劉　闖（中石化中原石油工程有限公司鉆井三公司50750隊(duì)，河南 濮陽(yáng) 457004）

氣體欠平衡鉆井井壁穩(wěn)定性研究

劉闖
（中石化中原石油工程有限公司鉆井三公司50750隊(duì)，河南 濮陽(yáng) 457004）

摘要：近幾年氣體欠平衡鉆井技術(shù)在國(guó)內(nèi)油氣田的勘探中得到了廣泛的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。氣體欠平衡鉆井技術(shù)主要是用氣體作為鉆井的流體，并沒(méi)有用液柱壓力來(lái)支撐平衡地層壓力和井壁。在負(fù)壓差的作用之下地層流體流入井內(nèi)，在這種情況之下才使得井周圍應(yīng)力的分布，制約氣體欠平衡鉆井技術(shù)應(yīng)用的最大因素主要是井壁穩(wěn)定的問(wèn)題。近年來(lái)對(duì)于氣體欠平衡鉆井技術(shù)的研究越來(lái)越多，和一般的鉆井技術(shù)相比較，在提高機(jī)械鉆速、保護(hù)油氣層等方面氣體欠平衡鉆井技術(shù)有著不可替代的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：氣體欠平衡；鉆井；井壁穩(wěn)定

井壁穩(wěn)定問(wèn)題是氣體欠平衡鉆井技術(shù)中難以回避的問(wèn)題，在之前的施工之中，只能運(yùn)用坍塌壓力窗口與孔隙壓力來(lái)確定鉆井液密度。如果在施工的時(shí)候出現(xiàn)了井壁坍塌的問(wèn)題，則施工將沒(méi)有辦法繼續(xù)。

一、氣體欠平衡鉆井技術(shù)的現(xiàn)狀以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

1氣體欠平衡鉆井技術(shù)的現(xiàn)狀分析

氣體欠平衡鉆井技術(shù)在降低鉆井成本、縮短勘探開(kāi)發(fā)周期、保護(hù)油氣儲(chǔ)層、提高勘探開(kāi)發(fā)水平等各個(gè)方面都有很明顯的優(yōu)勢(shì)。在低壓儲(chǔ)層勘探、老油田改造挖潛、難動(dòng)用儲(chǔ)量開(kāi)發(fā)等各個(gè)方面都有比較獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。自20世紀(jì)80年代開(kāi)始，氣體欠平衡鉆井技術(shù)的成功研制，使這個(gè)技術(shù)得到了非常充分的應(yīng)用。使得這個(gè)技術(shù)得到的廣泛的發(fā)展。在不斷鉆研的過(guò)程中使得氣體欠平衡鉆井技術(shù)的鉆井技術(shù)以及工藝得到了進(jìn)一步的發(fā)展提高。就現(xiàn)在而言，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)比較成熟。在很多比較發(fā)達(dá)的國(guó)家氣體欠平衡鉆井技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，被當(dāng)成常規(guī)的技術(shù)來(lái)使用。近幾年國(guó)內(nèi)的氣體欠平衡鉆井技術(shù)發(fā)展也很快，氣體欠平衡鉆井技術(shù)的使用量在不斷地增加。

2氣體欠平衡鉆井技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

氣體欠平衡鉆井技術(shù)如今已經(jīng)形成了比較有效、系統(tǒng)、完備、穩(wěn)定的體系。氣體欠平衡鉆井技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)是：

（1）隨著氣體欠平衡鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展，泡沫鉆進(jìn)、霧化鉆井、空氣鉆井等技術(shù)將會(huì)得到廣泛的應(yīng)用和推廣。

（2）按壓欠平衡鉆井技術(shù)將會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展。

（3）在氣體欠平衡鉆井技術(shù)研究的全過(guò)程之中，將作為欠平衡鉆井的主要技術(shù)將會(huì)的到廣泛的應(yīng)用。

（4）氣體欠平衡鉆井技術(shù)將會(huì)得到快速的發(fā)展。

（5）氣體欠平衡鉆井技術(shù)得到了LED測(cè)量技術(shù)的進(jìn)一步推動(dòng)。

（6）套管鉆井和欠平衡鉆井技術(shù)將會(huì)得到進(jìn)一步的完善。

二、氣體欠平衡鉆井技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)

