由工程技術研究院承擔的集團公司2007年氮氣欠平衡鉆井重大現場試驗——玉門鴨兒峽油區鴨940井順利完井，完鉆井深2919米，三開儲層段全程采用氮氣欠平衡鉆井技術，油層保護效果顯著，氮氣鉆進井段總長209米，機械鉆速達到4.1米/小時，為鄰井的3.4倍，原油產量提高146%。此次試驗獲得圓滿成功，在國內首次解決了高凝稠油油藏氣體鉆井過程中井筒降粘、舉升和攜砂等重大技術難題，形成了高凝稠油油藏氮氣降粘攜砂技術、“凍膠閥”篩管完井技術、高原地區深井氮氣鉆井設備配套技術和稠油油藏儲層保護技術，為高凝稠油油藏氮氣鉆井積累了經驗，為老油田有效動用剩余儲量探索了一條新途徑，成為集團公司“欠平衡井年”的重要技術創新成果。7月20日，鴨940井經現場測試獲得日產15噸高產油流。鴨940井順利投產,使志留系裂縫稠油油藏開發取得突破性進展,并為同類型油田的開采提供了技術借鑒，填補了我國在志留系裂縫稠油油藏進行氮氣欠平衡鉆井的技術空白。 鴨９４０井欠平衡鉆井試驗是集團公司重點技術開發項目之一，也是國內首次在深井稠油油藏進行的氮氣欠平衡鉆井試驗。在鴨940井完井過程中，吐哈工程技術人員通過向井筒內注入清洗劑、調整氮氣鉆井參數、增加氣舉次數、優化施工措施等多種方案，成功解決了稠油油藏氮氣鉆進中稠油粘度高易凝結、氮氣注入壓力高、鉆屑攜帶困難、環空不暢和易發生井下復雜的難題，成功鉆穿稠油儲層段，取得氮氣欠平衡鉆井技術的重大突破，形成了深井稠油油藏氮氣欠平衡鉆井新技術。首次應用原油和GBC段塞壓井結合的壓井方式，既達到了壓井要求，又保護了儲層，打破以往氣體鉆井依靠不壓井裝置、套管閥等昂貴設備完井的局面，簡化了完井工藝，大大降低了氮氣鉆井成本，為氣體鉆井完井提供了新方法。鴨940井的成功試驗，不僅拓寬了氮氣欠平衡鉆井技術應用新領域，而且使吐哈氣體鉆井技術再次引起國內欠平衡鉆井界的廣泛關注。
吐哈欠平衡鉆井技術起步于上個世紀九十年代。１９９４年，工程技術研究院的前身鉆采工藝研究院與西南石油學院合作進行欠平衡鉆井研究。研究人員在根據吐哈油田特點以及跟蹤國內外先進鉆采工藝的基礎上，進行了預研、調研、跟蹤研究和儲備技術，并在恰勒坎構造評價井恰102井上進行了先導性現場試驗。采用泡沫流體和鉆井液交替進行鉆進，穿越三間房儲層段，使用泡沫鉆進累計達242.53米。雖然恰102井欠平衡鉆井未達到預期效果，但是從該井的欠平衡鉆井中，積累了寶貴的經驗，為后期的欠平衡研究和試驗奠定了基礎。
進入二十一世紀，隨著吐哈油田勘探開發的發展以及國內外石油勘探開發的形勢和鉆采工藝技術的發展，對欠平衡鉆井技術的需求提高到了一個新的高度。工程技術研究院及時抓住這一機遇，在前期研究試驗取得經驗和技術儲備的基礎上，從2000年開始，高起點開展欠平衡鉆井技術研究和試驗。從鉆井過程中的欠平衡到全過程欠平衡鉆井，從液相連續相到氣相連續相欠平衡方式得到全面發展。2000年，吐哈油田在牛102井進行泡沫欠平衡水平井鉆井試驗取得成功。2001年，科研人員應用輕質油基鉆井液在三塘湖盆地馬1井的側鉆改造中，完成了國內第一口套管開窗側鉆欠平衡大斜度井，以及在勝北構造上率先應用充氣欠平衡鉆井試驗。2003年，在集團公司和指揮部大力支持下，“利用空氣鉆井技術提高玉門青西地區鉆井速度研究”、“吐哈及玉門青西地區空氣鉆井現場試驗”、“氮氣水平井鉆井技術在低滲低效油藏的研究與應用”等先后在集團公司通過立項，實現了吐哈欠平衡鉆井技術研究和試驗從液相連續相向氣相連續相（即氣體鉆井技術）的新飛躍。
