控压钻井（精选7篇）
控压钻井 篇1
0 引言
钻井技术在我国油气开采中具有极其重要的作用, 同时为我国的经济发展和工业发展上做出了巨大的贡献。钻井技术的快速发展, 控压钻井技术开始运用在实际钻井过程中, 控压钻井技术简称MPD技术, 目前我国绝大多数的油气开采过程中都含有控压钻井技术。控压钻进技术在钻进过程中, 能有效的提升钻井的速率, 缩短钻井的时间, 大幅度的提高油气开采的生产效率。
1 控压钻井技术概述
1.1 钻井技术的原理
在经常实施的钻井过程中, 对钻井密度的控制和调整是一项非常重要的方法, 但这个方法有一个缺陷——及时性太弱。由于没有完全封闭的系统, 对井底的压力只能采用循环达到排放的规定, 这样就不能持续控制压力。控压钻井技术通过控制钻井密度, 在低密度中循环, 保证动态范围的安全密度窗口, 当循环受阻时, 能在井口处获得相应的背压, 以控制静态安全密度窗口, 提高钻井的安全性[1]。
1.2 技术系统构成
(1) 电控系统是接受信号后对其分析、处理的系统。信号处理后发出相应的指令。 (2) 指令系统具有控压的作用。首先接受相应电子控制系统的信号, 发送至控制柜后将相关工作和转换电路的信号转化为电信号和液压信号。 (3) 分析系统主要将系统间的数据进行交换并反馈各类参数, 将实时参数与基础参数进行对比, 输入数据。 (4) 监测系统的主要功能是收集钻进过程中的实时参数, 将数据集中在数据中心, 为其他系统提供数据上的支持。
1.3 控压钻井技术的定义
精细控压钻井可用于过平衡钻井、近平衡钻井, 也可以用于欠平衡钻井。过平衡钻井技术是钻进过程中, 地层孔隙压力小于井筒液柱压力的能安全有效实施的钻井技术。近平衡钻井技术是钻进过程中, 地层孔隙压力与井筒液柱压力相差范围不大的能安全有效实施的钻井技术。近平衡钻井过程中, 可能会受到起钻时抽吸压力的影响, 导致地层孔隙压力大于井筒液柱压力。但是在近平衡钻井的概念上, 井底压差一直是正压差。欠平衡钻井技术是地层孔隙压力大于井筒环空中的井底压力, 并将流体循环到地面上进行处理的钻井技术。
1.4 控压钻井分级
控压钻井按用途进行分级, 可以分为五个等级。一级, 钻井过程安全, 没有漏喷等异常现象发生, 通常指常规的过平衡钻井。二级, 钻井过程安全, 没有漏喷等异常现象发生, 为了提升钻井的速率, 使用近平衡钻井。三级, 关井压力最大值低于旋转防喷器预定工作压力下进行的欠平衡钻井作业或精细控压钻井作业, 设备出现失效后, 产生的直接后果有限, 出现异常现象应启动应急预案, 使用常规的压井方法进行制止。四级, 关井压力最大值低于旋转防喷器预定工作压力下进行的欠平衡钻井作业或精细控压钻井作业, 但是设备失效后可能会产生直接的严重后果, 启动预先设计的应急预案无把握, 有风险的钻井作业。五级, 井下情况不清楚, 即便使用应急的预案, 也有几率出现较大风险的欠平衡钻井作业或精细控压钻井作业。
2 控压钻井技术的发展现状
2.1 解决了非地质钻井的窄密度窗口问题
窄密度窗口是漏失压力或破裂压力与地层坍塌压力或孔隙压力差距十分小, 可供钻井液密度选择的窗口太窄。因为海洋中有海水的存在, 因此随着水深的不断增加, 破裂压力梯度也会不断降低, 造成地层孔隙压力梯度与破裂压力梯度的范围较窄, 极易出现塌、漏、涌、卡等钻井情况发现。控压钻进技术能够维持井底的压力, 使压力处于相关恒定的状态, 降低井底压力的波动。这一条件下, 钻井作业能安全通过窄密度窗口地层, 或利用双梯度钻井的方法增大钻井液密度窗口, 扩大钻井作业的操作范围, 达到安全钻井的目的。
2.2 解决了非地质钻井作业的相关问题
非地质钻井中的浅表层问题中有天然气水合物和浅层气导致的井眼冲蚀、海底浅层流、海底井口坍塌、大量出砂导致井口掩埋等等。这类问题对钻井作业的安全带来了很大威胁, 增加浅表层风险的危害。控压钻井技术可以维持钻井井底压力的稳定, 通过对井下的情况进行测量, 并对测量的结果进行仔细的分析, 做出预测。预防浅层气体入侵井筒, 保持地层的井壁稳定, 避免井口出现塌陷, 进而降低浅表层问题给钻井作业带来的安全威胁。
3 控压钻井技术的展望
目前控压钻进技术中, 一些问题得到了较好的解决, 如高温高压钻井的问题, 压力衰减的问题。但依旧有一些问题没有得到解决, 如恒压底环的动态控制、环形液压, 需要更深入的进行分析。针对这些问题, 应该加强对技术人员的技术培训, 让其理论知识与技术结合于仪器操作上, 提高其专业能力, 成为专业的技术人员以发挥专业优势。
4 结语
总而言之, 要促进控压钻井技术的发展, 首先要清楚控压钻井技术的具体概念。其次, 控压钻井技术中, 近平衡钻井技术与过平衡钻井技术已经配套成熟, 欠平衡钻井技术基本成熟。微流量控压钻井技术与精细控压钻井技术是控压钻进技术的发展方向, 通过不断的研究一定能达到这一目标, 进而促进控压钻井技术的发展, 提升钻井过程的安全性、质量性、效益性。
摘要：随着钻井技术的不断发展, 越来越多的钻井技术运用在钻井过程中。控压钻井技术是近几年最新研究的钻井技术, 与以往技术相比钻进速率高, 已被普遍运用在油气钻井开采中。本文将对钻井技术进行浅析, 首先概述了控压钻井技术的原理, 其次对控压钻井技术的使用现状进行分析, 并在现状的基础上对控压钻井技术的展望提出了论述。
关键词：控压钻井,技术探析,技术展望
参考文献
[1]周英操, 崔猛, 查永进.控压钻井技术探讨与展望[J].石油钻探技术, 2008, 36 (04) :1-4.
