大庆欠平衡钻井技术现状及应用(1).ppt

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1、大庆欠平衡钻井技术现状及应用,大庆油田欠平衡钻井技术概述 大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术 典型实例 大庆油田欠平衡钻井取得的效果 大庆油田欠平衡钻井技术应用需要继续攻 关的几项技术,目 录,针对大庆油田深层勘探和开发的需要，大庆石油管理局开展了欠平衡钻井工艺及配套技术研究，配套了4套旋转防喷器，研制了一套旋转防喷器，配套了240m3/min空气和120m3/min氮气的气体钻井设备，并于20002007年在大庆长垣东部完成了宋深101井等12口探井欠平衡钻井施工、2口开发井欠平衡钻井施工和徐深27井等5口空气/氮气钻井的的施工,提高了钻井速度，形成了一套适合于大庆油田的欠平衡钻井技术，取

2、得了较好的勘探开发效果。,总体情况,一、大庆油田欠平衡钻井技术概述,一、大庆油田欠平衡钻井技术概述,气体钻井现场试验统计,一、大庆油田欠平衡钻井技术概述,2517,31873960,35884510,36254763,36803984.92,33534057,36204447,30654050,26654167,29303528,31703410,30983457,30893576,29693880,完成欠平衡井段，m,25173380,31873960,35884510,36254690,36804431,33534030,37224350,30613515,26543460,2945390

3、0,31803800,31553470,30873670,29743880,设计欠平衡井段，m,2005.6.9,2004.8.139.30,2004.10.1712.10,2004.10.202005.1.16,2004.8.319.29,2004.5.146.20,2003.10.1912.2,2003.10.1511.19,2003.4.247.30,2003.03.1604.09,2002.10.1610.22,2002.9.229.30,2001.9.710.3,2000.9.1810.17,欠平衡钻井周期,充气欠平衡,流钻,流钻,欠平衡方式,开发深层气,开发深层气,评价、了解所钻区

4、块登娄库、营城组、沙河子组、火岭石组火山岩及砂砾岩以及基岩的储集物性和含气性。,钻探目的,徐家围子断陷带北翼斜坡带升平兴城构造,徐家围子断陷兴城鼻状构造,徐家围子断陷兴城鼻状构造,徐家围子断陷丰乐低凸起,徐家围子断陷兴城鼻状构造,徐家围子断陷兴城鼻状构造,徐家围子断陷带鼻状构造,安达断陷鼻状构造,大庆断陷带杏树岗构造,徐家围子与安达断陷过渡带,徐家围子断陷西南超覆,徐家围子断陷西斜坡北部,徐家围子断陷带西北部,徐家围子断陷北部,松辽盆地构造位置,安达市升平镇东约2.0 km,肇州县榆树乡致富村南约310m,肇州县兴城镇西双井村西北0.6km,肇州县永胜乡模范村头井屯南约700m,兴城镇逯家屯子

5、西南约0.5km,榆树乡厢房张屯东约0.5km,兴城齐家围子村西南0.3km,万宝镇陈光村南约0.3km,红岗区张铁匠屯东南约4.0km,升平镇畜牧农场西北约0.1km,肇州县城东南约4.0km,肇州县卫星牧场西约300m,安达市升平镇六号屯东0.2km,升平镇大启发屯北1.4km,地理位置,开发井,预探井,预探井,预探井,预探井,预探井,预探井,预探井,预探井,预探井,评价井,预探井,评价井,井 别,升深2-17井,徐深1-1井,徐深7井,徐深3井,徐深4井,徐深5井,徐深2,达深2,杏深1,汪深1,肇深11,卫深501,卫深5,宋深101,井号,大庆油田流钻欠平衡钻井情况统计表,一、大庆油

