精细控压钻井

精细控压钻井（精选7篇）

精细控压钻井 篇1

摘要：通过大量文献调研及现场生产资料, 得出钻井施工质量对气井生产非常重要, 而面对复杂地质条件、井下压力剖面变化大、可钻性差的地层, 精细化控压钻井技术, MPD (Managed Pressure Drilling) , 是解决上述问题的一种重要技术, 因此作者进一步对精细化控压钻井技术的原理、工艺、分类以及在川渝地区的应用进行了介绍, 为精细化控压钻井技术发展提供了较为综合的信息。

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

[3]张奎林.精细控压钻井井筒压力控制技术研究[D].2013.5

精细控压钻井 篇2

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

浅析控压钻井关键技术 篇3

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)

控压钻井技术分析及发展 篇4

控压钻井技术可定义为:在油气井钻井过程中, 能有效控制井筒液柱压力剖面, 达到安全、高效钻井的钻井技术, 简称CPDT。

应用控压钻井技术时必须考虑包括常规钻井所涉及的井控技术、钻井液技术和完井技术等, 这涉及到常规钻井装备与工具、计算分析及软件, 以及为实施控压钻井配备的特殊配套装备、工具和软件等。过平衡钻井、近平衡钻井、欠平衡钻井、精细控压钻井和自动 (闭环) 控压钻井中均包含控压钻井技术。

1.1 过平衡钻井技术的定义

过平衡钻井技术可定义为:在油气井钻井过程中, 井筒液柱压力大于地层孔隙压力, 能有效实施安全钻井的钻井技术, 简称OBDT。

过平衡钻井钻井液密度的确定一般以裸眼井段最高的地层孔隙压力梯度为基准, 再增加一个附加值。钻井过程中, 井筒液柱压力、环空循环压耗 (钻井液循环时的环空流动阻力) 、井口回压、循环过程中产生的压力波动 (如激动压力、抽吸压力、侵入井内地层流体引起的压力波动) 的总和为井底压力, 即:P1.=Pm+Pa+Pt+Paf式中, P1.为井底压力, Pm为环空液柱压力, Pa为环空循环压耗, Pt为井口压力 (套压) , Paf为环空循环压力波动。如果井底压力大于地层孔隙压力, 其压差为正, 为过平衡钻井状态。如果井底压力小于地层孔隙压力, 其压差为负, 为欠平衡钻井状态。负压差在欠平衡钻井中又称欠压值或井底负压值。

1.2 近平衡钻井技术的定义

近平衡钻井技术是指:在油气井钻井过程中, 井筒液柱压力接近地层孔隙压力, 正常钻进情况下, 井底压差范围从0 (包含0) 至过平衡规定正压差的下限, 并能有效实施安全钻井的钻井技术, 简称NBDT。近平衡钻井时, 考虑至起钻时的抽吸压力, 井筒液柱压力可能会低于地层孔隙压力。但是, 在近平衡钻井概念上, 井底压差应始终为正压差。

1.3 欠平衡钻井技术的定义

欠平衡钻井技术可定义为:井筒环空中循环介质的井底压力低于地层孔隙压力, 允许地层流体有控制地进入井筒, 并将其循环到地面进行有效处理的钻井技术, 简称UBDT。

按钻井工艺及循环介质的不同, 可将欠平衡钻井分为气相欠平衡钻井、气液两相欠平衡钻井、液相欠平衡钻井、全过程欠平衡钻井4大类。全过程欠平衡钻井技术是指, 从欠平衡钻井井段开始至钻井完井结束前, 施工过程中钻进、起下钻、取心、中途测井和完井 (如欠平衡下筛管、下油管等) 均在井底欠平衡状态下完成。

1.4 精细控压钻井技术的定义

精细控压钻井定义为:在钻井过程中, 能够精确控制井筒环空压力剖面, 有效实现安全钻井的技术, 简称为DCPDT。

精细控压钻井可以用于过平衡钻井、近平衡钻井, 也可以用于欠平衡钻井。它的核心技术除旋转防喷器、井口连续循环装置、地面压力控制装置和多相密闭分离装置等专用硬件设备与工具以外, 还包括随钻井底环空压力测量 (APWD) 、地面流体流量和回压等关键控制参数的精确测量与控制、环空多相流流动规律的研究与建模等。进行精细控压钻井井底压差控制范围可大可小, 但控制精度必须很高, 能精确、有效控制起下钻、开泵等环节的压力, 使井底压力始终接近地层压力。