[2]李鹏, 闫林, 成仁杰.控压钻井技术探讨与展望[J].中国新技术新产品, 2015, 10 (20) :70-71.
[3]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) .
[4]杨虎, 鄢捷年, 陈涛, 宫传坤.欠平衡钻井随钻预测储层压力的理论与实用方法研究[J].石油钻探技术.2005 (03) .
[5]石崇东, 张绍槐.智能钻柱设计方案及其应用[J].石油钻探技术, 2004 (06) .
[6]侯绪田.欠平衡钻井井底压力自动控制技术[J].石油钻探技术, 2004 (02) .
[7]黄明泉.电磁波电阻率 (EWR) 在井眼轨迹控制中的应用[J].石油钻探技术, 2003 (03) .
[8]杲传良.欠平衡钻井工艺及装备在漏失井钻井中的应用[J].石油钻探技术, 2003 (01) .
[9]庄湘琦, 李相方, 刚涛, 隋秀香, 唐恩高.欠平衡钻井井口回压控制理论与方法[J].石油钻探技术, 2002 (06) .
[10]姚德辉, 李建成, 燕修良.充气钻井液技术在云参1井的应用[J].石油钻探技术, 2002 (04) .
浅析控压钻井关键技术 篇2
1 控压钻井技术的概念和优点
控压钻井技术, 即MPD。是精确控制井眼环空压力剖面的一种欠平衡钻井技术, 控压钻井通过调节地面节流管汇的节流阀, 可以保证井底压力控制在一定的范围之内, 能够有效预防易漏地层的井漏及井涌情况的发生, 同时还能实现对油气层的有效保护。控压钻井技术可以更好的控制井底压力, 在钻井作业中, 无论是否钻进, 是否循环钻井液, 都可以精确控制井底的压力。控压钻井技术的应用可以提高机械钻速、降低生产成本, 缩短非生产时间, 降低钻井的风险, 保证安全生产。其主要的优点如下:
1.1 有效控压, 减少钻井风险
控压钻井可以有效控制井眼内部的环空压力, 可以把井底压力控制在安全范围之内, 可以避免地层流体的不规则侵入而影响钻井的性能, 进而减少钻井的风险, 降低钻井成本。
1.2 动态监控, 及时处理故障
控压钻井技术可以动态监测井底流体的密度、环空液面、液体流变性、井眼几何尺寸、循环摩擦力以及回压。同时对于出现的状况还可以实施策略应对, 快速及时处理随时出现的故障, 避免故障积累扩大, 提高安全性。
1.3 对比监测, 做好事故防范
对比监测是指控压钻井时能够实施孔隙压力和破裂压力间的对比, 可以提前预测井漏、井涌、井塌的事故, 提前防范减少损失。
2 控压钻井 (MPD) 系统的组成
控压钻井系统主要有MPD参数监测系统、MPD决策分析系统、MPD电控系统、MPD指令执行系统。
参数监测系统主要是对井下仪器参数进行采集监测, 然后将采集到的参数提供给其他的分系统, 实现数据的交互分析, 为控压钻井决策提供数据支持。
决策分析系统分为四个模块:非实时输入模块是在钻井前输入相关原始数据进行计算分析;水力学计算模型根据非实时计算得出的数据进行模拟计算, 得出压力控制的范围和目标;逻辑判断模块是根据MPD参数检测系统、MPD电控系统以及MPD指令系统分析的数据参数进行判断决策;控制模块主要就是综合各模块的数据分析对电控系统发出调控指令。
电控系统主要是处理所接收的决策分析系统传来的数据, 同时发出相应的指令, 完成钻进、接单根、起下钻等的工艺流程。
指令执行系统主要是根据电控系统传输的信号, 将控制信号转换为液压信号, 控制节流阀的开度变量, 调整节流压力, 执行指令。
3 控压钻井关键技术
控压钻井的关键技术是控制随钻环空井底压力, 对回压参数进行分析, 实现井底压力的实时动态监测, 随时调整井口回压、钻井液流速、钻井液的密度和黏度等参数。
3.1 地层压力随钻检测技术
控压钻井技术中最好采用随钻地层测试的方法, 可以获取原始地层信息, 有利于精确控制井底压力。目前随钻地层压力的测试还具有一定的后效性, 在实施决策时, 还要根据控压技术的各个系统传输的数据综合分析, 以确定钻井的压力范围。
3.2 随钻井底环空压力测量
随钻环空压力的测量可以实时测量井底环空压力数据, 并将数据传送至地面, 有利于随时调整压力范围。目前, 我国已经开发出存储式井底环空压力测量工具, 能够实现0~100Mpa的压力测量。
3.3 钻井液连续循环装置
单根钻进完成后, 钻井液将会由循环到停止, 以完成压力控制调整。而钻井液的连续循环装置, 可以在不中断钻井液在井内循环工作的同时完成钻杆的卸扣工作。目前这项技术已经投入使用, 并逐渐用于复杂地形的安全钻井。
3.4 井口回压检测与控制
井口回压对井内的的流动参数有很大影响, 对井口回压进行检测和掌握, 就可以对节流系统进行控制。目前, 根据对井口回压的监测与分析, 已经研发出自动控制节流管汇, 结合控压控制软件系统, 可以实现自动控制。
3.5 数据传输技术
