欠平衡钻井的缺点

欠平衡钻井与常规钻井相比，需要更大的井场面积，更多的钻井设备，那么相应的成本就更高。欠平衡钻井完井时若采用强行起下钻设备起下钻柱，这也导致了钻井成本增加。欠平衡钻井经常采用注氮方式进行钻井时，特别是在边远地区采用现场制作氮设备制作氮时，制氮设备的租金较高。欠平衡钻井容易容易造成地层损害，在欠平衡钻井过程中，由于井筒内钻井液柱压力低于地层压力，所以在岩石表面无法形成泥饼，一旦在钻井和完井作业期间不能保持连续的欠平衡状态，无泥饼的井壁无法阻止液相和固相对地层的侵人，造成对储层更大的污染。欠平衡钻井容易存在还有很多不安全隐患，例如：欠平衡钻井容易井喷、井塌、井下爆炸或钻具腐蚀。

三、欠平衡钻井井控技术特点

欠平衡钻井是一项高风险的钻井活动，在常规钻井中是控制地层流体进入井筒，而欠平衡钻井则是允许地层流体进入井筒。所以在欠平衡钻井中对进入井筒的流体在井口及地面进行有效控制是极其重要的问题。

常规钻井施工中要进行两次井控，第一次是调整钻井液的密度， 控制钻井液的静液柱压力， 使其保持大于地层压力的状态。由于地层压力难以确切掌握， 为了应对异常情况的发生成， 常常要进行二次井控。然而，由于欠平衡钻井是边喷边钻，井底处于欠平衡状态，所以欠平衡压力钻井至少要做好两手准备来控制地层流体。第一，将井口最上端的旋转防喷器或旋转控制头用做旋转分流器，以便有效地控制地层流体的产出量。第二，在旋转防喷器出故障时，利用常规防喷器及节流压井防喷管汇等井控设备来实现对井口和地层的有效控制或压井作业。

因此，欠平衡钻井井控要遵循以下原则：在钻进过程中要保证地层流体的流动状态;当井发生轻微的循环漏失时要继续保持钻进;在循环过程中要保持钻井液循环池液面恒定。对于液相欠平衡钻井，井底压力控制是通过调节钻井液密度和节流回压控制来实现的;而对于充气欠平衡钻井，由于环空流体循环系统属于多相流，这就需要根据多相流数值模拟或多相流水力计算结果，通过调节液体和气体的流量来实现井底压力的控制。

参考文献：

[1]陈平.钻井与完井工程.北京：石油工业出版社，2005-11

[2]穆庆山.浅谈欠平衡压力钻井的工艺技术.中国石油化工的标准与质量，2012

[3] 冯永兵，孙 凯，唐一元等.欠平衡钻井技术的发展研究[J].内蒙古石油化工，2008.

作者简介：

杨海燕，1982年生。2009年毕业于西南石油大学油气井工程专业，现任钻井一公司井控培训中心井控教师。