欠平衡鉆井技術淺析

馬洪志 (延長油田股份有限公司川口采油廠，陜西 延安 716000)

欠平衡鉆井技術淺析

馬洪志 (延長油田股份有限公司川口采油廠，陜西 延安 716000)

目前，許多已開發的油藏儲層壓力低或壓力系統復雜，油藏品位差。針對上述問題，可以采用欠平衡鉆井技術能增加儲量并提高采收率。闡述了欠平衡鉆井技術的特點，通過具體實例分析了該技術的應用情況。

欠平衡鉆井；提高采收率；油層損害

隨著石油天然氣工業的發展，油氣資源勘探難度加大，許多開發的油藏儲層壓力低或壓力系統復雜，油藏品位差。針對上述問題，可以采用欠平衡鉆井技術。欠平衡鉆井技術又稱負壓鉆井，是指在鉆井過程中井底壓力低于地層壓力，地層流體有控制地流入井筒并循環至地面的鉆井過程[1]。與常規鉆井技術相比，欠平衡鉆井技術具有許多優勢，如改善鉆井特性和防止油氣層損害等。為此，筆者對欠平衡鉆井技術進行了探討。

1 欠平衡鉆井技術特點

儲層性質通常由油藏描述技術間接獲得，如利用測井技術獲取儲層電性、聲波特性和放射性，或通過巖心分析來確定油藏某一特定部位儲層性質，而欠平衡鉆井則是通過測定儲層最重要特性——“產能”來進行儲層描述。通過該技術可獲取油氣的直接顯示及隨鉆儲層評價，從而在鉆井過程中及時了解儲層的壓力、滲透率和產能等參數，再結合數據采集和工程解釋，就能夠正確定位并識別地質異常(如裂縫、致密層、尖滅、不連續和水層)[2]。該技術的具體特點如下。

1.1易于發現新層位

圖1 常規過平衡鉆井和欠平衡鉆井示意圖

按常規方法鉆開層位時，測井曲線顯示為“好”，但產量非常小甚至為零。此外，若儲層遭受平衡鉆井液的嚴重損害，儲層就可能無油氣產出，這時，儲層的儲量就被視為零。當采用欠平衡鉆井時，上述油層則可能顯示出其商業價值，儲層內的油氣也就被計為新增儲量(見圖1)。

1.2減小油層損害

增加油層產油貢獻率。采用欠平衡鉆井技術可將鉆井所引起的油層損害最小化，即通過降低表皮損害來增加油層產油貢獻率，這一特點在致密油藏和層狀油藏中表現尤為明顯[3]。

1.3降低廢棄壓力

通過降低廢棄壓力可以增加油氣儲量，對于氣田來說更是如此，而采用欠平衡鉆井技術可通過以下途徑來降低廢棄壓力：降低表皮效應或增加加密井產量(相對于常規井而言)；允許在油藏開發晚期鉆井(由此降低廢棄壓力)，這對于其他鉆井方法來說是無法實現的。

1.4增加油井供油面積

當存在井間干擾時，與常規鉆井相比，采用欠平衡鉆井技術可增加油井的供油面積，進而優化井網密度。

2 應用實例

2.1實例1

1)地質概況 元壩11井是四川盆地川東北巴中低緩構造帶元壩Ⅰ塊長興組-飛仙關組礁灘異常體中部的一口評價井，目的層為飛仙關、長興組，兼探侏羅系自流井組大安寨段、三疊系須家河組、雷口坡組及嘉陵江組[4]。須家河段地層巖性以砂巖與泥巖互層為主，地層軟硬交錯，根據鄰井元壩1井須家河地層實鉆情況，該層位可鉆性差。

2)施工情況 元壩11井須家河組設計井段為4477～5100m，預計鉆厚623m，預測地層壓力系數為1.50～1.85。三開首先使用1.66g/cm3的鉆井液鉆進揭開須四段后，逐步調整鉆井液密度至1.21g/cm3進行欠平衡鉆進，鉆進至井深4649～4655m(須三段底部)發現氣層，分離器排氣管先出口點火燃燒，焰高2～3m，根據泥漿池液面變化情況，控壓1～2MPa鉆進。在鉆遇須二段頂部氣層(井段4694～4697m)后，顯示良好，出口火焰高達1520m，根據現場情況調整鉆井液密度至1.30～1.35g/cm3，井口控制回壓2～MPa鉆進，鉆至井深4854.8m、層位為須一段時，結束欠平衡鉆井作業。其間，進行了5趟起下鉆作業，每次在起鉆時替入密度1.73～1.85g/cm3的重泥漿壓穩地層后進行常規起鉆作業，下鉆到底時用原鉆進時的低密度泥漿替出井內重泥漿后，恢復欠平衡控壓鉆井。欠平衡井段累計進尺360.79m，純鉆234.69h，平均機械鉆速1.54m/h。

3)施工效果 通過采用欠平衡鉆井技術，實現了以下施工效果：①該井欠平衡井段根據綜合錄井顯示，并結合鉆時變化、巖性分析和出口點火情況，及時直觀地發現了12個氣顯示段，其中在須三段底部(井深4649～4655m)和須二段頂部(井深4694～4697.00m)顯示良好氣層。②在欠平衡鉆井過程中，鉆遇油氣顯示后，及時采取控壓鉆進措施，根據出口火焰大小、綜合錄井全烴顯示、泥漿池液面、進出口鉆井液密度、鉆時等參數變化情況，合理調節控壓值，讓地層流體有控制地進入井筒并循環至地面進行燃燒處理，確保了該井段的安全快速鉆進。③在欠平衡條件下，井筒內處于負壓差狀態，避免了壓差卡鉆、井漏等情況的發生。④與同地區須家河段常規鉆井相比，元壩11井欠平衡井段平均機械鉆速得到顯著提高，平均機械鉆速達1.54m/h，是元壩區塊鄰井同層段常規鉆井機械鉆速的2.05～2.96倍，縮短了鉆井周期，有效地節約了鉆井成本。

