欠平衡钻井技术发展现状及前景_毕业设计论文(编辑修改稿)

欠平衡钻井技术发展现状及前景_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

防喷器和旋转控制头 (旋转防喷器 )、液动闸阀及四相分离器、真空除气器，放喷火炬管及火炬、安全可靠的点火系统，防回火装置、循环系统的再种电器防爆装置、流量计、六方 (三方 )钻杆和 18 度 斜坡钻杆，当地层压力系数小于 时，要实现欠平衡钻井还应 另 配充气 (或雾化、泡沫、氮气 )装置 [1]。 4 第 2 章 欠平衡钻井技术的发展历程及研究现状 欠平衡钻井技术的发展历程 欠平衡钻井技术开始于 20 世纪 50 年代，美国在 1953 年使用空气作为循环介质成功地完成了一口 钻井 ，而后很长段时问内由于 设备和技术的限制 因 素欠 平衡 衡钻井技术并没有得到很好的发展。 进入 20 世纪 80 年代，欠平衡钻井技术迅速发展，尤其是近十年来，欠平衡钻井技术在北美地区（如美同、加拿大、墨两哥湾 )得到了较为广泛的应用。 据 1997 年资料统计，美国 1997 年采用欠 平衡 衡钻井技术完成 4000 余口井。 预计到 2020 年将达到 6500 口， 2020 年将达 12020 口。 加拿大 1997 年采用欠平衡钻井技术钻 1500 口。 在美同，欠平衡钻井技术被称为上游石油工业新技术，已经成为继水平井技术之后的第个 钻井 技术发展热点。 另外在墨西哥湾、加拿大北部油田、北海 油田、伊朗、也门、俄罗斯及印度尼两亚、澳大利亚和欧洲等地区欠平衡钻井已经成为一种降低开发成本、保护油气层必小可少的技术了。 近几年，我国部分油田从国外引进欠平衡钻井设备，开始了欠平衡钻井的实验， 1999年大港油田应用欠平衡钻井技术发现了千米桥亿吨级油气田，从此在全国各油田掀起了研究和应用欠平衡钻井技术的高潮。 各油田相继引进了美国先进的欠平衡钻井设备，截止目前为止，我国购买了各种欠平衡设备 25 套。 采用该项技术完成 60 余口井。 其中大港油田应用效果最好。 欠平衡钻井所用的地面常规 装备有：氮或压缩气供应装置、容积小且压力大的注液泵、液一气混合管汇、节流管汇、钻屑或钻井液取样器、化学剂注射泵、采油分离系统和自动燃烧气体系统，以下是国外目前比较先进的专用装备。 高压旋转分流器一防喷器系统 高压旋转分流嚣一防喷器系统又称旋转防喷器（ BOP)。 国外有好几个厂家都有专利产品，其中美国 williums 工具公司生产的旋转防喷头使用最多， 压力 级 别 最为齐全。 该公司供应的高压系统有 7000 型和 7100 型两 种 ，： 7000 型的静试验压力为 21MPa，工作压力为 ； 7100 型包括旋转控制 头总成、热传递一润滑装置、遥控监控台和遥控防爆电源设备。 旋转控制头总成壳体试验动压力可达 70MPa，静压力为 35MPa，工作 5 压力为。 液流导向系统 国外研制了一种电磁阀导向系统，可增加钻深。 马达被设计成种金属对金属的叶片，采用非弹性体制成的正容积马达，不会由于失速而使转速过快。 地面分离系统 2020 年前后，国外加强了地面分离系统硎制，包括压力额定值为 35MPa 的地面分离装置、自动节流系统及各种分离器，这些设备可处理大量液体、岩屑和钻井液。 此外，有种密封循环分离器，每天可处 理 566336 立方水容量的液流；还有种高效小型分离器，适川于近海地区。 委内瑞拉 Mamdbo。 湖有一口近岸井，为了降低化学剂成木，首次使用密封循环地面分离系统，还使用配有仝套连续油管的驳船和 2020bbl(原油标准桶 )容量的泡沫装置。 池沫循环液密度降低到 ～ 千克／立方水，住分离后，泡沫可再 循环使用，以降低配制化学剂和水的成本。 隔水管帽旋转防喷器系统 种回流装置，所用主要设备是旋转控制头，装在水上隔水管顶部，可代替隔水管系统的滑动接头、球形接头和分流器。 将高压软管接到旋转控制头双 流管出几端，可提高井控能力，防止钻井液流失。 高压机械密封装置置于 钻 台下面的 钻 杆与隔水管之问，钻井液通过软管同流井下。 实用隔水管装置 该装置包括旋转控制头、封隔器锁定总成和环形压力控制排放系统三大 部件，其中封隔器一锁定总成是个经改进的直径 508mm 可 膨胀套管封隔器，起到控制头及井口下面套管间的压力密封作用。 其元件是个 3m 长的密封，置于 ～ 套管里面，用遥控船可遥控该封隔器。 地面数据采集系统 欠平衙钻井时，要测量并记录压力、速度、气含量、液含量和温度，并实时显示这些数据，避免出现过平衡和井喷现象。 该系统可在钻井作业时，通过与现有钻井控制与监测系统接口，提供实时信息，还可与动态多相流量模型接口，允许将实际参数与计算参数加以比较。 