控压钻井技术最重要的就是井下与地面的数据传输和数据交互分析。在随钻测量系统中用的比较多的是采用钻井液脉冲来传输数据, 相对来说还是比较准确的, 但是传输的速度太低, 尤其是要实现地上和井下的双向传输, 难度就显得比较大。现在多用电磁传输的方式, 其传输的速度快、效率高, 但是依然受到磁场和电磁波的影响, 目前只能用于有限的范围内。控压钻井技术中的数据传输技术, 还有待于进一步的研究和开发。
4 结论
随着我国石油勘探开发的发展, 深井、超深井、水平井、欠平衡井等复杂结构井越来越多, 所钻遇的地层也越来越复杂, 对窄钻井液密度窗口钻井技术的要求也越来越高。控压钻井技术已成为近年来的技术研发热点, 该技术通过控制井口回压, 可以使井筒的压力维持在地层孔隙压力和破裂压力之间, 进行欠平衡钻井, 提高机械钻速, 缩短钻井周期, 提高生产效率和安全性, 是解决复杂地层钻井的有效方法, 非常值得研究推广。
参考文献
[1]王能.榆树林油田水平井钻井技术[J].西部探矿工程, 2011, (06)
[2]蒋宏伟, 周英操, 赵庆, 郭庆丰.控压钻井关键技术研究[J].石油矿场机械, 2012, (01)
[3]周英操, 崔猛, 查永进.控压钻井技术探讨与展望[J], 石油钻探技术, 2008, (04)
[4]贾平军, 郑毅.中国石油钻井技术发展综述[J].钻采工艺, 2009, (01)
[5]王瑜, 黄守国.西江24-3-A22大位移水平井钻井技术研究[J].长江大学学报 (自然科学版) , 2011, (07)
控压钻井技术的深入探析 篇3
1.1 概述
控压钻井技术, 也称MPD, 它是指在钻井过程中, 对整个井的环空压力剖面进行精确控制的一种技术。它的目的是将控制环剖面压力与钻井底部环境压力调整为相同的压力, 并保持一致性。
它的优点在于:能够对循环摩擦力、环空液面、流体密度及流变性、回压等实施分析研究同时进行控制;能够有效避免源自地层的流体入侵;把钻井工具与钻井工艺有机结合, 借助对控制环的空压力剖面的事先控制, 从而降低在安全密度窗口窄的钻井作业时的成本与风险;能够对钻井中所产生的压力变化进行实时掌握, 并进行及时调整, 提高钻井的效率。
1.2 现状
控压钻井技术从出现到应用, 经过快速的发展, 各类适用于各类井筒情况的控压钻井技术也不断出现, 其中主要与精细型、欠平衡型控压钻井技术结合技术的有:
(1) 压力预测。对坍塌、破裂及地层压力进行随钻监测, 这项技术不但能够对钻井作业进行直观指导, 还能够对理论模型的正确与有效进行验证, 从而为精细型与欠平衡型的钻井技术发展提供辅助研究作用。
(2) 电磁波传输。随着各类泡沫、气体钻井的需要, 电磁波传输的随钻测量也得到了很大的发展, 并得到成功应用。
(3) 井下随钻诊断。DWD技术, 可以随着钻头对钻井下的压力、温度、钻头的扭矩与钻压、井下斜角、地质参数等进行测量, 而后发回数据, 经过处理对比以后及时调整指导钻头的下一步作业, 以提高钻井效率, 优化钻井流程。
(4) 无风险钻井。借由风险管理, 设计并实时处理资源井, 优化井身结构, 事先发现并预防事故征兆, 并制定合理措施进行处理或防治。
2 控压钻井技术原理及组成
2.1 控压原理
在钻井作业中, 在井筒里组成环空压力的因素众多, 包括压力波动、井口回压、环空的循环压耗以及井筒的液柱压力等等。在常规的钻井作业之中, 最重要的控制手段就是对钻井液密度的调节, 但其缺点是时效性太弱。另外因系统并不是全封闭型, 所以虽然对井底的压力控制也能借助对循环排量的调节加以实现, 但是并不能保证其控压的连度钻井液在循环状态时, 保持其动态处于安全的密度窗范围里, 如果循环停滞, 则会加以相应程度的回压于井口位置, 从而将静态继续合理控制于安全的密度窗范围中, 从而起到保障钻井安全的目的。
2.2 系统组成
控压钻井技术系统组成主要有指令系统、电控系统、分析系统、监测系统等部分:
(1) 指令系统。各类液压控制阀门、信号采集、显示部件、管线与其他仪表组成该指令系统。在这之中, 电气控制系统的相关信号由控制柜进行接收, 同时电气控制系统的工作命令由电磁阀接收, 而后通过电路把相关的工作信号转换为相应的液压信号, 从而能够把电信号的变量成功变为节流阀开度的变量, 从而实现控压的目的。
(2) 电控系统。其在对分析系统相关的指令进行接收并处理以后, 发出其指令至下位机, 从而对各类阀门进行控制, 同时对阀门的状态与开度实行监控。其主要功能体现在:接收并处理分析系统的相关信号, 而后向下位机发出指令, 从一定程度上起到了中转的作用, 对各阀门状态与开度进行控制;对钻井过程中诸如管道压力、控制阀板工作的状态、回压泵的压力与流量等各类数据进行采集, 并向监测系统发送采集数据。
(3) 分析系统。控压钻井技术的分析系统包含的模块有4个, 分别是:控制模块, 其以与各系统的数据交换通讯、对指令执行的情况进行监控以及对电气控制系统发送调整指令为功能体现;逻辑判断模块, 根据钻井过程中的各类参数变化及控压钻井技术系统中执行反馈情况进行有效、快速地分析;计算模块, 将预先输入的基础参数与钻井实时参数进行计算并比较, 以得到相关控压整体数据;输入模块, 这个模块就是在钻井作业前, 对一些原始数据进行输入, 包括钻井数据、钻井机械数据等。