2003年，工程技術研究院在玉門油田窿14井進行了第一口氣體鉆井試驗，并在這口井上成功試驗了空氣、霧化、泡沫三種欠平衡鉆井技術，開創了吐哈氣體鉆井新局面，有力地推動了吐哈氣體鉆井技術的發展。
2004年至2005年，吐哈油田欠平衡鉆井技術得到迅速發展，先后在窿14井、中石化鄂爾多斯D12-1井、紅臺2－15井、紅臺2－17井、紅臺2－4井等8口井采用欠平衡鉆井技術，其中有５口井在儲層段進行全過程欠平衡純氮氣鉆井。其中紅臺2－15井是國內首次進行全過程欠平衡純氮氣鉆井，取得顯著效果，獲得的高產油氣流是常規鉆井的10－15倍。該井的成功實施，展現出全過程欠平衡氮氣鉆井在提高產能和準確評價及發現油氣層方面的良好前景，奠定了吐哈氣體鉆井在國內的領先地位。2006年第8期《中國石油石化》以《中國石油科技大飛奔》為題，報道了氮氣鉆井技術在吐哈紅臺2－15井首次應用試驗取得的“重大新發現”。2006年4月，該項目組榮獲集團公司“優秀科技創新團隊”稱號。
2006年以來，在總結前期欠平衡鉆井成功經驗的基礎上，吐哈欠平衡氣體鉆井實施方式從研究試驗向研究與專業化技術服務并重的轉變，實現了研究——試驗——應用——專業化服務的良性循環。在欠平衡鉆井裝備配套方面，短短兩年時間，配備了美國鉆采旋轉控制頭1套、國產旋轉控制頭3套、氣體監測儀5套、地面管匯和內防噴工具、制氮車6臺套、液氮泵車2臺套，具備了獨立完成氮氣鉆井、充氣鉆井、空氣鉆井等欠平衡鉆井施工能力。在工藝技術方面，由引進消化向逐步完善和自我創新轉變，形成了輕質鉆井液、充氣、泡沫、霧化、氣體等完整的欠平衡鉆井方式，以及全過程欠平衡鉆井、測井、取心、完井系統技術。氮氣鉆井技術與水平井、復合鉆井等新技術相結合，效果十分顯著。成功研究出應用于欠平衡完井的凍膠閥技術，今年分別在鴨940井、牛東8－12成功實施。該技術不僅具有氣體鉆井零污染的效果，而且成本僅為套管閥下尾管成本的20%。
多年來，在集團公司和指揮部大力支持下，工程技術研究院科研人員不畏艱險，兢兢業業，敢于攀登鉆井技術新高峰，使氣體鉆井技術取得豐碩成果。2006年，《氮氣鉆井在紅臺區塊的研究與應用》項目獲得集團公司科技創新二等獎，《吐哈油田氣體鉆井技術研究與應用》項目獲得自治區科技進步二等獎。《欠平衡鉆井技術的研究與應用》、《充氣鉆井技術在勝火201井的研究應用》等多項科研成果，分別獲得指揮部技術創新成果獎。
目前，油田欠平衡鉆井設備從無到有，配套了可滿足同時進行2口井現場應用要求的旋轉防噴頭、制氮設備、注入管匯及監測設備、欠平衡軟件等專用設備和工具，為欠平衡鉆井的研究、應用和技術 。