1.5 自动 (闭环) 控压钻井技术的定义

自动 (闭环) 控压钻井技术定义为:在钻井过程中, 自动随钻监测环空压力剖面、反馈至地面自动调整流量和回压等控制系数, 实现环空压力的闭环监测与控制的控压钻井技术, 简称为ACCPDT。

自动 (闭环) 控压钻井是精细控压钻井技术发展的最终目标, 要实现这一目标, 除专用设备和工具要过关外, 最关键的是研制APWD、研究多相流流动规律。APWD能随钻监测井筒环空压力剖面 (多点测压) 。从而实现井筒环空压力剖面的随钻控制。

2 控压钻井技术现状分析

1) 随钻井底环空压力测量 (APWD)

随钻井底环空压力测量仪, 简称APWD, 在随钻过程中可以实时测量井底环空压力数据, 通过MWD或EMMWD实时将数据传送至地面, 指导欠平衡钻井作业。

2) 无风险钻井系统 (NDS)

NDS是一个综合的服务包, 通过风险管理, 对油气井进行设计和实时处理, 从而使井身结构最优。NDS可以及早发现井下复杂情况与事故发生的预兆, 及时采取措施, 预防井下复杂情况与事故的发生。NDS可以实现井眼稳定性控制、地层孔隙压力预测、漏失控制和井眼摩阻控制等。

3) 井下随钻诊断系统 (DWD)

井下随钻诊断系统, 简称DWD, 能随钻测量井下温度、压力、钻头钻压、钻头扭矩、井斜角、方位角和地层参数等;其随钻测量工具、高速数据传输系统、钻井分析软件等将井下地层、钻井状况与地面数据实时联系起来, 优化指导钻井作业, 以达到提高钻速, 获取最佳钻井效果的目的。

4) 随钻地层测试技术 (FTWD)

随钻地层测试技术, 简称FTWD是在钻井过程中对储层实施实时测量的一种新技术。其最大好处是节省钻机时间, 特别适合海上钻井平台, 能降低钻井成本。

3 控压钻井技术发展方向与建议

1) 设备研制, 特别是研制高压力级别的旋转防喷器、井口连续循环装置、地面压力控制装置和多相密闭分离装置等。

2) 研制自动测量仪器仪表, 重点包括APWD、地面自动流量计、地面自动测压计、随钻测斜仪和气体钻井条件下地层出水/出气定量判断仪器等。

3) 研究多相流流动规律, 进而进行理论建模与实用软件开发。

4) 研发控制机构及支持系统, 为实现自动 (闭环) 控压钻井做技术储备。

发展控压钻井技术, 首先要提高对该技术重要作用和意义的认识;其次走科研一中试一现场试验一理论升级一再试验的路, 加强前期研究, 重视技术储备;三是要培养一批高精尖的技术人才队伍, 为该技术研究和推广创造必备条件;四是要注重多学科合作, 配套发展;五是要明确和深刻理解控压钻井技术的概念, 统一认识, 才能从人员、队伍、装备、技术和管理等各方面进行专业化配套和发展。

4 结论

1、明确控压钻井技术的相关概念, 对该技术的发展、组织和实施至关重要。

2、过平衡钻井技术、近平衡钻井技术已成熟配套, 欠平衡钻井技术已基本成熟。

3、精细控压钻井技术、自动 (闭环) 控压钻井技术是控压钻井技术的重要发展方向, 经过攻关和努力, 一定能够实这一目标现, 也必将促进钻井技术的进步, 提高钻井施工作业的安全与质量、效率与效益。

参考文献

[1]孙振纯, 夏月泉, 徐明辉.井控技术[M].北京:石油工业出版社, 2009.[1]孙振纯, 夏月泉, 徐明辉.井控技术[M].北京:石油工业出版社, 2009.