(4) 监测系统。该监测系统包括硬软件部分, 软件包括Data Work、DMS等组成;硬件则钻井下部仪器、排量监测装置等组成。它的主要功能体现在对钻井下的各类实时参数进行监测及采集。同时提供了共享式的数据处理中心, 为其他系统的工作提供数据支持。
3 控压钻井技术的要点与发展
3.1 关键要点
3.1.1 停泵接单根的井筒压力控制
在对这种井筒进行压力控制时, 使用的是回压泵配合方式。在其停泵前把回压泵启动, 并在停泵的过程之中借助对节流阀的联调以实现控压, 在泵完全停止时, 则利用井口回压的方式对环空循环的压力耗进行补偿。
3.1.2 钻进状态中的控压
如果处于钻进状态之中, 控压钻井技术的分析系统将预先输入的数据与实际井筒参数进行对比, 并给出实际差值后, 发出阀门控制信号。
3.2 发展展望
(1) 我国在使用控压钻井技术上已经初具规模, 并在实际操作应用中也已经得到了较好的效果, 但是由于其机械设备较为昂贵, 所以在很大程度上限制了控压钻井技术的广泛应用。所以在其发展中, 应对该技术流程进行合理简化, 与此同时就能够对控压钻井的机械设备进行更为经济合理化的优化配置, 从而提高其经济性与适用性, 使其能够得到更为广泛的应用。
(2) 目前控压钻井技术在压力衰减、高温高压等复杂钻井的问题解决上已经相当成熟。但对于环空水力学、井底的恒压、环空的动态控制等方面仍然需要进一步进行分析研究, 以使该技术具备更好的理论基础。另外还要对专业操作人员进行有针对性的培训教育, 以使其在应用中发挥出应有的优势。
(3) 多相流的流动规律研究, 从而完成建模与相关的软件研发。
(4) 控制部件与支持系统。自动化也将是该技术发展方向之一, 为更好地适应现代工业自动化与控制成本的需要, 应对控制部件与支持系统进行深入研究, 从而为该技术的自动闭环做好技术方面的储备。
4 结语
综上所述, 随着对油气开发效率要求的不断提高, 对于目前得到广泛应用的控压钻井技术进行深入的研究是非常有必要的。通过上述对控压钻井技术的原理、现状、流程与发展等方面的简单介绍, 可以看出控压钻井技术的优势相当明显, 在未来一段时间内也将成为主流的油气井钻进技术。因此就更应从各方面对该技术进行科学、合理地改进, 以使该技术更为适应环境条件不断变化的钻井工作。
参考文献
[1]周英操, 崔猛, 查永进.控压钻井技术探讨与展望.[J].石油钻探技术.2008, 36 (4) [1]周英操, 崔猛, 查永进.控压钻井技术探讨与展望.[J].石油钻探技术.2008, 36 (4)
[2]伊明, 陈若铭, 兰祖权, 杨刚.控压钻井系统研究.[J].石油钻采工艺.2010, 32 (1) [2]伊明, 陈若铭, 兰祖权, 杨刚.控压钻井系统研究.[J].石油钻采工艺.2010, 32 (1)
控压钻井技术的应用前景分析 篇4
1 控压钻井技术简述
1.1 控压钻井技术的优势
控压钻井技术英文名为Managed Pressure Drilling Committee, 简称MPD, 受到我国科学技术水平的限制, 目前我国的控压钻井技术与西方一些发达国家相比, 还要落后很多, 甚至与东南亚的一些国家相比, 我国的控压钻井技术还不够成熟, 在南海石油的勘探中, 马来西亚等国家都使用了控压钻井技术, 通过实际的调查发现, 通过这种新技术的使用, 对井漏和井涌有很明显的改善作用, 从安全事故的角度考虑, 也有很大程度的减少, 对生产周期和成本也有一定的降低, 通过对近几年来控压钻井技术的使用情况进行分析发现, 对井眼环空压力剖面进行很好的控制, 同时还能够很好的平衡井底的压力, 这些都是传统的钻井技术很难解决的问题, 由此可见控压钻井技术的优势, 而我国地大物博, 不同地区的地形地质有很大差异, 传统的开采技术已经很难完成石油的勘探, 要想改善我国的石油开采情况, 就必须对钻井技术进行改革, 采用这种最新的钻井技术, 从各个方面来提高石油的开采效率。
1.2 控压钻井技术的概念
从本质上说, 控压钻井技术与传统的施工工艺相比, 主要就是在钻井的过程中, 对有关的压力进行控制, 在实际的施工时, 在不同的施工阶段, 对压力大小的控制也有相应的变化, 通常情况下, 控压技术只是对节流压力、循环阻力和静液压力进行控制, 例如在钻井的过程中, 对节流压力和循环阻力控制在同一水平, 对静液压力的控制一般都保持在同一水平, 而在停泵开泵的过程中, 对压力的控制应该是从大到小, 再从小到大的变化, 而在停止循环的阶段中, 不需要循环的阻力, 随着钻井技术自身的进步和实际使用的需要, 现在已经出现了精细控压钻井技术, 这种技术在钻井的过程中, 会将井底的压力保持在一个水平, 目前根据实际钻井施工的需要, 一些公司已经开发了整套的控压钻井技术系统, 如果把这个系统引入到施工中, 将会极大的方便施工的进行。
2 控压钻井技术的应用前景分析
2.1 控压钻井技术使用的现状