6、田欠平衡钻井技术概述,大庆油田流钻欠平衡钻井情况统计表,合格,合格,合格,合格,合格,合格,合格,合格,合格,合格,合格,合格,合格,合格,固井质量,营城组,沙河子组,沙河子组,沙河子,水层,沙河子,沙河子,沙河子,沙河子,沙河子,基底,基底,侏罗系,基底,完钻层位,顺利,顺利,顺利,顺利,顺利,顺利,顺利,顺利,顺利,顺利,顺利,顺利,顺利,起下钻电测,3.38,2.01,1.95,2.94,2.12,1.81,2.71,1.87,1.96,1.92,2.6,2.46,2.97,机械钻速m/h,持续,持续,后效20min,侯孝、持续,持续,持续,后效60min,后效30min,持续,持续,持

7、续,后效13min,点火时间,1020,29,2.57.5,0.55.0,29,13,12,12,39,13,28,12,点火高度，m,-3.1-3.6,-2.1,-1-2,-4.74-7.63,-1.62-3.29,-2.35-5.66,-3.33-6.45,-1.57-3.4,-3.29-6.66,-1.72-3.73,-3.06-3.41,-1.92-3.58,-1.7-2.33,静负压值 MPa,-1.5-2.0,-0.5,0-0.45,-2.87-4.29,-0.54-1.23,-0.78-2.36,-1.89-4.08,0.06-1.31,-1.9-4.87,-0.616-2.43

8、,-0.92-1.66,-0.5-1.74,-0.55-1.33,动负压值 MPa,1.071.14*,0.900.98,0.870.92,0.870.92,0.90,0.92,0.930.96,0.90,0.92,0.920.94,0.910.94,0.910.92,0.910.94,0.920.94,实钻钻井液密度，g/cm3,1.071.10*,0.900.98,0.900.92,0.900.98,0.900.98,0.901.02,0.940.98,0.920.960.900.98,0.940.98,0.940.98,0.940.98,0.940.98,0.961.09,设计钻井液密度

9、，g/cm3,两性离子,水包油钻井液,钻井液体系,升深2-17井,徐深1-1井,徐深7井,徐深3井,徐深4井,徐深5井,徐深2,达深2,杏深1,汪深1,肇深11,卫深501,卫深5,宋深101,井号,一、大庆油田欠平衡钻井技术概述,（7）,（6）,（5）,（4）,（3）,（2）,（1）,编制了欠平衡和气体钻井的计算模型和软件；确立了一套适合大庆长垣东部地层特点的流钻欠平衡钻井工艺配套技术和气体/充气欠平衡钻井技术。开发了欠平衡钻井的实时数据采集和分析技术。开发了气体钻井出口的气体成分、湿度、压力监测与分析技术研制了欠平衡井底压力和温度实测技术。研制了低密度水包油钻井液体系研制了旋转防喷器和液气

10、分离器等欠平衡钻井设备,形成的几项欠平衡钻井配套技术,一、大庆油田欠平衡钻井技术概述,装备及人员现状,配套了2套美国Shaffer公司欠平衡钻井用旋转防喷器，配套了2套四川产的旋转防喷器，能够保障同时实现2口欠平衡钻井施工；自行研制开发了一套具有自主知识产权的旋转防喷器、两套液气分离器、2套油水分离器和欠平衡地面检测维修装置；配套了240m3/min空气和120m3/min氮气的气体钻井设备。培养和锻炼了一批欠平衡钻井专业技术人员，目前局级欠平衡钻井学术技术带头人1人，科研项目经理4人，技术服务项目经理3人，专业技术人员12人，可以同时进行2口欠平衡钻井施工。,空气/氮气钻井设备及其雾化泵配置

11、清单,一、大庆油田欠平衡钻井技术概述,一、大庆油田欠平衡钻井技术概述,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,为了准确的设计欠平衡和气体钻井的参数，建立了欠平衡和气体钻井的计算模型和软件，可对欠平衡钻井和气体钻井进行量化的计算和分析。其结构简流程图见下图。,欠平衡和气体钻井的计算模型和软件,1,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,气体钻井计算模型和软件,气体钻井的理论编制了气体钻井计算软件，主要分7个模块，井壁稳定计算模块、出水预测模块、气体钻井模块、雾化钻井模块、泡沫钻井模块、充气钻井模块和燃爆分析模块，该软件大部分的计算模块已经完成，正在完善，可对气体钻井、雾化钻井、泡沫钻井和充气