控压钻井技术的应用前景分析 篇5

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

控压钻井技术研究现状及发展 篇6

1 窄窗口相关概念及技术难点解决方法

(1) 窄窗口相关概念窄窗口是在钻井安全窗口的基础上提出来的, 所谓钻井安全窗口即在钻井过程中不发生井喷、溢流、垮塌、卡钻等钻井安全事故, 一般使用钻井液来平衡地层压力以保证井壁的稳定性。窄窗口地层压力窗口较小, 钻井液在平衡地层压力的时候由于工况的不同或者压力系统的频繁变化, 导致钻井液密度很难控制地层压力, 造成相关钻井安全事故。一般情况下, 窄窗口主要有以下一些情况。

裂缝、溶洞发育的碳酸盐岩地层或裂缝发育的碎屑岩地层, 通常表现为开泵井漏、停泵井涌的情况, 称之为压力敏感性地层;平衡井底 ( 或下部) 地层是, 上部地层出现漏失, 而平衡上部地层时, 下部地层出现溢流。也就是统一压力系统井段较长的情况;异常高压地层的存在, 如上部地层为异常高压, 当进入下部正常压力系统地层时, 发生漏失;相对薄弱地层, 如容易垮塌或者容易发生漏失的地层;老油田开采后期, 由于油气层压力降低而造成下部地层发生漏失。

(2) 技术难题及解决方法现场钻井实践表明, 窄窗口钻井技术的难点的关键是如何防止井下复杂情况的发生, 从钻井地质及工程着手, 认为主要存在以下一些难点。钻井地质:地层压力预测不准、地层压力较高但破裂压力较低;多套压力系统发育与同一裸眼段;地应力复杂, 井壁易发生失稳, 出现井壁易垮塌、缩径等;地层属于三高地层。钻井工程:窄窗口下高密度钻井液发生漏失;同一地层又漏又溢;碳酸盐岩地层出现密度置换;井身质量不能满足施工要求;发生井漏后由于地层压力梯度差异, 井下更加复杂;三高井循环压耗导致安全窗口不够。因此解决窄窗口安全钻井问题主要有:精确的确定安全窗口、采用相关工具或措施扩大钻井安全窗口、采用特殊工艺或工具控制好环空压力。经过多年的发展, 认为控压钻进能有效的解决窄窗口钻井安全问题。

2 控压钻井技术发展现状

所谓控压钻井指的是采用一定方法控制井眼的环空压力剖面的钻井技术, 实现方法是通过确定井下压力情况达到控制环空液柱压力的目的。研究表明控压钻井技术可有效的解决窄窗口钻井安全问题。一般将控压钻井技术分为常规控压钻井和精细控压钻井技术。

(1) 常规控压钻井技术发展现状常规控压钻井主要包括:简易导流控压、流量监测控压、手动节流控压、充气控压、双梯度控压、加压泥浆帽控压、HSE MPD技术等钻井技术。下面对其常用技术进行说明。

简易导流控压钻井技术指的是运用旋转控制装置 (RCD) 及引流连通管汇对流量进行实时监测, 增强早期溢流和漏失监测能力。该技术成本低且方便, 适用于压力窗口稍微宽松的地层。

加压泥浆帽控压钻井指在环空流体密度较小的情况下加入一定压力, 利用旋转控制装置将加重钻井液注入环空, 实现钻屑漏失在钻头上的孔洞以及裂缝发育处。该技术可以对发生严重井漏地层有较好的作用, 通用于陆地及海洋油气井中, 特别是深层碳酸盐岩地层。

双梯度控压钻井技术主要应用于海洋油气钻井过程中, 其实现方式是采用隔水管内充灌海水, 利用海底泵回输钻井液。或者通过注入低密度流体、气体或空心微球降低隔水管内流体返出密度, 达到与海水密度相当。该技术的主要技术点在于保持双密度钻井液, 控制环空及井底压力而实现平衡井底压力的目的。