考虑到国内外经济模式不同, 国外的石油企业在钻井施工中, 一般都采用外包给技术公司负责, 而国内的企业一般都是企业自身进行施工, 这两种施工模式的不同, 对控压钻井技术自身的发展也有较大的影响, 例如国外的技术公司只需要考虑钻井的技术即可, 而不需要考虑对后续开采工作的影响, 这样对于控压技术的研究, 会更加的深入, 而相关的施工工艺也会有较大的进步, 例如壳牌和威德福公司等, 这样的施工方式能够有效的保证控压钻井技术的顺利进行, 但是由于施工企业和勘探企业是两个公司, 钻井与后续的开采施工磨合的不是很好, 甚至在钻井施工完成后, 实际的开采过程中, 会由于开采的需要, 对以前的施工进行必要的修改, 而国内的施工模式就很少会出现这样的问题, 在钻井施工设计中, 通常都不会单独的进行设计, 而是从整个石油开采的角度来进行, 钻井的施工和其他相关施工具有很高的相关性, 一般来说钻井施工都是围绕这方便石油开采进行的。
2.2 控压钻井技术的应用前景
对于控压钻井技术, 国外的研究相对校对, 在环空水力学和动力学方面, 相关的学者都进行了细致的研究, 从理论上来说, 国外的技术比较成熟, 而且进行的实践也比较多, 在很多石油的开采中, 都有已经得到了很好的应用, 实践的经验也要比国内多很多, 国内的控压钻井技术与充气欠平衡技术的整合很好, 在实际的石油勘探中, 也有一些实践, 但是考虑到设备的使用和维护非常贵, 导致了控压技术在我国的实践非常少, 根据我国的这种实际情况, 对控压钻井技术进行了一定的改进, 大幅的降低了这个技术的使用成本, 然后结合了一些其他技术, 简化了整个技术的操作流程, 这样才能有效的解决我国石油勘探中钻井技术的使用问题, 由此可见, 控压钻井技术要想在我国进行更好的应用, 就必须从成本的角度和施工流程上进行优化, 从整个石油勘探行业来看, 钻井技术的改革已经势在必行, 尤其是在复杂的地理条件下, 最新的控压技术能够有效解决传统施工中存在的一些问题, 极大的改善了石油开采的水平。
3 结语
通过全文的分析可以知道, 最新的控压钻井技术与传统的技术相比, 在各个方面都有一定的改进, 只是带来了成本上的提升, 正是这种昂贵的成本费用, 严重的限制了该技术的推广应用, 因此一些学者对这种技术提出了质疑, 认为其中有很多花费都是不必要的, 甚至在一定程度上把井底压力的控制变得复杂, 在实际的施工中, 可以通过一些简单的措施实现, 从而降低设备和施工的使用成本, 这样更有利于控压钻井技术的普及应用, 相关的实践也证明, 这种技术正是向着低成本、简单化操作的方向发展。
参考文献
[1]柳贡慧, 胡志坤, 李军, 陶谦.压力控制钻井井底压力控制方法[J].石油钻采工艺, 2009 (02) :15-18[1]柳贡慧, 胡志坤, 李军, 陶谦.压力控制钻井井底压力控制方法[J].石油钻采工艺, 2009 (02) :15-18
[2]伊明, 陈若铭, 杨刚.控压钻井技术研究[J].新疆石油天然气, 2010 (04) :32-37+51+118[2]伊明, 陈若铭, 杨刚.控压钻井技术研究[J].新疆石油天然气, 2010 (04) :32-37+51+118
控压钻井技术及其应用进展分析 篇5
1.1 控压钻井技术优势
控压钻井技术简称MPD, 由于我国的科技水平和制造工艺尚不成熟, 我国的控压钻井技术相比西方发达国家差距较明显, 甚至不如东南亚的某些国家。马来西亚等国在南海石油的开采中, 普遍采用了控压钻井技术。通过现场的施工反馈, 这种新技术能够很好的抑制井漏和井涌, 提高了生产安全性和可靠性, 也缩短了生产周期和生产成本。近几年, 控压钻井技术有了长足进步, 井眼环空压力剖面、井底压力波动等参数, 运用传统钻井技术都很难控制, 而控压钻井技术则能够很好的平衡这些参数, 这也凸显出控压钻井的独到之处。我国地大物博, 地形地质变化多端, 传统开采技术已经不适应这种复杂工况的石油开采, 为提高石油开采效率, 势必在技术上进行革新, 而控压钻井技术无疑是最好的选择。
1.2 控压钻井技术基本概念
相比传统施工工艺, 控压钻井技术在钻井的全过程实现对压力的实时控制, 且在不同的施工阶段, 也会有不同的压力控制策略。一般情况下, 控压技术只对静液压力、节流压力和循环阻力进行控制, 整个钻井过程, 这三个参数基本维持在同一水平。在停机开机时, 压力控制曲线成一个开口向上的抛物线形式。伴随着技术进步和实际需求, 精细控压钻井技术应运而生, 这种技术可以将井底压力维持在一个基本恒定的数值。根据实际工况, 某些大型钻采公司已经开发了整套控压钻井系统, 事实证明, 该技术给施工带来了极大便利。
2 控压钻井技术的应用发展
2.1 井底压力恒定技术
井底压力恒定技术 (CBHP) 又名当量循环密度控制 (ECD) , 借助节流压力、钻井液静液柱压力和环空水力阻尼来控制井底压力。设计阶段有意将钻井液密度设定为低于常规钻井的水平, 循环时静液柱压力与环空压耗的之和等于井底压力数值;处在关井、钻杆衔接时, 环压耗降为零, 此时井底压力会下降到欠平衡状态, 为使井底压力保持一定的过平衡, 阻断底层流体侵入, 需要在井口加回压。理论最佳状态是井口回压与循环环空压耗持平。井底压力恒定钻井作业在钻进、接单根、起下钻工况均能保持恒定环空压力剖面, 对于压力窗口狭窄的地层或极易发生涌漏的井位, 可实现稳定压力控制。