12、钻井进行量化的计算和优选。,根据,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,气体钻井计算软件界面,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,液体介质欠平衡钻进井底压力计算与实测相比误差小于2%，充气欠平衡压力计算误差小于3%。,应用压力测试接头的实测数据和软件计算数据进行对比，结果见下表，,计算气体上串速度为1.49m/s，井深3100m时气体上串时间为35.6min，实际测得数据为38min。误差小于3%。,1,欠平衡和气体钻井的计算模型和软件,动态,2.3,27.37,28,2859,动态,2.3,27.36,28,2843,静态,2.5,23.88,24.5,2813,动态,2.3,26

13、.4,27,2807,充气,静态,1.3,30.1,30.5,2760,动态,1.85,32.4,33,2823,动态,1.51,32,32.5,2790,动态,0.6,31.3,31.5,2758,液体钻进,备注,误差%,计算压力(MPa),测量压力(MPa),井深（m）,钻进类型,充气钻井的当量密度分析,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,充气工艺流程,（1）,气体钻井工艺流程,1,井场布置图,（2）,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,2,欠平衡钻井工艺配套技术,欠平衡井底压力控制技术,欠平衡钻井关键在于井底压力的控制，下图为一口井的井底压力控制曲线，可以看出井底压力控制还是

14、相当精确的。,卫深5井井底压力控制曲线,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,2,欠平衡钻井工艺配套技术,欠平衡井底压力控制技术,欠平衡压井可以选择正循环压井技术，也可根据现场需要采用反循环压井技术。在所钻的14口欠平衡井中，卫深5因中途测试的原因实施过1次反循环压井技术，其它井均采用正循环压井技术。,卫深5井正循环压井曲线 卫深5井反循环压井曲线,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,3,欠平衡水包油钻井液技术,实现低密度流钻欠平衡钻井，在室内研究评价的基础上，优选了水包油钻井液体系作为大庆探区深层气藏欠平衡钻井液体系。自2000年以来，水包油钻井液已经成功使用了18口井，其中近平衡

15、井4口、欠平衡井14口（其中包括吉林油田的长深1井），施工均很顺利。,为了,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,3,欠平衡水包油钻井液技术,欠平衡钻井液体系的优选,满足欠平衡钻井的钻井液体系至少应满足下面六个条件：,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,欠平衡水包油钻井液技术,3,欠平衡钻井液体系的优选,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,欠平衡水包油钻井液技术,3,欠平衡钻井液体系的优选,该钻井液体系在宋深101井等13口欠平衡井三开井段的钻进过程中，维持了较好的流变性能和稳定性，日常只是通过补充低密度胶液来维持钻井液密度和补充钻井液量，不需要大型处理，减轻了劳动强度。特别是

16、在有利于气层的发现、提高机械钻速、稳定井壁等方面起到了积极的作用。,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,13口使用水包油钻井液的欠平衡井情况的对比表,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,欠平衡钻井参数自动采集与分析处理系统,4,欠平衡钻井需要时刻了解井下欠平衡动态。为了达到这一目的，就要求有一套欠平衡钻井参数采集与分析处理系统，实时分析井底欠平衡钻井动态，如井底负压值的大小、地层流体侵入量变化情况等，根据采集分析处理数据，对影响欠平衡钻井的诸要素实时调整，进而实现安全快速钻进的目的。,欠平衡钻井数据自动采集分析处理系统研究的主要内容是：实时采集钻井过程中的相关钻井机械参数、水力参数

17、、钻井液性能参数以及其它与井底负压值相关的参数，并结合地层参数和实时的井眼参数，实时分析、预测井下的负压值等。,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,欠平衡钻井参数自动采集与分析处理系统,4,采用侦听方法直接从录井终端截取。,欠平衡钻井参数的采集有两种方式,是按常规的方法获取现场数据，即配套地面传感器、数据采集板卡的方式采集欠平衡钻井参数。,第二种方式,大庆油田探井欠平衡钻井全部配备了先进的SDL9000型综合录井仪，该录井仪实时采集的数据中，包括了欠平衡钻井实时分析所需要的基础数据，为了避免在同一口井安装两套传感器，造成不必要的浪费，按照第二种方式采集欠平衡钻井参数。,二、大庆油田欠平衡