1氣體欠平衡鉆井技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

氣體欠平衡鉆井技術(shù)能夠快速發(fā)展的主要原因就是：氣體欠平衡鉆井技術(shù)可以很好地避免在鉆井的過(guò)程中一些復(fù)雜問(wèn)題的產(chǎn)生?？梢越档烷_(kāi)發(fā)是所需要的成本。在氣體欠平衡鉆井技術(shù)的過(guò)程中，井內(nèi)的循環(huán)液體的密度比較低，氣體欠平衡鉆井技術(shù)可以避免復(fù)雜事故發(fā)生，降低鉆井的成本，提高鉆井的速度。在常規(guī)的氣體欠平衡鉆井技術(shù)中鉆井液的密度比較高，可以有效地減輕對(duì)地層的傷害，提高油井的產(chǎn)能。在進(jìn)行鉆井的過(guò)程中，井內(nèi)的壓力要比地層的壓力小，可以充分的暴漏油氣層，保護(hù)儲(chǔ)層，有利于增加油井產(chǎn)量和油氣層。實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)地質(zhì)異常情況以及評(píng)價(jià)油藏。在氣體欠平衡鉆井技術(shù)過(guò)程中，允許地層的流體流入到井眼當(dāng)中，有利于達(dá)到良好的地層信息得到勘探的目的。還可以降低井漏的風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約鉆井時(shí)的成本。

2氣體欠平衡鉆井技術(shù)的局限性

氣體欠平衡鉆井技術(shù)的主要局限性包括技術(shù)上的局限性以及經(jīng)濟(jì)上的局限性

首先在氣體欠平衡鉆井技術(shù)我們要考慮的就是安全因素，在任何的工程中都存在一定的安全因素：空氣和可燃?xì)怏w混合在一起很容易會(huì)發(fā)生爆炸，雖然發(fā)生爆炸的幾率是很小的，但是一旦發(fā)生后果將不堪設(shè)想，井下的鉆具很有可能會(huì)被炸斷或者會(huì)融化。使用氮?dú)獾炔豢扇嫉臍怏w可以避免井下著火的現(xiàn)象，但是會(huì)增加鉆井的成本。在氣體欠平衡鉆井技術(shù)過(guò)程中還會(huì)出現(xiàn)定向鉆井的問(wèn)題，井眼穩(wěn)定的問(wèn)題，技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的考慮，以及液體侵入等問(wèn)題。

三、氣體欠平衡鉆井技術(shù)井壁穩(wěn)定性問(wèn)題

石油鉆井工程中很重要的一個(gè)問(wèn)題就是氣體欠平衡鉆井技術(shù)井壁穩(wěn)定性問(wèn)題，井壁失穩(wěn)的問(wèn)題如果不能夠得到改善將會(huì)造成很嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。世界各大石油公司都消耗了很多的物力、人力、財(cái)力來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。井壁的不穩(wěn)定性主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一個(gè)是由于鉆井液壓力太低不能夠有效地支撐井壁圍巖造成的剪切破壞，第二種則是由于井眼內(nèi)液柱壓力太高而造成張性破裂。影響井壁穩(wěn)定性的因素有很多種，還包括很多的人為因素，天然因素。人為因素主要包括：井眼裸露時(shí)間，鉆井液性能、鉆進(jìn)液的成分鉆柱振動(dòng)對(duì)井壁的沖擊以及鉆井液環(huán)空返速對(duì)井壁的沖蝕。天然因素主要包括：原地應(yīng)力、巖石孔隙性、地層巖石性質(zhì)、含黏土礦物類型、巖石膠結(jié)情況、裂縫發(fā)育程、滲透性等。

結(jié)語(yǔ)

井壁穩(wěn)定問(wèn)題是氣體欠平衡鉆井技術(shù)中難以回避的問(wèn)題，在之前的施工之中，只能運(yùn)用坍塌壓力窗口與孔隙壓力來(lái)確定鉆井液密度。如果在施工的時(shí)候出現(xiàn)了井壁坍塌的問(wèn)題，則施工將沒(méi)有辦法繼續(xù)。氣體欠平衡鉆井井壁穩(wěn)定性研究，在近幾年氣體欠平衡鉆井技術(shù)在國(guó)內(nèi)油氣田的勘探中得到了廣泛的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。確立了井壁巖石的破壞準(zhǔn)則和力學(xué)參數(shù)，對(duì)氣體欠平衡條件下地層出水情況進(jìn)行分析。井壁失穩(wěn)的問(wèn)題如果不能夠得到改善將會(huì)造成很嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。巖石抗拉強(qiáng)度小則會(huì)很容易引起井壁失穩(wěn)，井壁穩(wěn)定性很容易受到氣體欠平衡鉆井時(shí)流體拖拽力形成流固耦合作用由欠平衡鉆井向過(guò)平衡鉆井過(guò)渡時(shí)井壁所受應(yīng)力由拉應(yīng)力逐漸向壓應(yīng)力過(guò)渡，同時(shí)流固耦合影響變?nèi)酰诜€(wěn)定性也變強(qiáng)。流固耦合的作用是不可忽略的。

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中圖分類號(hào)：TE242

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