2.2 加压泥浆帽钻进技术 (PMCD)
在钻井中存在这样一种情况, 环空流体密度较小, 需要在井口施加正压力, 这时加压泥浆帽钻进技术便可以派上用场。这种技术能够很好的控制井漏, 对于海洋油气井眼严重漏失地层的钻进作业效果较好。在钻进严重漏失地层, 加压泥浆帽钻进和泥浆帽钻进都可以发挥作用, 但泥浆帽钻进适用于储层压力低于静水压头的工况。一旦发生钻井液遗失, 需要向环空泵体中注入清水, 将侵入井眼的气体压回漏失层段, 以便继续钻采作业;如果储层压力高于静水压头, 必须采用加压泥浆帽钻进工艺, 这是因为加重钻井液能够额外补偿储层压力损失。液态钻井液帽通过旋转控制头从地面向环空上部流动。一般情况下, 泥浆帽事先已经过加重和增粘处理。为了保持良好井控状态, 防止油气上涌, 高密度钻井液的注入速度应尽量放缓。另外, 为了避免岩屑在钻头上部的孔洞或裂缝中沉积, 及时清除废弃物, 还需向钻杆中注入“牺牲流体”, 一般是清水或盐水, 它们一旦进入井筒便不再流出。综合分析, 加压泥浆帽钻进在钻进压力衰竭地层时, 运用了密度小和无害的钻井液, 之后再用高密度钻井液挤压低密度钻井液和流入井眼的外界流体, 把它们压入衰竭地层, 它的优势在于, 即便低密度钻井液都侵入衰竭地层, 无法再返回, 井眼压力也能控制在一个较为稳定的水平。加压泥浆帽技术在降低环空压力方面成效显著, 作业人员能够钻穿裂缝地层顺利达到设计要求, 减少了钻井液漏失, 大大提高了工作效率。
2.3 Reel Well钻井技术
挪威国家石油集团和挪威科学研究会近年来提出了Reel Well钻井技术, Statoil-Hydro公司进行了实验研究, 通过大量的数据和现场反馈, 证明该技术在高压力地层钻进、钻进安全效率方面有独到之处。
Reel Well钻井技术基于流体控制仪研制, 由浮动阀块、变量活塞、钻杆组成。Reel Well钻井技术以钻杆替代隔水管, 操作便捷, 节省工时;再者, 采用闭路循环系统, 能够完成对井底压力的精确控制, 流量变化精度达到0.01m3;最后, 井眼清洁度较好, Reel Well钻井技术的输送通道选在内钻杆, 钻井井眼清洁度好, 减轻了后期维护工作量。Reel Well钻井技术排量不受井眼直径限制, 流量在1m3/min左右可完成井眼清洗, 诸如大位移岩屑床、水平井钻进等问题, 都能得到妥善解决.
2.4 HSE控压钻井
HSE控压钻井着重于健康、安全和环保这几点, 旨在将钻井液返回到钻台。尽管技术应用形式各种各样, 但相比敞开式循环系统, HSE采用闭合、高承压钻井液循环系统, 这种技术适用于紧急情况被迫停钻时。闭合式钻进液循环系统, 防止岩屑和气体进入大气, 降低了硫化氢气体含量, 大大降低了钻台火灾率。但由于系统闭合, 需要重视系统污染物累积和压力异常升高问题。
参考文献
[1]吕立新, 赵继军, 陈日吉, 刘洪涛.控制压力钻井技术在KVITEBJΦRN油田高温高压井中的应用[J].国外油田工程.2010 (03)
[2]武芳芳, 朱光有, 张水昌, 金强, 韩剑发, 张斌.塔里木盆地油气输导体系及对油气成藏的控制作用[J].石油学报.2009 (03)
精细控压钻井技术的应用研究 篇6
关键词：精细控压,钻井,压力控制
随着世界能源形势日益紧张, 国内外各大油田主力产油区块逐渐开始向储层物性较差、地质情况复杂的区块转移, 并且对气田的开发开始重视起来。致密气、煤层气、页岩气等气藏, 逐渐成为了重要的能源接替, 新技术的发展, 尤其是钻井技术的发展, 对气井生产非常重要。目前国内气井主要的生产方式是衰竭式开采, 因此钻井过程中井下压力的控制对储层保护、防止钻井液污染地层、减小井底正表皮系数等非常重要。对于我国西南地区孔隙压力剖面复杂、可钻性差, 新疆塔里木地区超深井易喷易漏等情况, 为保证安全完成钻井目标, 防止钻井液污染、压漏地层, 必须对井底压力进行精细化控制。
1 精细化控压钻井的原理[1]
控制压力钻井技术, 简称为控压钻井技术, MPD (Managed Pressure Drilling) 技术, 该技术的目的是通过对井底压力的相对精细化控制, 从而实现对复杂井下条件地层的钻井作业, 防止钻井液引起储层污染、钻井液压力造成地层压力敏感, 甚至出现压漏或其他井下事故。通过调节钻井泵排量、节流阀开度、环空液面高度等, 实现对井底压力的控制, 从而减少钻井井底事故风险、防止储层发生污染。
2 精细化控压钻井的工艺流程[2]
总体上, 精细化控压钻井可以分为三个步骤。第一步, 利用先进的井底压力监测系统即时监测井底压力变化, 通过井下电缆将测量信息传输至地面计算机中;第二步, 根据井底检测的参数, 利用计算机进行模拟水力计算, 对储层压力状况进行预测;第三步, 利用先进的地面压力调节系统, 自动调节节流阀开度、泵排量等参数, 对井底压力进行控制。
精细化控压钻井系统可以分为四个部分:
2.1 压力封闭循环系统
通过节流阀开启度调节回压, 采用压力封闭循环系统, 调节施工钻井液的密度等流变参数、泥浆泵排量大小, 使得井底压力能够保持在一个相对稳定的值。
2.2 回压控制系统
通过调节节流阀与回压泵产生回压, 从而保持井底压力略微大于储层压力, 同时能够避免发生溢流, 此时利用井下监测系统以及循环系统, 可以得到储层压力等参数, 再利用各种压力计算模型可以预测井下压力变化状况, 调节节流阀的开启度, 使得井底压力与预测出的井下压力变化相适应。
2.3 地下数据采集、传递和接收系统
计算机系统结合套压、立压、进出口流量、井内压力值等, 通过中心系统进行综合考虑、分析计算, 从而精细控制井底压力, 使井底压力略大于地层压力, 始终保持微过的状态避免溢流发生, 实现在压力敏感性地层安全钻井, 规避风险。
2.4 计算机控制系统
计算机控制系统就是:在进行实际钻井施工中, 及时收取数据、分析数据, 根据分析数据进行模拟计算。
3 精细化控压技术在川渝地区的应用[3]
川西地区深层地层压力高, 地压变化频繁, 气层较多, 且存在同一井段多套压力系统共存的现象, 特别是须家河组高压裂缝性气层频繁, 钻井过程中易发生井涌、溢流等复杂情况, 给井控工作带来极大的难度。针对上述情况, 在本区块采用精细控压钻井技术钻井施工, 取得了较好的效果。其作用效果分别可以从:表1、图1漏失量随井深变化对比图、表2、图2钻井平均日进尺对比图。
4 结论
从图1~2中, 可以得出以下结论:
(1) 利用精细化控压钻井技术, 钻进过程中, 漏失量比常规钻进漏失量小;并随着井深增加, 漏失量的减小比例逐渐增大, 钻深3500m井, 减少漏失量可以达到80%。
(2) 不同井区进行试验对比, 精细控压钻井钻速比常规钻井钻速快;根据在三个不同井区的平均数据可以得出, 精细控压钻井比常规钻井钻速提高35%左右。
参考文献
[1]朱轶.精细控压钻井井内压力计算方法研究[D].2011.6
[2]王永.井底恒压法压力控制钻井工艺及水力参数计算[D].2011.4
控压钻井 篇7
1.1 地层特点
塔中地区油气储存层为奥陶系碳酸盐岩, 主要分为上奥陶统和下奥陶统两部分。其中上奥陶统储层中次生溶蚀孔;基质低孔、低渗以及构造缝是其主要储存空间, 质地相对均匀, 只在局部有较大的空洞。下奥陶储层则属于缝洞一体, 洞穴、裂隙发育十分发达。这种碳酸盐岩地层虽相对均质, 但对于作用其上的压力十分敏感, 此外漏失压力和储层压力十分接近。这使得采用近平衡压力钻井时, 钻井液的安全密度窗口会小于循环附加压力, 钻井过程中井漏与溢流事故频发, 难以寻找平衡窗口。
1.2 钻井难点
塔中地区因其自身地质特点, 进行钻进施工时会遭遇以下难点:
(1) 储层对压力敏感, 钻进时液窗口较窄, 实钻过程易出现既漏又喷的现象;
(2) 气井的井控不易掌握;
(3) 地层H2S含量极高, 为安全考虑只能采用平衡钻进没从而导致漏失大量钻井液, 而这种现象又易对储层产生破坏;
(4) 储层油气稠度大, 钻井技术复杂且易引发事故;
(5) 堵漏难度大, 胜算低。对于缝洞发育较好的储层, 堵漏难以实现, 而采用较大的欠平衡压差法进行制漏, 又易导致气体涌入量变大, 降低井控安全系数。
2 精细控压技术简介及其特点
2.1 精细控压技术简介
精细控压技术属于高端钻井技术, 该技术是以常规钻井设备为基础通过增添回压补偿泵、旋转控制头、井下随钻测压系统和自动节流管汇等设备, 从而实现对钻井环空压力的精细控制。这种技术不仅可用于平衡钻井和近平衡钻井还可应用于欠平衡钻井技术, 它可以实现对井口和井底压力的有效监控吗, 避免井漏和溢流等事故的发生, 促进钻井施工安全的显著提升, 是一项极具发展前途的技术。
2.2 精细控压技术特点
2.2.1 实现对井口压力的自动化控制
传统技术进行钻井时若想对井口压力进行控制就必须以手动方式来调整节流管汇的节流阀, 这种方法不仅效率低下, 且精度不够, 常会引起井底压力的大幅波动。与之相比精细控压技术是采用自动节流管汇, 经由计算机进行自动调控, 可使井口压力控制达到±10psi。
2.2.2 可实时掌握井底压力
井底压力是钻井作业的重要参考数据, 传统技术是通过模拟计算来获得井底压力的估值, 无法实现对压力变化的实施掌控。而精细控压技术则通过引进随钻测压系统, 实现了对井底压力的实时测量, 施工时通过MWD将获的得数据传送至自控软件就可实现对井口压力的自动调节, 此外实时数据亦为相关技术措施的制定提供了可靠参考。
2.2.3 可实现不间断循环
接单根、起下钻等作业时, 一旦停泵就会导致循环压耗的损失, 从而引起井底压力减小。为补偿这部分压力, 传统钻井技术多采用提高泥浆密度来实现。这种方法虽可以减小井控风险但致使过平衡较大, 增加了井漏的风险。与之相比, 精细控压技术在地面增添了回压补偿装置, 在停泵后, 开启回压补偿装置可建立地面小循环:泥浆罐→回压补偿泵→自动节流管汇→振动筛→泥浆罐, 通过节流管的节流作用实现对井底压力的补偿。
2.2.4 压力控制精度高, 过平衡小