欠平衡钻井技术是继水平井技术之后在各国钻井工程技术界广为宣传和推广的技 6 术，但将些零星的资料加以认真分析就可发现，这项技术发展最快，较为成熟。 效益最好的只有美国和加拿人，其它地区和国家所进行的欠平衡钻井作业也基木是美、加两国的专业技术服务公司。 为什么这项技术能在美国和加拿人迅速发展，主要原因是这两个国家的部分油气田有的是地层压力已经衰竭，有的是 本身地层压力就很低。 因此，不采用欠平衡钻井技水些油气田就根本无法开采；所以，针对这些油气田开采，又迅速发展了雾化钻井、泡沫钻井、空气、天然气钻井和氮气钻井。 由于现场使用的轻便制氮设备已投入业生产，因此又大量采用氮气钻井。 连续油管和顶驱在水平井钻进中也广泛采用欠平衡钻井技术。 因此，欠平衡钻井技术无论到国外培训，还是请美、加专家来讲课都主要介绍上述装备和工艺技术。 我们所参观的 Nothland 公司近年来就进行了 2200 多口井的欠平衡钻井作业，无论油公司还是服务公司都获得了巨大的经济效益。 国内 欠平衡钻井技术的现状 随着从国外现代欠平衡钻井技术的引进，我国较大的油气阳都先后或正在进行欠平衡钻井试验，根据 1999 年全国昆明井控会上的介绍，我国所引进的主要是旋转控制头，也有旋转防喷器，其中 1715MPa 旋转控制头己达 16 台。 新疆局还引进了 1 套雾化钻井装置。 实现欠平衡方法基本上都是采用自然法。 效益最好的是大港油田，在千米桥占潸山所开展的欠平衡钻井，发现了一个 1 亿吨级的油阳，冈此大港油田花 3000 万儿引进 3套装置。 到目前为止，国产旋转控制头 (旋转防喷器 )比较成熟的产品，仅有四川石油管理局钻采工艺技术研究院 (以下简称“钻采院” ) 一家己形成系列配套装备及技术。 目前，已有 315MPa、 5MPa、 7MPa 产品在现 场使用。 分别在川西南矿区 24 口井、四川自贡盐业钻井大队罗 145 井、川中矿区美国安然公司反承包井角 59E 井和金 106 井、川西北矿区白浅 29 井以及川东钻探公司渡 5 井等应用， 1999 中原油田购买了一套四川石油局钻采院研制的动密封压力为 7MPa 的旋转防喷器应用于该油田。 国内欠平衡钻井技术近年来发展较快。 国内采用该项技术完成 60 余口井，所用设备主要以引进为主。 新疆、中原、大港、胜利等油田引进了一批设备，钻成了一批 欠平衡井，具有了一定的经验。 “九五”期间大港油田针对前三系深层勘探进行了欠平衡钻井完井技术综合研究，在千米桥潜山和乌马营潜山采用低密度无固相钻井液休系实施了欠平衡钻井工艺技术，完井采用射孔完成，成功的发现了千米桥潜山亿吨级的凝析油气田，揭示了乌马营潜山储油气藏特征。 截止到目前，大港油田已经先后引进了三套主要欠平衡装置，成立了专业化技术服务队伍，从设备和经验上都具有了很好的基础。 在以 7 液体为介质进行欠平衡钻井施工上，从设计及施工人员的水平、欠平衡装备、现场施工中井口回压控制等技术上都取得了一定的成功经验，在国内 产生了良好的影响。 随着国内欠平衡技术认识的不断加深，该技术开始逐渐被应用于老油田的开发，今后欠平衡技术在国内的应用范围将逐渐扩大，设备配套国产化的进程将逐渐加快，实现全过程欠平衡将成为今后同内各油田发展的目标。 8 第 3 章 欠平衡钻井技术应用实例 不是所有的储层都适合欠平衡钻井，经验表明，只有为适合的地区精心制定欠平衡钻井计划，才能获得显著的技术经济效益，与设计合理的常规过平衡钻井相比，设计与施工不当的欠平衡钻井往往反而增加作业费用，加重地层伤害，降低油井产量。 要想获得最 佳效果，在设计欠平衡钻井之前，必须首先了解储层相关特性参数，如地层的压力、渗透率、孔隙度以及孔喉分布尺寸、地层流体物性等参数，然后在室内引进欠平衡钻井评价实验，分析欠平衡钻井可能造成的伤害种类及程度，并以此作为筛选欠平衡钻井是否合理的重要依据。 下而列举了欠平衡钻井技术在国外成功应用的实例： 1982 年美国埃克森公司在德克萨斯州威尔逊县，玛萨里纳瑞克油田钻了 24 口井。 该油田为裂缝性油藏，油层孔隙度为 4％～ 9％，渗透率为 0． 01 103～ O． 25 lO3μm2井深约 2500m 左右。 24 口井中，采用两种循环 体系钻进，即常规钻井液钻井和低压钻井。 其中 2l 口采用常规钻井液钻井 (19 口井为普通钻井液， 2 口为加重盐水钻井液 )， 3口采用低压钻井 (2 口是雾化， 1 口是轻质盐水 )。 据奥斯汀白垩系地层完井的 lO 口井统计，其中用普通钻井液完井 6 口，开采 24 个月，占总开采量的 18％，平均每井每月占总开采量的 0． 1％；而用雾化钻井 2 口，开采 23 个月，占总开采量的 69％，平均每井每月占总丌采量的 1． 5％，比前者增加 15 倍。 在德克萨斯州两南有个丌采 20 年的老气田。