井口连续循环钻井系统指的是将接单根分为几个连续操作, 目的是在保持钻井液循环的基础上对进行钻柱连接, 保证钻井液循环密度不变。该技术在BP油田得到首次应用。

降ECD工具是近年来发展起来的新技术, 其通过涡轮将钻井液动能转换为旋转机械能, 使钻井液泵向上推动, 作用在工具安装处之上的流体重力以及环空压耗, 实现降低井底ECD目的。

3 研究现状及发展

近年来, 国际上利用控压钻井技术解决窄窗口安全钻井已取得了较好的成绩, 我国起步相对较晚, 但发展较快, 目前已开展了相关技术的引进以及相应工艺技术、设备的自主创新研究, 针对窄窗口钻井问题已进行过相当多的实践。总体来说, 我国已经从常规控压钻井技术向精细控压钻井技术发展。具体而言, 钻井装备已经研发了如环空压力随钻监测、控压钻井配套设备、装置的研发及实践, 取得了多项发明专利;钻井工艺相关理论、设计、相应监测软件都已经得到了长足的发展;配套技术上主要包括防漏技术、堵漏技术、地层压力预测及监测技术、地层压力评价技术等都已经初具规模。今后一段时间我国的发展方向应该着重于精细控压技术的研究及应用。

摘要：从国内外解决窄窗口钻井技术对策着手, 对常规控压钻井技术、精细控压钻井技术及其配套设备进行分析, 指出了近年来精细控压钻井技术的现状及发展趋势, 为控压钻井技术的进一步发展提供一定的指导。

关键词：控压钻井,窄窗口,配套设备,研究现状

参考文献

[1]辜志宏, 王庆群, 刘峰, 等.控制压力钻井新技术及其应用[J].石油机械, 2007, 35 (11) :68-72.

[2]严新新, 陈永明, 燕修.MPD技术及其在钻井中的应用[J].天然气勘探与开发, 2007, 30 (2) :62-66.

裂缝性储层控压钻井技术及应用 篇7

裂缝性储层是有可能藏有巨大的石油天然气, 一般在残酸盐和碎屑岩地质结构中都有裂缝性储层, 但是在这些储层中, 一部分经过长年的积层, 储层已经为泥土或其它岩石填充了, 缺乏储油的空间, 变成了一些闭合储层。有空间的裂缝却占的比例很少, 一旦发现裂缝性储层, 可能其中就蕴藏着丰富的石油和天然气, 但是这种油井开采的安全密度窗口较小, [1]井下的地质构造不确定, 极易破坏储层, 所以裂缝性储层的有效性评价是考察该油井的开采是否有意义。

2 控压钻井技术的基本概念

控压钻井技术在上个世纪50年代已经出现, 在2004年的钻井会议上被提出, 并称为钻井过程中的控制压力钻井的三大体系之一, 经过近几年的快速发展, 控压钻井技术已经逐步形成了以恒定井底压力技术、加压泥浆帽钻井技术、双梯度钻井技术和健康安全环境技术为主的工艺体系, 该项钻井技术综合调节井口套管压力, 水力摩擦及流体密度等, 从而保持井眼压力可以源源不断的压出油来, 该种技术还可以严控地下河流等侵蚀, 降低井下压力过大而导致的井涌等钻井问题, 对安全密度窗口较小的裂缝性储层的开采十分有益。控压钻井技术的概念版本很多, 但总体意思就是精细化管理井下压力, 使其保持在所需的范围之内, 该项技术涉及到过过、近、欠三种非平衡钻进工艺技术。

3 裂缝性储层采用常规钻井技术存在的问题

首先, 容易破坏储层, 各个缝隙的大小不一, 结构各异, 其中填充物的密度不一, 压力结构不均, 地质结构复杂, 钻头进入的过程将遇到不同的问题, 导致井液流失, 容易破坏储层, 导致后期的产油量。其次, 压力管理难度大, 当裂缝角度小时, 井下原油中含有的气体和液体有密度差, 导致出现诸如置换性漏失的储层漏失, 气体不断侵入地层。由凝析油气相态图可知, 当环境压力低于泡点压力时, 气相从液相中分离出来, 而气体具有可压缩性, 井底压力进而下降, 致使越来越多的地层气体涌入环空, 气体带压上升, 这是一个恶性循环的动态过程, 井口表现为井涌, 甚至井喷, 这就要求井口设备具有较高的承压能力;最后, 卡钻的现象。[3]由于压力不稳定, 气液密度不一, 气体向上运动在井口附近形成旋流, 将搅动井口附近的地层泥浆, 一起上行运动, 造成问题现象发生。