精细控压技术与传统钻井技术相比采用了自动节流管汇、随钻测量、回压补偿泵等众多先进技术, 不仅实现了对井底压力的有效控制, 还实现了对激动压力、抽汲压力、停泵时压力降低等原因引起的压力波动的及时补偿, 克服了传统施工时井底压力变化大的难题, 极大的降低了过平衡量, 实现了微过平衡作业。
3 精细控压钻井技术在塔中的应用分析
精细控压技术在塔中地区的成功应用大致可以分为三个阶段, 即 (1) 探索阶段 (2) 改进阶段 (3) 突破与成熟阶段。
3.1 探索阶段
初期探索阶段在塔中26区展开, 该井区储层主要为上奥陶系碳酸盐岩, 裂隙发育良好且下部有空洞与裂隙相连, 漏失可能性大。该区共对两口井进行了探索:TZ26-2H和TZ26-4H。其中TZ26-2H为一号探索井, 于09年3月3日进行第四次开钻, 钻至井深4568.5m时出现严重井漏, 并由井口失返逐渐发展为又喷又漏, 油气十分活跃, 放喷点火时火焰可达10m—20m高。采用边钻边漏方法钻进至4659.6m后采用精细控压钻井。作业时油气异常活跃, 井口套压波动幅度处于3—20MPa, 无法实现对压力的有效控制, 为避免安全事故的出现, 该井就此完钻。随后对TZ26-4H井进行探索钻井, 出现与TZ26-2H井相同的问题。后分析认定, 精细控压技术仅适用于一定的孔渗条件, 遭遇大型缝洞, 则精细控压无法应用。
3.2 改进阶段
该阶段先后对TZ62-11H和TZ62-10H井进行实验, 两井均位于塔中东部, 储层以礁滩体为基础, 储集空间为裂缝-孔洞型。鉴于第一阶段的经验成果, 采取以下改进措施:
(1) 调整水平井布井对策, 采用水平穿越缝洞储集体“头皮”的策略, 即让井眼的轨迹靠近储集体顶部, 确保钻井时既能获得油气显示, 又可避免进入大型缝洞引起的漏失和溢流现象。
(2) 为保证打“头皮”的成功实现, 相关技术人员通过三维地震资料对储层进行精细刻画, 加强对缝洞储集体分布特征的研究和随钻动态的监控, 实现对井眼轨迹的实时调控。
(3) 工程施工山为确保施工的安全性和精细控压钻井对储集层的适应性, 对精细控压技术和井控工艺进行结合, 实现精细控压施工措施的完善。
TZ62-11H井从井深4869m处实施精细控压钻井, 完钻时井深达5843m, 使用精细控压技术钻进974m, 水平段长933m, 水平位移1171.8m, 在钻井过程中未发生任何溢流或井漏现象, 生产时效100%, 精细控压钻井取得成功。随后又对TZ62-10H井采用相同措施进行施工, 施工发现该井油气显示活跃度明显高于TZ62-11H井, 但因技术措施科学、合理, 实现对井漏和溢流的有效控制, 钻井目标顺利达成。
3.3 突破与成熟阶段
第二阶段两井成功后, 有先后在地质条件更复杂的TZ721-5井和TZ26-5H井进行实验, 实现了对精细控压钻井的改进与完善。
TZ721-5H井是经由直井改造而成的侧钻水平井, 从井深5952m起使用精细控压技术进行作业, 完钻时井深达6213m, 共进尺261m。施工初期使用常规技术钻至5952m时出现井漏现象, 压力平衡点难以寻找, 做业务无法继续, 随后改用精细控压技术进行施工并采用井口压力控制模式, 以漏失和溢流量作为参考依据对井口压力进行实时调整, 以保持微漏状态成功完成钻井任务。这口井的成功钻进, 为精细控压技术在塔中地区的普及奠定了基础, 为后续钻井施工积累了经验, 更为难以寻找压力平衡点的钻井任务, 提供了解决问题模板。
TZ26-5H井储层的缝洞发育十分发达, 存在着极高的井漏与溢流风险, 实现水平段对多个缝洞储集体的穿越难度很高。因此对之前钻井施工的经验进行了充分的总结、吸收, 对原有钻井计划进行了改进。该井精细控压作业时采用井口压力控制的方法, 同时兼顾其储层含H2S的实际, 选用微漏模式钻进, 并以气测值变化和井漏状况为参照对井口压力进行实时精细控制。该井由4318m处改用精细控压钻进, 完钻时深5323m, 总进尺1010m, 成功实现水平段对多个缝洞储集层的穿越。
4 结论
精细控压钻井技术可以实现对钻井压力的实时监测与精细调整, 确保了井底压力的稳定, 极大的提高了钻井安全系数。可实现欠平衡钻井、平衡钻井和近平衡钻井。
精细控压技术实现了“窄压力窗口”下井漏、溢流等问题的有效处理, 减少了套管层次, 实现了钻井成本的显著降低。
精细控压技术在实际应用中也存在着一定的局限性。该技术仅能应用于较稳定的地层作业, 在不稳定地层作业是需谨慎。
可以说, 精细控压技术在塔中的应用成绩斐然, 为塔里木油田碳酸盐岩储层的油气开发奠定了基础, 在可预见的未来, 随着专业机构的建立和相关人员的配备以及相关技术的健全, 精细控压技术必将得到不断完善和普及。
参考文献
[1]韩金井.精细控压钻井技术在塔里木碳酸盐岩超深水平井中的应用[D].西安石油大学, 2012.5.20
[2]石希天.精细控压钻井技术在塔中地区的应用及评价[J].钻采工艺, 2010.9
[3]石林.国产精细控压钻井装备在塔里木盆地的应用[J].天然气工业, 2012.8