PCDS-Ⅰ精细控压钻井系统研制与现场试验

精细控压钻井技术能有效解决窄密度窗口钻井涌漏同存的问题,提高钻井时效,但国内还没有成熟的精细控压钻井系统。为此,在对比分析国外Weatherford、Schlumberger和Halliburton三大公司精细控压钻井系统技术特点的基础上,根据控压钻井原理研发了具有自主知识产权的、基于井底恒压的PCDS-I精细控压钻井系统。介绍了PCDS-I精细控压钻井系统的组成及各组成部分的特点和功能,阐述了该系统实现精细控压钻井的工艺方法,并在四川蓬莱9井进行了精细控压钻井试验。结果表明:PCDS-I精细控压钻井系统整体运行稳定、无故障,经受住了现场工况的考验,实现了恒定井底压力控制和微流量控制,全工况回压控制精度达到0.5 MPa,技术性能指标达到了设计要求。     

控压钻井系统特性分析与关键工艺实现方法

在系统总结和对比分析国外控压钻井装备特点和技术特征后,重点介绍了国内首台PCDS-I精细控压钻井系统研制进展,阐述了装备结构组成和功能特点,同时开发了一套控压钻井钻进、接单根、重浆压井和起下钻等控压关键工艺实现方法。现场应用表明,该工艺方法动态压力控制精度高,钻进过程系统回压控制精度达到0.2 MPa,接单根、起下钻过程系统回压控制精度达到0.5 MPa,能满足现场控压作业要求。     

控压钻井技术在白28井的应用

控压钻井系统主要由钻井参数监测系统(包括井下PWD)、决策分析系统、电控系统、地面自动节流控制及回压补偿系统组成,通过在井口施加连续回压来实现井底压力的恒定控制,能有效解决窄密度窗口地层和高温高压地层所出现的钻井复杂问题。白28井的应用结果表明,使用控压钻井技术,在控压钻进工况下可将井口压力波动控制在0.2 MPa以内,控压停泵和起下钻工况下可将井口压力波动控制在0.5～0.8 MPa,井底压力波动控制在1.0～1.5 MPa,可保证井底压力当量密度在控制范围内;能够快速发现溢流和井漏等复杂情况并进行有效控制,确保了施工过程的安全,实现了钻井安全和勘探开发的目标。     

精细控压钻井系统

控压钻井技术是在欠平衡钻井基础上发展起来的新型钻井方式,近年来已成为国内钻井新技术研发的热点,其主要目的是为解决"卡、塌、漏、喷"等钻井难题提供有效的手段。控压钻井工艺有多种形式,包括井底恒定压力控压钻井、连续循环钻井和双梯度压力钻井。重点论述了由中国石油集团西部钻探工程有限公司钻井工程技术研究院自主研发的基于井底恒压的控压钻井系统,并就利用该系统实现钻进、停泵接单根、控压起下钻、双梯度钻井液帽压力控制及衔接的工艺方法进行了阐述。结合新疆油田白28井,给出了精细控压钻井系统在该井应用压力控制取得的成果,系统压力控制精度为0.35MPa,达到国外同类产品的控制水平。对控压钻井技术的发展提出了加大该技术在漏、喷问题严重的勘探开发区块的推广应用力度的建议。     

精细控压钻井控压响应时间浅析

精细控压钻井通过PWD随钻测压、计算机控制、回压泵和节流阀等闭环调节井口回压,精细控制井底压力,以满足安全、快速钻井的需要。判断精细控压钻井系统性能高低的一个重要指标就是压力控制的响应时间。短的控压响应时间可以很快平衡井底压力变化,维持钻进在井底压力基本恒定下进行。以回压从井口传到井底的时间为研究对象,建立了回压在环空传播速度的计算模型,分析了影响回压传播速度的主要因素钻井液密度、气体含量和岩屑含量,并以控压钻井实例数据计算为例、分析了精细控压钻井的控压响应时间,为精细控压钻井提供理论支持。     

精细控压钻井井底压力自动控制技术初探

控压钻井技术是当前油气钻井工程领域的前沿技术之一。钻井各个工况的井底压力须保持恒定,才能确保窄密度窗口复杂地层井段的安全、顺利钻进。为此,通过分析前人对各个工况井底压力计算的研究成果,提出了精细控压钻井井底压力计算模型,该模型的环空循环压耗计算包含了多相流动的重力压降、摩阻压降和加速度压降梯度。在塔里木盆地实施了1口井的精细控压钻井作业,用停泵工况由地面回压泵施加的回压值与计算值比较,最大误差为0.30 MPa,能满足工程实际需要,为今后精细控压钻井井底压力精确计算与控制提供了理论支撑。     

中石油钻井院·资讯

<正>中国石油钻井院01 PCDS-Ⅰ精细控压钻井系统中国石油集团钻井工程技术研究院依托国家科技重大专项自主研制的PCDS—I精细控压钻井系统,集恒定井底压力与微流量控制功能于一体,可进行近平衡、欠平衡精细控压钻井作业,通过环空压力监测与控制、回压补偿能有效避免窄密度窗口井涌、井漏等钻井复杂情况。该系统填补了国内空白,打破了国外垄断,达到了国外同类技术的先进水平。     

中石油钻井院·资讯

<正>01PCDS-I精细控压钻井系统中国石油集团钻井工程技术研究院依托国家科技重大专项自主研制的PCDS-I精细控压钻井系统。集恒定井底压力与微流量控制功能于一体,可进行近平衡、欠平衡精细控压钻井作业,通过环空压力监测与控制、回压补偿能有效避免窄密度窗口井涌、井漏等钻井复杂情况。该系统填补了国内空白,打破了国外垄断,达到了国外同类技术的先进水平。     