裂缝性储层采用常规钻井技术存在上述问题, 但是控压钻井技术通过压力动态管理, 实现钻井高效、安全。

4 相比其他技术, 控压钻井技术优点

控压钻井技术是精细化管理进口部压力, 从而针对不同的工况需要, 准确管理井下的状态是欠、近还是过平衡状态, 该种技术可操作性强, 安全、可靠、效率高。相比其他钻井技术, 控压钻井技术具有以下优点:

首先, 不易破坏储层, 控压钻井技术采用小流量监控, 第一时间发现油液是否有溢出或是泄露等, 当出现了油液的溢出或是泄露时, 自动控制系统将及时反馈相关信息, 迅速调节井口阀门, 精细化地应对井下压力变化, 动态变化工作系数, 具有动态调控性。其次极易管理井下压力, 控压钻井技术动态管控井下工作系数, 通过计算, 将压力控制在出油的动态平衡状态, 实现了井下压力可控, 钻井作业可靠安全;最后, 提高产油效率, 当起钻等作业时, 井口部进行自循环, 利用压力泵补偿循环压力损失, 保持井下压力处在一定范围的状态之中, 降低因为压力变化导致的井下气体上行, 从而减少卡钻的可能;另外, 据研究表明, 控压钻井技术在处理井漏等钻井复杂情况时具有较好的时效性, 大幅提高了水平井段的延伸能力, 钻井液漏失量仅为欠平衡钻井的1.7%。

5 控压钻井技术所需设备

控压钻井技术所需的设备根据钻井型号不同而有差异, 与现实环境有关系, 油层深度、油层压力等, 实施的过程中, 往往采用动态压力控制系统来控制地面的环空压力, 以便保持井底压力的恒定, 该系统由以下几个方面组成:合理精准的水力学计算模型、旋转控制装置、钻井液返出台。调节阀处于安全可靠的考虑使用自动控制的电磁阀, 这样有效的保证作业安全, 还有压力泵的作用就是该系统的心脏, 源源不断地向系统里提供压力源, 为管理井下油压提供条件。简言之, 控压钻井技术借鉴了非平衡油井钻井工艺, 其很多设备也是非平衡钻井工艺中使用的设备, 利用调节阀和压力泵调节管理井下压力, 使之保持一定的压力状态。

6 结语

裂缝层储层广泛地存在于我们这个地球上, 但是这种储层是上亿年前的形成, 经过长期的沉淀, 一些裂缝层已经被填充满, 不具备储油条件, 只有少部分的裂缝层因为特殊的地质构造而蕴藏着大量油气, 这些裂缝储层存在安全窗口小等特点, 控压钻井技术是一种可以准确检测井口压力流, 迅速反馈压力流的状态, 经过计算系统的精细分析判断, 得出是否进行压力补偿, 该种技术最大可能的提高了油井的出油率, 延长了油井的出油周期, 具有很好的经济和社会效益, 这种精细程度正好满足裂缝性储层安全窗口小的特点。

摘要：裂缝性储层是存储石油天然气的天然冰箱, 找到这样的地质结构, 离发现石油就不远了, 但是该种地质结构开采的安全窗口小, 地下结构不明确, 极易破坏储层结构, 相比其他钻井技术, 控压钻井技术利用井口处压力管理, 实现井下压力处在可以出油范围之内, 实现高效安全出油。

关键词：裂缝性储层,控压钻井,控制

参考文献

[1]宋巍, 李永杰, 靳鹏菠, 李皋, 魏纳, 赵向阳, 刘金龙.裂缝性储层控压钻井技术及应用[J].断块油气田, 2013, 03:362-365.