欠平衡鉆井指的是井筒液柱壓力低于所鉆儲層的孔隙壓力，使地層中的流體有控制的流入井筒的鉆井。欠平衡鉆井并不是適用于所有的地層，它對地層有以下幾點要求：

 

  （1）儲層巖石強度高，井壁穩(wěn)定；

 

  （2）地層孔隙壓力清楚；

 

  （3）所鉆儲層中不能含有H2S等有毒氣體；

 

  （4）地層壓力低，裂縫少，產(chǎn)量不是很高的井；

 

  （5）裸眼壓力系數(shù)相差不大的井。  由于欠平衡鉆井中井筒液柱壓力始終小于儲層孔隙壓力，所以可以提高機械鉆速，延長鉆頭的壽命，減少或消除漏失和壓差卡鉆；由于是地層流體流入井筒而不是鉆井液流入地層，能減輕或消除鉆井液直接對地層的侵入傷害，可大大提高產(chǎn)層的初期產(chǎn)量。

 

  然而欠平衡鉆井過程(尤其當設計和執(zhí)行不合理時)也存在潛在的不利因素。這些因素包括:

 

  1）井眼穩(wěn)定性和牢固性問題；

 

  （2） 在高壓或酸性環(huán)境下的安全和井控問題；

 

  （3）增加鉆井成本；

 

  （4）不能將常規(guī)的MWD 技術用于鉆桿注氣技術

 

  （5）對流自吸效應

 

  （6）高滲透率地層的重力驅(qū)油效應，即使在不變的欠平衡流動條件下；

 

  （7）冷凝脫落或氣體釋放效應；

 

  （8）近井眼的機械損害， 如磨光或壓碎；

 

  （9）如果用空氣或含有氧氣的氣體來產(chǎn)生欠平衡條件， 則會產(chǎn)生腐蝕問題增大的趨勢；

 

  （10）欠平衡條件的不連續(xù)性。

 

  欠平衡鉆井的技術關鍵有：

 

  1.搞好欠平衡鉆井設計。根據(jù)地層壓力來確定欠平衡的產(chǎn)生是自然法還是人工誘導法。如果是自然法，鉆井液密度應該是圖1中的曲線中的密度范圍。如果是人工誘導法，應該選擇不凝固、無毒、安全、經(jīng)濟的氣體，主要選擇有空氣、液氮、現(xiàn)場制氮、凈化廢氣和甲烷等。

 

  2.盡可能保持欠平衡條件，否則會對地層造成更嚴重的傷害。。當?shù)貙訅毫π∮谛D(zhuǎn)控制頭的工作壓力時，可以不用壓井工作；也可以采用連續(xù)油管工作；欠平衡鉆井段應該是油層的主產(chǎn)區(qū)，應該是短、平、快作業(yè)，爭取一只鉆頭鉆完產(chǎn)層；最好采用先期裸眼完井的方式。  3.欠平衡鉆井作業(yè)的控制技術。欠平衡鉆井作業(yè)中，井口壓力控制是欠平衡鉆井作業(yè)的關鍵技術之一；而壓力控制的關鍵是欠壓值?P的確定。井控技術是保證近平衡鉆井作業(yè)安全的基礎技術，其核心是盡早發(fā)現(xiàn)溢流，并迅速排除溢流； 而欠平衡鉆井作業(yè)是在井口施加一定回壓， 并且有控制地使地層流體連續(xù)循環(huán)到地面。根據(jù)回流到地面上的流體量和實時監(jiān)測的鉆井數(shù)據(jù)，以及立管和套管壓力與實際井底壓力之間的關系來確定鉆井液的密度和井口回壓的大小，從而來控制井底的負壓。  井口回壓的計算方法主要有以下兩種：一種是利用利用立管壓力控制井底負壓差的計算方法，一種是利用井口回壓控制井底負壓差的計算方法。  第一種方法是根據(jù)鉆井液流體總流的伯努利能量方程，可以得出立壓與井底

 

  壓力之間的關系式:

 

  Pb=Ps+ρmgH?Pj?Pd

 

  式中：Ps為立管壓力，kPa；

 

  Pb為井底壓力，kPa；

 

  Pj為鉆頭壓降，kPa；

 

  Pd為鉆柱內(nèi)循環(huán)壓耗，kPa；

 

  由于當井內(nèi)氣體從儲層中流出時，導致泥漿的密度減少。隨著氣體量的增多，計算的井底壓力逐漸下降，在立管上的壓力值也會表現(xiàn)如此。  第二種方法是利用環(huán)空氣液兩相流數(shù)學模型推導出井口回壓的計算公式為負壓差控制，關系式如下:  Pa=2.30QgoPoZoToQmoTrZ

 

  rlgPo+ρmogH P

 

  o   式中：Zr為氣體平均偏差因數(shù)；

 

  Zo為氣體地面偏差因數(shù)；

 

  Tr為井筒平均溫度，K；

 

  To為地面溫度，K；

 

  Qm為地面脫氣后鉆井液返出流量，l/s； Po為環(huán)空地面壓力，kPa； 但是在現(xiàn)場操作時，不可能保證立壓值保持不變，同時，地層產(chǎn)出的油氣也不是一個穩(wěn)定量，因此井口回壓應該根據(jù)立管壓力隨時調(diào)整如果井口回壓上升到接近旋轉(zhuǎn)控制頭的工作壓力時，應停止鉆進，迅速關閉環(huán)形或閘板防噴器，待排除井口附近高壓油氣，使井口壓力正常后，再恢復欠平衡鉆井作業(yè)。因此，要求現(xiàn)場操作人員必須熟練地掌握常規(guī)井控技術。