全过程欠平衡钻井技术在辽河油田的应用

【摘要】本文介绍了全过程欠平衡钻井的井下封井装置—套管阀和冻胶阀，并对它们在辽河油田内两口试验井的应用情况进行了描述，最后对全过程欠平衡钻井未来的发展提出了建议。

【关键词】全过程欠平衡钻井 井下封井装置 套管阀 冻胶阀 建议

1 引言

欠平衡钻井（UBD）被认为是解决传统过平衡钻井中出现的问题的一种有效方法，中石油从2007年将欠平衡钻井技术作为大力发展的一项技术，目前欠平衡钻井技术在四川，胜利，新疆等油田已经取得了较大的发展，同样在辽河油田欠平衡钻井也正在逐步走向成熟[1]。

2 全过程欠平衡技术分析

欠平衡钻井技术作为一项新技术已经成为国内外油田降低钻井成本和提高油气层产能的一项关键技术。然而大多数欠平衡钻井都只是针对钻进阶段，而在起下钻、测井以及完井过程中都是采用先压井后作业的方式。实践证明这种做法对产层仍有污染作用，随着勘探开发的需要，目前更多关心的是全过程欠平衡钻井，即实现真正的欠平衡钻井[1-2]。

全过程欠平衡钻井技术是指在不压井的条件下实现欠平衡钻进、不压井起下钻具、不压井起下电测仪器等，虽然各种文献对于全过程欠平衡钻井的叫法不一致，但是对其的理解是相同的。

为了使得在钻井的整个过程中井下都保持欠平衡状态，近年来发展了一些新的技术和辅助设备，这就是在全过程欠平衡钻井中使用的套管阀和液体冻胶阀，这些井下封井系统促进了欠平衡钻井更大的发展和更广泛的应用[3-5]。

3 套管阀及其应用

3.1 套管阀原理

套管阀是在全过程欠平衡钻井中安装在井下一定位置，并且和井口防喷器配合使用的一种单向阀，有自动控制系统控制套管阀的开关，并且根据需要隔离井底压力，套管阀是全过程欠平衡钻井中一种很有创新的井

下封井装置[6-7]。

钻进过程中，套管阀呈开启状态，对作业不产生任何影响。当提钻至套管阀以上一定的位置时，将其关闭，即可达到控制井内流体和压力的目的，并在封井的条件下快速进行后续作业。当下钻至封井器以上一定的位置时，将其打开，可使井眼畅通，继续下钻，或进行其它作业。

3.2 套管阀在安1-H8井的应用

2010年在辽河油田大民屯凹陷静安堡构造带的安1-H8井使用了套管阀，安1-H8是辽河油田第一口全过程欠平衡双分支鱼骨水平井，在全过程欠平衡钻井作业过程中，通过井下套管阀的开关，使井底压力始终处于欠平衡状态，完成带压起下钻作业，有效的保护了储层。

起下钻过程中，共开关套管阀5次，每次开关返出油量符合设计要求，正常开关。通过套管阀在安1-H8井的现场使用，使得欠平衡钻井实现了真正的带压起下钻，做到了真正的全过程欠平衡钻井，同时这口井还实现了全过程欠平衡钻井和水平井技术的结合。

安1-H8中途试油取得了日产量75吨的好成绩，比同区块没有使用全过程欠平衡的井的产量大大提高了，可见使用全过程欠平衡钻井对于辽河油田油气产量的稳步增长有着很积极的意义。

4 冻胶阀及其应用

4.1 液相冻胶阀介绍

国内最早的应用于全过程欠平衡的冻胶阀是由吐哈油田钻井所研制成功的，这种冻胶阀是一种复合型物质，混合有适当比例的主剂，交联剂，PH调节剂，增效剂和稳定剂。基液和交联剂被同时注入，在底部地层边界和套管鞋之间形成阻塞冻胶，这样就有效的避免了上部压井流体的循环漏失和碳氢化合物及有害气体从地层流出。这种冻胶的基本特性，它在20～100℃之间是不会破裂的，这就满足了长时间压井的要求，当冻胶破裂后低粘度又有助于它的回流[8-9]。

玉门油田最先用这种冻胶阀进行筛管完井，并且完成了第一口氮气钻井，这在开发志留纪地层重油上是个很大的突破，同时2009年在新疆油田又使用这种冻胶成功的完成了在DXHW141井的高温欠平衡完井工作，这在国内高温欠平衡完井技术上有着里程碑的意义。

4.2 液相冻胶阀在边台-H15井的应用

2010年年底在辽河油田大民屯凹陷边台-法哈牛构造带北部的边台-H15井进行了冻胶阀现场试验，取得了的不错的油气产量，比同区块其他未使用全过程欠平衡的井产量大大提高了，可见使用冻胶阀实施全过程欠平衡技术钻井对于辽河油田油气产量的稳步增长有着非常深远的意义。

5 建议

为了更好的满足辽河油田欠平衡的实际要求，同时增强欠平衡的施工效果，减少钻井费用和提高整体的勘探和开发效果，以下是一些建议：

（1）加强对全过程欠平衡钻井井口回压系统的研制；

（2）力求大规模对开发井使用全过程欠平衡技术来增加单井产量；

（3）加强选择合适的井位和地层，把最合适的欠平衡技术用在最合适的储层中；

（4）加强技术研究及欠平衡技术和相关设备的整合，加速它们与一些复杂井（例如：水平井，多分支井，侧钻井和小井眼井）和一些新技术（例如：连续油管钻井和套管钻井）的结合；

（5）加速欠平衡设备的国产化，独立研发自己的全过程欠平衡设备（套管阀和冻胶阀），以及随钻井下压力测量系统；

（6）继续研究欠平衡完井技术，选择更适合某种底层的欠平衡完井技术；

（7）发展成本合适的适合辽河油田实际情况的精细控制压力钻井技术（MPD）和设备，力求在窄密度窗口井，高压气井和高危井钻井过程中减少钻井的复杂性和事故发生。

（8）通过与生产欠平衡钻井设备的相关核心公司合作来帮助更好的为欠平衡技术的进步而努力。

（9）通过与一些科研单位和高校合作共同来解决全过程欠平衡钻井中存在的一些技术瓶颈。

参考文献

[1] 孙念，刘永贵，等.全过程欠平衡水平井在大庆油田的应用[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2009，（05）

[2] Agzamov F.A.，etal. Enhancement of Underbalanced Drilling-In Technology Efficiency[R]. SPE 117383

[3] 周英操，等.欠平衡钻井技术与应用[M].石油工业出版社，2003.80-81

[4] 陈永明.全过程欠平衡钻井中的不压井作业[J].石油钻探技术，2006，（02）

[5] 陈养厚，陈国明，殷志明.欠平衡钻井过程中的井控新设备[J].石油矿场机械，2006，（03）

[6] 李晓军等.用于全过程欠平衡钻井施工的井下封井器[J].石油机械，2006，（10）

[7] 白晓捷，高翔.井下套管阀技术特点及应用前景分析[J].西部探矿工程，2010，（06）

[8] 陈芳等.冻胶阀全过程欠平衡钻井技术在马207井的应用[J].西部探矿工程，2010年09期.

[9] Shadravan A.，etal. Underbalanced Drilling in Depleted Formation Achieves Great Success[R]. SPE 119211