2.2實例2

1)地質概況 腰深1井是中石化部署在松遼盆地長嶺斷陷達爾罕斷凸帶腰西構造高點的一口直探井[5]。該井所處的腰英臺深層構造是在基底隆起背景上發育的背斜構造，和南部的達爾罕構造位于一個構造帶內，位于長發屯斷陷槽邊部，達爾罕斷凸帶的最前緣。儲集體巖性多以砂礫巖、含砂中-粗砂巖、細-中砂巖為主，含部分火成巖，發育火山巖氣藏。其地層主要有以下特點：①孔隙度低，介于4.7%～8.6%，平均為7.47%；②滲透率低，介于(0.02～0.13)×10-3μm2，平均為0.10×10-3μm2；③局部存在異常低壓，井深超過3568m的地層可能存在異常低地層壓力。

2)施工情況 該井于2006年6月12日23∶00開始第3次欠平衡鉆進施工，液相欠平衡鉆井液密度1.03～1.07g/cm3，施工井段為3569.20～3750.00m，進尺180.80m，純鉆進86.67h，平均機械鉆速2.09m/h，使用 216mm牙輪鉆頭一只，目的層氣體顯示較好，歷時7d的欠平衡鉆進井段長度為183m。

3)施工效果 通過采用欠平衡鉆井技術，實現了以下施工效果：①通過連續、實時地進行地層評價，可及時發現油氣層。欠平衡段共鉆遇3段主力氣顯示層，分別為3585～3603m、3611～3621.50m、3652.50～3680.50m，累計厚度為56.50m。②減少油氣層污染，提高油氣產能。自井深3585m開始實施欠平衡鉆進，由儲層進入井筒的瞬時氣體流量為414～2010m3/h，燃燒火焰高度2～11m，節流回壓一般控制在0～5MPa。井底處于欠平衡狀態，從而極大地減輕了鉆進過程中鉆井液對儲層的污染，保護了油氣儲層。③提高了機械鉆速，延長鉆頭壽命。欠平衡鉆進過程中，鉆井液循環壓力低于地層壓力，消除了正壓差對巖屑的壓持效應，避免了巖石的重復研磨，提高了機械鉆速，延長了鉆頭壽命。

2.3實例3

1)地質概況 長慶油田中生界的侏羅系延安組和三疊系延長組油層屬“低壓、低滲、低飽”油藏。天然氣氣藏可分為上古生界砂巖氣藏和下古生界碳酸鹽巖氣藏，均呈低滲、低壓和低豐度，在鉆井完井作業中極易受到傷害，且極難恢復，輕者使產能降低，重者影響氣層的發現與評價[6]。

2)施工情況 長慶油田于2000年8月在鄂爾多斯盆地北部S3井用天然氣鉆穿上古生界目的層，欠平衡鉆井井段3033～3190m，進尺157m，純鉆時13h22min，機械鉆速為11.77m/h，填補了國內深井天然氣欠平衡鉆井的空白。2002年8月在鄂爾多斯盆地北部的S4井進行了天然氣欠平衡鉆井現場施工，欠平衡鉆井井段3230～3335m，進尺105m，純鉆時5h50min，機械鉆速為18m/h。此外，在鄂爾多斯盆地北部S4井施工過程中，由于氣源井供氣能力強，調整了注氣參數和鉆井參數，隨著注氣速率、鉆壓的增加，機械鉆速大幅度提高，比S3井提高了52.87%。

3)施工效果 對S3井、S4井采用欠平衡鉆井技術，實現了以下施工效果：①最終鉆開油氣層并獲得無污染巖心，從而可直觀了解含油氣情況。②提高了鉆井速度?，F場應用表明，S3井欠平衡鉆井速度是常規鉆井液鉆速(1.22m/h)的9.65倍，S4井欠平衡鉆井速度是常規鉆井液鉆速(1.94m/h)的9.28倍。

3 結 語

欠平衡鉆井技術具有提高油氣層發現程度、減小地層損害、縮短鉆井周期、降低成本等優勢，可廣泛應用于低壓低滲等非常規油氣資源的勘探開發?，F場應用表明，欠平衡鉆井技術在保護油氣層、隨鉆油氣藏評價、提高鉆井速度和提高經濟效益等方面都顯示了優越性。因此，合理利用欠平衡鉆井技術是增加油氣儲量和提高采收率的一種有效途徑。今后應加強儲層認識和鉆井方式的研究，正確運用該技術，以取得更好的開發效果。

[1]高成軍,張立春,張講麗.欠平衡鉆井技術的應用與認識[J].斷塊油氣田,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]許庭云，張建江.元壩11井欠平衡鉆井施工技術[J].科技情報開發與經濟,2009,19(26):218-219.

[5]于鐵軍,燕修良,曹強欠,等.欠平衡鉆井技術在松遼盆地腰深1井中的應用[J].天然氣工業，2010,30(12):67-71.

[6]盧力.欠平衡鉆井技術的發展及其在長慶油田的應用與展望.低滲透油氣田[J].2004,9(1):31-33.

[編輯] 李啟棟

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

TE249

A

1673-1409(2012)04-N094-03

2012-02-12

馬洪志(1982-)，男，2005年大學畢業，碩士，助理工程師，現主要從事油田開發方面的研究工作。