18、钻井发展的几项关键技术,欠平衡钻井参数自动采集与分析处理系统,4,（2）欠平衡钻井参数计算软件编制,采集方案确定后，欠平衡钻井参数计算软件第一步即为采用侦听技术从SDL9000型综合录井仪实时采集软件计算分析所需要的数据，第二步即为手工输入变化频率不大的数据，如钻井液性能参数，采集的数据按照时间同步进入分析模块主程序进行分析计算。计算结果以图表和曲线的形式显示在计算机屏幕上，供现场工程技术人员分析使用。,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,欠平衡钻井参数自动采集与分析处理系统,4,系 统 工 作 流 程 示 意 图,通过侦听得到的数据包，经过以太网、IP、TCP及X11协议的逐层解码，可

19、以得到传送的字符串流，进行进一步的多关键字匹配，定位数据得到所需的工程参数量，从而实现有用数据的分离和提取。,统计模式分类系统模型,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,欠平衡钻井参数自动采集与分析处理系统,4,欠平衡钻井参数计算软件编制,井底压力模块分析算法流程图,欠平衡钻井参数自动采集与分析处理系统,欠平衡钻井参数计算软件首先利用截获的数据，然后是手工输入变化频率不大的数据，如钻井液性能参数，转储到数据库中，编制计算程序，调用数据进行分析计算。将计算结果以图表和曲线的形式显示在计算机屏幕上，供现场工程技术人员分析使用。,主控模块数据包侦听模块数据包分析模块手工录入数据模块数据计算分析模

20、块数据实时显示模块随机显示曲线选择模块,曲线实时显示模块数据存储模块数据随机查询打印模块井下及地面工况实时动态模拟模块数据曲线回放模块离线模拟计算分析模块,欠平衡钻井参数采集分析计算软件编制,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,欠平衡钻井参数自动采集与分析处理系统,4,现场应用情况,该系统经过在10口欠平衡井中的应用并完善，可以可靠而高效运行，同时对欠平衡钻井现场作业及事后分析具有重要的指导作用。,欠平衡钻井参数自动采集与分析处理系统启动界面及手工数据输入界面,欠平衡钻井参数自动采集与分析处理系统,现场应用情况,曲线显示界面,欠平衡钻井参数自动采集与分析处理系统,数据显示界面,二、大庆油

21、田欠平衡钻井发展的几项关键技术,欠平衡井底压力及温度测量技术,5,欠平衡随钻井底压力测试工具在钻具组合中的位置,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,欠平衡井底压力及温度测量技术,5,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,欠平衡井底压力及温度测量技术,5,达到的技术指标,通过进行井下测试仪器的抗高温、抗震的研究，实现了井下数据的随钻采集，探索出利用实测的井底压力、温度数据和地面截取数据综合判断气层、水层精确位置的方法，随钻井下压力、温度测试技术达到如下的指标：,测试仪器抗温180，测试仪器最大测量压力105MPa，压力测试精度0.03MPa，压力分辨率0.002MPa；,压力采集接头上

22、各道密封安全可靠，压差试验承压达到20MPa；压力传感器抗振性良好，目前井底工作时间1028h，满足钻井工况要求。,一个是,另一个是,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,欠平衡井底压力及温度测量技术,5,现场应用效果分析,该技术经过改进与完善，在徐深5井等5口欠平衡井，在徐深6井等2口近平衡井和升2-17井充气钻井中进行了现场应用，实测出钻井过程中的井底压力温度数据，为下步欠平衡钻井设计和施工参数控制起到了指导性作用，提高低渗透油气层勘探钻井的成功率。,（1）利用该仪器实测的井底压力可以计算地层压力，提高计算精度,在徐深5井，通过回放数据计算地层压力当量密度为1.02g/cm3，而试井实

