圖3-1 世界採用欠平衡鑽井技術增長趨勢的預測
自80年代以來，由於研製成旋轉防噴頭、空氣鑽井馬達等設備，又研究出各種往井筒中注氮的方法，使欠平衡鑽井工藝達到了大規模投入工業使用的程度，並呈現穩步增長的勢頭。其原因主要是人們對減輕地層傷害越來越關注，而且欠平衡鑽井有可能提高鑽速和減少衰竭油藏中的井漏問題。目前在國外該項技術已成為一種成熟的鑽井工藝。一些油公司曾報導，與常規方法鑽水平井相比，運用欠平衡鑽井技術使水平井產量提高了10倍。
目前欠平衡鑽井系列分為：①氣體鑽井，包括空氣、天然氣和氮氣鑽井，密度適用範圍0～0.02g/cm³；②霧化鑽井，密度適用範圍0.02～0.07g/cm³；③泡沫鑽井液鑽井，包括穩定和不穩定泡沫鑽井，密度適用範圍O.07～0.60g/cm³；④充氣鑽井液鑽井，包括通過立管注氣和井下注氣兩種方式。井下注氣技術是通過寄生管、同心管、鑽柱和連續油管等在鑽進的同時往井下的鑽井液中注空氣、天然氣、氮氣。其密度適用範圍為0.7～O.9g/cm³，是套用廣泛的一種欠平衡鑽井方法；⑤水或滷水鑽井液鑽井，密度適用範圍1～1.30g/cm³；⑥油包水或水包油鑽井液鑽井，密度適用範圍為0.8～1.02g/cm³；⑦常規鑽井液鑽井(採用密度減輕劑)，密度適用範圍大於O.9g/cm³；⑧泥漿帽鑽井，國外稱之為浮動泥漿鑽井，用於鑽地層較深的高壓裂縫層或高含硫化氫的氣層。欠平衡鑽井技術按工藝分類可分為兩種：流鑽(flow drilling)是指使用普通鑽井液的欠平衡鑽井；人工誘導欠平衡鑽井是指由於地層壓力太低，必須採用特殊的鑽井液和工藝才能建立欠平衡。
現在已有20多個國家套用欠平衡技術鑽井，技術先進的國家包括美國、加拿大、英國、阿根廷、墨西哥等國。這些欠平衡技術先進的國家，創造欠平衡條件採用的常用技術有：邊噴邊鑽；泥漿帽鑽井；立管氣體注入；環空氣體注人；連續油管鑽井。水、地層水、海水、澱粉水、柴油、原油都曾用做欠平衡鑽井的循環工作介質。散裝或膜濾氮氣、工業廢氣、空氣、氮氣和空氣的混合氣、天然氣和空心玻璃球都作為減輕劑或發泡劑。
欠平衡鑽井作業的關鍵技術包括產生和保持欠平衡條件(有自然和人工誘導兩種基本方法)、井控技術、產出流體的地面處理和電磁隨鑽測量技術等。近年來，欠平衡鑽井技術的進展主要集中在井控、鑽井液、程式設計、特殊工具等方面。國外目前已經成熟運用新一代欠平衡鑽井技術，即在鑽進、接單根、換鑽頭、起下鑽等全部作業過程中始終保持井下循環系統中流體的靜水壓力小於目標油氣層壓力，同時欠平衡鑽井技術也越來越多地與水平井多分支井及小井眼鑽井技術相結合，有效開發了一些新老油田，其套用範圍日益廣泛，美國已將其列為21世紀急需的鑽井技術。
國內欠平衡鑽井技術近年來發展較快。國內採用該項技術完成60餘口井，所用設備主要以引進為主。新疆、中原、大港、勝利等油田引進了一批設備，鑽成了一批欠平衡井，具有了一定的經驗。“九五”期間大港油田針對前第三系深層勘探進行了欠平衡鑽井完井技術綜合研究，在千米橋潛山和烏馬營潛山採用低密度無固相鑽井液體系實施了欠平衡鑽井工藝技術，完井採用射孔完成，成功的發現了千米橋潛山億噸級的凝析油氣田，揭示了烏馬營潛山儲油氣藏特徵。截止到目前，大港油田已經先後引進了三套主要欠平衡裝置，成立了專業化技術服務隊伍，從設備和經驗上都具有了很好的基礎。在以液體為介質進行欠平衡鑽井施工上，從設計及施工人員的水平、欠平衡裝備、現場施工中井口回壓控制等技術上都取得了一定的成功經驗，在國內產生了良好的影響。
隨著國內欠平衡技術認識的不斷加深，該技術開始逐漸被套用於老油田的開發，今後欠平衡技術在國內的套用範圍將逐漸擴大，設備配套國產化的進程將逐漸加快，實現全過程欠平衡將成為今後國內各油田發展的目標。) r" A3 ]0 x2 m& b+ ~- Z t
欠平衡鑽井技術發展有如下幾個關鍵方向：鑽井模型分析；更有效的鑽井液；更有效的井底導向系統與馬達；有利於新的鑽井液的井控與地面分離系統；集成化趨勢。
未來欠平衡鑽井技術將進一步朝安全、簡便和適用的方向發展。這項技術對於保護油層和提高鑽井速度具有重要意義，將廣泛用於低壓低滲油田和老油田。主要技術發展套用情況.
國外主要鑽井技術發展套用情況
國外已經實現了全過程的欠平衡鑽井、完井。
(1)欠平衡鑽井井控
'欠平衡作業中的井控可以通過鑽井液的流變性、循環控制裝備、節流器及地面分離系統來共同完成，最新的改進表現在以下幾個方面：
①額定5000 lb/in²靜壓力的旋轉控制接頭；
②完善的卸扣橡膠設計和組成；
③5000 lb/in²地面分離裝置
④自動節流體系；
⑤能應付大量產出液、鑽屑和鑽井液的地面分離系統
在加拿大，普遍採用能處理多達20X100000ft³/d氣體的密閉環型分離體系(敞開環型體系經常用於其他場合)。雙密封元件環空分流器及其控制系統已套用於欠平衡鑽井中，旋轉式井口控制裝置是一種可以進行欠平衡鑽井的特殊設備，工作壓力達到了2000 lb/in²，目前4部鑽機中就有一台鑽機採用旋轉密封裝置。Shaffer公司研製的隨鑽壓力控制裝置將球面旋轉防噴器與液壓和電子儀器控制結合在一起，為欠平衡鑽井提供了實際的裝置。