23、测地层压力系数为1.08 g/cm3，采集数据计算的误差为5.56%，关井求压计算误差为9.81%；Dc指数计算误差为13.89%,13.89,0.93,9.81,0.974,5.56,1.02,1.08,3600,误差（%）,Dc指数法计算地层压力系数（g/cm3）,误差（%）,关井求压计算地层压力系数（g/cm3）,误差（%）,采集数据计算的地层压力系数（g/cm3）,试井实测地层压力系数,井深(m),三种情况计算地层压力系数对比,（2）为确定井底负压值和密度窗口提供依据,通过计算徐深5井在35613661m时属于欠平衡钻井，井底动负压值基本上在0 0.45MPa之间，井底静负压值在12M

24、Pa之间，在3678 4057m基本上属于过平衡钻井，井底动静压差都是正压差。,2.87,4.42,37.67,40.55,42.1,4057,1.31,4.52,37.43,38.75,41.96,3857,0.11,3.47,37.42,37.54,40.9,3678,-3.08,-1.37,37.34,34.26,35.97,3661,-3.60,-2.12,37.68,34.08,35.56,3638,-3.93,-2.11,37.68,33.75,35.57,3603,-2.14,-0.35,35.82,33.68,35.47,3595,-1.88,-0.55,35.24,33.36

25、,34.69,3561,-1.53,0.51,34.10,32.57,34.61,3515,-0.84,1.11,32.75,31.91,33.86,3411,井底静负压值（MPa）,井底动负压值（MPa）,地层压力（MPa）,最大实测静压力（MPa）,钻进最大实测动压力（MPa）,井段（m）,不同井深-井底负压值对比,（3）掌握下钻过程中对井底压力的影响,在徐深4井3680m下钻到井底，最大井底压力达到41MPa，比正常循环压力高约10MPa。压力激动较大，因此为了避免下钻引起过平衡，下钻到新钻井眼时要控制下钻速度，防止造成过平衡。,下钻引起的井底压力波动,（4）根据实测结果修正环空压耗计算

26、模型,通过不同井深的实测静止井底压力和实测钻进井底压力，可以求取实际环空摩阻的大小，与计算的井底压力和摩阻进行对比，通过多口井的对比可以不断修正环空摩阻以及井底压力计算模型。,（5）准确计算深层欠平衡钻井流体温度和地层温度,井下流体温度和地层温度对深井、超深井钻井与完井工程的影响较大，它不但直接影响水泥浆的稠化时间、流变性等性能，关系到注水泥作业的成败，而且与井内压力平衡、井壁稳定、井内工作液体系选择、套管和钻柱强度设计等方面有关。,下图中，井筒内钻井液已经静止200h以上，地层和井筒之间热交换比较充分，井筒内温度基本为地层温度，在下钻过程中进行随钻测量，通过计算在3064m（温度111.84

27、）以上地层地温梯度平均为3.65/100m。温度曲线上出现拐点（在2200m，温度88），计算出在2200m前地温梯度为4/100m，这和大庆油田浅井多年油井测试获得的经验值相吻合，温度变化比较平缓。,达深2井井深03064m井底实测温度曲线图,（5）准确计算深层欠平衡钻井流体温度和地层温度,下图中，是在3665m时循环和静止情况下井下流体温度变化曲线图，在该井深，当地面温度和井深不变的情况下，井下循环温度基本上相同，经过5h的静止，温度从79上升到107，上升速度基本上为5.6/h，为大庆油田外围深层勘探及钻井完井作业提供准确的地层温度和井下温度变化数据。,徐深5井3665m循环和静止井筒内

28、井下温度变化曲线图,（5）准确计算深层欠平衡钻井流体温度和地层温度,（6）判断钻遇水层,在徐深4井，将实测数据插入到分析软件中，当钻进至3975.8m，井底实测温度和压力都突然上升，上升幅度非常大，表明钻遇水层，有地层水进入到井筒内，高温的地层水和钻井液混合时井底温度上升，同时由于地层水压力较大，进入到井筒内使井底压力增加，随着钻进井深增加，地层水不断进入到井筒内虽钻井液上返，造成井筒内压力温度同时增加。,（7）初步判断地层的含气情况,通过软件分析和气层判断方法，结合数据分析软件中的地面气体流量、总烃值、钻时和实测井底压力等曲线变化可以判断出地层的含气情况。在实测压力变化的情况下，排除掉钻压、

29、转速、排量、密度等能够影响井底压力变化的因素，就可以在刚打开气层的第一时间监测到压力的变化，精确判断气层位置，通过以上对比分析可知，利用测压分析软件分析的气层位置更加精确，它排除了地质录井解释气层的延时误差和钻井后过平衡测井时由于钻井液对储层污染带来的误差。,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,（8）准确掌握充气钻进过程中充气量对井底压力的影响关系,在充气钻井过程中，当开始充气时，气液混合使环空井底压力降低，随着充气量增大井底压力降低得越多。在2717m开始充气1600m3/h，井底压力从31MPa降低到26MPa，下降了5MPa。在2852m，充气量为1800m3/h，井底压力从33M

30、Pa降低到26MPa，下降了7MPa。在2912m开始充气510m3/h，井底压力从33.65MPa降低到31.22MPa，下降了2.43MPa。,欠平衡井底压力及温度测量技术,5,现场应用效果分析,充气钻井井底压力曲线,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,气体钻井监测系统,6,气体钻井监测系统的组成,气体钻井监测系统是一个包含许多软硬件设备的，以计算机为中心的系统。它包含采样及过滤系统、传感器系统、信号采集系统以及计算机和软件系统。其主要功能是：监测、记录空气钻井过程中出口的CO2、CO、O2、CH4、H2S等成分的浓度以及压力；分析是否有燃爆发生，提供报警功能；通过监测湿度变化判断是

31、否有液体排出、及其相对量的变化，便于判断井下情况、防止复杂事故发生，报警。该系统先后在徐深302井、徐深28井、徐深29井、徐深27井应用，该系统已经进入完善阶段。,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,气体钻井监测系统,6,排出管线气体成分监测,可以较为准确地反映气体成分含量，在徐深28井氮气钻井过程中，与膜制氮出口氧气含量误差不超过1%.与传感器精度吻合。,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,气体钻井监测系统,6,排出管线湿度监测,水层的识别及判断取得初步效果，通过该系统对排砂管线湿度的监测，可以为判断地层出水以及出水的相对量提供可靠依据。,通过该系统对排砂管线湿度的监测，可以为

32、判断地层出水以及出水的相对量提供可靠依据。在徐深302空气钻井施工过程中，在钻至3092米、3242米处，下钻至3245米左右，录井取样口处可以明显观察到潮湿的粉尘和少量水分。,湿 度 的 识 别,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,气体钻井监测系统,6,排砂管线的压力监测,排砂管线上装配了压力传感器，用以纪录排砂管线内压力变化，配合其他工程参数监测空气钻井施工的状况。,排砂管线的压力监测,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,欠平衡设备的研制,7,旋转防喷器试验检验装置是专门对旋转防喷器的各项技术性能进行检验的试验装备，可对旋转防喷器进行转动性能试验、静密封试验、动密封试验、密封胶

33、芯过六方钻杆、钻杆及钻杆接头的密封能力的试验，尽可能地模拟旋转防喷器在钻井过程中的实际工况。它主要由试验台架和液压支持系统两大部分组成。其中试验台架分为由地基、框架、液压缸、液压马达、旋转盒、扭矩传感仪、钻杆总成、底座和轨道小车组成。液压支持系统由套压泵站、液压马达泵站、液压缸泵站等组成。,（1）完成了旋转防喷器试验检验装置的研制,旋转防喷器结构图,结 构 组 成,旋转防喷器的各项技术指标：总高度：1679mm 最大外径：1160mm 总重量：4t 公称通径：280mm 动密封额定压力：17.5MPa；静密封额定压力：35 MPa；,欠平衡专用装置的研制,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技

34、术,欠平衡设备的研制,7,Shaffer旋转防喷器和自我研制的旋转防喷器在该套装置上进行了40多次的试验检验，通过试验及应用，验证了该套装置达到了设计的各项技术指标。,引进的,旋转防喷器试验检验装置的结构示意图,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,欠平衡设备的研制,7,旋转防喷器总高度：1679mm旋转防喷器最大外径：1160mm旋转防喷器总重量：4t旋转防喷器公称通径：280mm旋转防喷器动密封额定压力：17.5MPa；旋转防喷器静密封额定压力：35 MPa；,b）旋转防喷器的各项技术指标,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,欠平衡设备的研制,7,（2）完成了旋转防喷器的设计、加

35、工、室内模拟试验和现场试验,对旋转防喷器进行了室内试验，共进行了旋转防喷器的拆装性能、液压泵站各项性能、液路循环性能、旋转性能、承压性能、胶芯过接头性能、倒吸性能和阻流环的调整等八个方面的试验工作，解决了循环液路的阻碍问题、节流环的节流间隙问题、卡瓦互相干涉的问题、旋转受阻等问题。通过边试验边改进，液路循环通常，转动性能良好，密封压力高，各项技术指标达到了设计要求，具备了现场试验的条件。,c）室内模拟试验情况,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,汪905井旋转防喷器现场试压记录表,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,汪905井旋转防喷器现场试验记录表,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几

36、项关键技术,欠平衡设备的研制,7,（2）完成了旋转防喷器的设计、加工、室内模拟试验和现场试验,1)通过现场试验验证旋转防喷器的动密封最大试验压力：17.5MPa；旋转防喷器的静密封最大试验压力：35MPa;旋转防喷器单只胶芯的工作寿命：累计工作88h，各项指标都已经达到了设计要求;2)通过现场试验验证旋转防喷器的各项工作性能比较可靠稳定，能够保证长时间的运转工作；,d）现场试验结论及取得的认识,二、大庆油田欠平衡钻井发展的几项关键技术,欠平衡设备的研制,7,（2）完成了旋转防喷器的设计、加工、室内模拟试验和现场试验,3）通过现场试验摸索出了一套旋转防喷器的现场使用工艺，安装、更换胶芯、降低压差

37、延长胶芯的使用寿命等方面积累了宝贵的经验；4）通过现场试验验证该套旋转防喷器的各项技术指标和各项技术性能能够满足欠平衡钻井的要求，能够实现安全平稳的旋转，能够实现高压密封的要求，真正地实现了转起来封得住的要求。,d）现场试验结论及取得的认识,三、典型实例,（一）,欠平衡技术在汪深1井中的应用,汪深1井,三、典型实例,（一）,欠平衡技术在汪深1井中的应用,1、井底负压值控制效果,通过数据采集进行分析，在整个欠平衡井段负压值变化规律为：刚打开气层时负压值最大，当时泵冲低，在后续的钻进过程中，由于提高泵冲（95冲/分），致使负压值减小。其它高的井底负压值出现在接单根后效时，在处理后效过程中降低泵冲，

38、致使井底负压值增大，后效过去后，恢复正常泵冲，井底负压值随之恢复正常(-1.0-0.5MPa)，,关 系 曲 线,三、典型实例,（一）,欠平衡技术在汪深1井中的应用,1、井底负压值控制效果,下图是记录分析钻进过程中套压变化曲线,通过该曲线我们可以看出钻进过程中井口压力控制情况。汪深1井欠平衡钻进过程中最大井口压力3.2MPa,最小井口压力0.3MPa，多数情况下，井口压力控制在1.5MPa以下，控制效果较好。,汪深1井井深与套压的关系曲线,三、典型实例,（一）,欠平衡技术在汪深1井中的应用,2、计算环空压力分布规律,上图中曲线1为分析环空压力分布规律，曲线2为根据分析计算的地层压力系数计算的地

39、层压力。根据2条曲线及井深与井底欠压值曲线对比，基本符合实际情况。,关 系 曲 线,三、典型实例,（一）,欠平衡技术在汪深1井中的应用,3、欠平衡效果,该井钻进至井深2966m时气测全烃值升至81.8659%，点火成功，火焰高度约2米，气体流量为1621m3/h,气体流量开始逐渐增大，0:52达到最大10028m3/h的工业气流，火焰高度逐渐升高，约810m，5:36气量减弱至2700m3/h，火焰高度下降至35m。该井设计欠平衡井段970m（29303900m），实际钻进598m（29303528m）。该井完井采用12mm油嘴试气，日产气62866m3，经压裂改造后，日产气202190m3的

40、工业气流，计算单井可控储量51.24108m3，含气面积17.2km3，取得了较好的勘探效果。,井段：3220-3880m；层位：登娄库组设计钻具组合：满眼钻具组合设计钻井参数：钻压40-120KN，转速50-70转/分钟，注气量80-120m3/min设计钻头：依据邻井钻头使用情况和地层特性选择在登四段至登二段地层选择HIT617GH型号钻头。,徐深28井气体钻井设计,1,（二）徐深28井空气/氮气钻井,3月9日14：00开始钻进，钻压40100kN，转速6070rpm，扭矩915kNm，排量120m3/min，注压1.601.65MPa。钻至井深3503m时扭矩波动，加大排量160m3/m

41、in循环，注压1.701.75MPa。钻至井深3586.41m时起钻换钻头。该钻头累计进尺366.41m，累计钻时33.45h，平均机械钻速10.95m/h。,（1）第一只HJT617钻头，满眼钻具,钻 进 过 程,实 钻 情 况,2,（二）徐深28井三开气体钻井情况,3月13日 4：30开始钻进，钻压4050kN，转速60rpm，扭矩1415kNm，排量120m3/h，注压1.601.65MPa。钻进至3632m时，发生轻微褂卡，划眼30分钟，并加大排量160m3/min循环，注压1.701.75MPa。钻至3879.80m时进入目的层，改用氮气钻进，排量80m3/min，注压1.101.2

42、5MPa。钻至3921.01m，气体钻井实验结束。第二只钻头总进尺334.6m，累计钻时35.75h，平均机械钻速9.36m/h。,（2）第二只HJT617钻头，满眼钻具,钻 进 过 程,实 钻 情 况,2,（二）徐深28井三开气体钻井情况,实 钻 情 况,2,气体钻井井段累计进尺701.01m，累计钻时69.2h，平均钻速10.13m/h，是常规钻井的7倍。其中空气钻井累计进尺659.80m，累计钻时64.66h，平均机械钻速10.20m/h。氮气钻井进尺41.42m，钻时4.54h，平均机械钻速9.12m/h。,（二）徐深28井三开气体钻井情况,在机械钻速高的井段降低钻压，控制机械钻速钻进

43、，井身质量控制良好，同时加强了井斜监测，气体钻井过程中每钻进100200m进行一次测斜，共进行了四次测斜，井斜均满足井身质量要求。,徐深28井测斜情况,井 斜 情 况,3,（二）徐深28井三开气体钻井情况,钻头使用情况,4,气体钻进井段共使用两只HJT617GH牙轮钻头，总进尺701.01m。,徐 深 28 井 钻 头 使 用 情 况,（二）徐深28井三开气体钻井情况,徐深28井钻压、钻速和扭矩情况,时 效 分 析,5,徐深28井实效分析,与邻井同层位相比，钻井周期缩短了20d左右，扣除停工等事件共缩短26d左右。,（二）徐深28井三开气体钻井情况,及时发现油气层，为勘探开发提供准确依据,全烃

44、值曲线,四、欠平衡钻井取得的效果,减少了对产层的损害，有效的保护了油气层,四、欠平衡钻井取得的效果,机械钻速有所提高，延长了钻头使用寿命,四、欠平衡钻井取得的效果,减少了井下复杂事故,1)卫深5井在钻进3182m处，进行原钻具中途测试，5mm油嘴日产气8104m3；2)肇深11井在井深3410m处，进行DST钻杆测试，4.5mm油嘴日产气0.6104m3。,及时对产层进行随钻测试评价，缩短勘探进程,四、欠平衡钻井取得的效果,虽然大庆油田在欠平衡钻井和气体钻井技术有了一定的成就，问题还有很多，还在攻关和需要继续攻关的技术有：,五、大庆油田欠平衡钻井技术应用需要继续攻关的几项技术,气体钻定向井水平井技术,五、大庆油田欠平衡钻井技术应用需要继续攻关的几项技术,钻进返屑的量化监测技术,