精细控压钻井工艺设计及其在牛东102井的应用

精细控压钻井技术可有效解决窄密度窗口钻井溢漏同存的难题,提高钻井时效。为此,系统分析了控压钻井的工艺原理,以及PCDS-I精细控压钻井系统实现循环钻进、起下钻和接立柱等不同工况的控压钻井循环流程,制定了牛东102井控压钻井工艺设计方案,并在牛东102井进行了现场应用和效果评价。应用结果表明,该精细控压钻井系统实现了钻进、起下钻和接立柱等工况的压力精细控制,控制精度在0.5 MPa以内,收到了迅速抑制溢流、有效控制漏失、防止井壁掉块、降低作业风险和提高机械钻速的效果。     

精细控压钻井技术在近平衡钻井中的应用

针对碳酸盐岩地层在常规近平衡钻井过程中易喷、易漏等问题,分析了近平衡钻井井底压力控制中存在的问题,井深的增加使附加压力、循环压耗增加,井底过大的正压差难以满足近平衡钻井要求;根据精细控压钻井压力控制特点,采用随钻测量工具辅助压力控制方法和以流量为目标的压力控制方法来实现井底压力近平衡钻井,并进行了现场应用。研究表明,精细控压钻井方法能够实现近平衡钻井,该技术对近平衡钻井理论和实践的发展具有重要的意义。     

控制压力钻井技术全尺寸模拟井试验及分析

指出了控制压力钻井技术室内试验存在的不足,给出了控制压力钻井技术全尺寸模拟井试验的原理、方法和设备,验证了控制压力钻井技术的工艺流程和控压设备的可操作性以及自动控制系统控制能力。试验结果表明,该试验流程配套简单,可以较好地模拟钻井的整个过程,通过对采集控制系统的不断调试,掌握了其调节特性,为现场试验起到了很好的指导作用;同时指出,处理气体溢流时,必须配置针对极端非线性、时变和多变量耦合等过程特性的智能控制器。如果控压钻井自动节流管汇配套的是常规液压驱动的节流阀,在钻井泵启、停过程中,流量的变化速度远远高于节流阀的反应速度,而且井筒内流体存在巨大的惯性,套压控制过程中,ECD变化达到0.3,因此应采用电动钻机,这样可以逐步缓慢降低钻井泵的排量,从而实现恒井底压力控制。     

变频调速恒钻压自动送钻系统

针对手动送钻和电磁阀控制刹车恒钻压自动送钻的不足,开发了变频调速恒钻压自动送钻系统,该系统采用电动机反拖实现钻进时钻压恒定。在详细讨论送钻过程钻压变化简化数学模型的基础上,给出恒钻压自动送钻系统的数字模型。采用西门子变频器和变频电动机建立了变频调速恒钻压自动送钻系统的配置,现场实际调试达到了设计要求。     

井底常压控制压力钻井设计计算

井底常压控制压力钻井(MPD)技术采用专用的控压装备,将井底压力控制在合理的范围内.建立井底常压MPD关于井口回压和钻井液密度的计算模型,运用迭代求解方法进行井口回压和钻井液密度的设计计算.利用该计算模型对克拉201井进行了实例分析,3 314 m处的环空压力对比表明,常规方式下无法设计合理的钻井液密度,采用井底常压法设计可保证环空压力在压力窗口之内;窄压力窗口段的回压和钻井液密度设计结果表明,采用井底常压法设计可安全钻穿2 800 m到目的层的井段,并可减少一层套管,节约建井成本.实例计算结果表明,MPD技术既降低了钻井液密度又满足了环空压力控制的需求,能精确地维持井底压力恒定,安全钻穿窄压力窗口地层,为优化井身结构、减少套管层次提供技术基础.     

三参数自动控压钻井技术室内试验

为验证控压系统的工作原理、测量系统的精确程度以及控制系统可靠性和重复性,配套了一套室内工艺试验流程,对三参数自动控压钻井技术进行了室内模拟试验。试验结果表明,各个参数值都能在允许的时间内回到设定值,自动采集系统的控制过程比较稳定,控制效果良好;通过记录节流阀的节流压力和流量,掌握了各种节流阀的非线性流量特性以及节流阀和套压的延时特性;该试验流程配套简单,容易实现,可较好地模拟钻井的各个过程,通过对采集控制系统的不断调试,掌握了采集控制系统的调节特性,验证了控制流程、控制方案和控制方法的有效性,对现场试验有一定的指导作用。     

欠平衡钻井安全钻进控制参数评价

欠平衡钻进过程中,气体侵入井筒后,环空出现多相流动状态。由于气体具有可压缩性,环空压力场随着气体的侵入及侵入量的改变而呈现复杂的变化．整个井筒压力剖面将出现波动。、为使地层气体可控制地侵入井筒．需要及时调节控制回压和钻井液排量,保证井底压力在安全密度窗口内,维持合理的井底欠平衡状态,以实现安全钻进。、文中根据欠平衡钻进井筒压力平衡关系,建立了井底压力控制模型。通过分析影响井底压力的参数．建立了影响井底压力控制的安全钻进控制参数模型．并以控制回压为例给出了具体的求解流程。以新疆某井为例．说明控制参数对井底压力和环空压力场的影响、研究结果表明：地层出气后,能够通过增加控制回压,采用正常循环排出的方式,将侵入气体排出井筒,实现安全钻进;增加钻井液排量,气液混合速度增大,环空摩阻增大．导致井底压力增加。     

川西地区德阳1井气层段的控压钻井现场试验

四川盆地川西地区自侏罗系蓬莱镇组到三叠系须家河组碎屑岩地层压力系统复杂,流体性质也很难准确预报。为减少同一井段气层钻进的喷漏复杂风险,在川西地区的德阳1井须家河组气层段开展了控压钻井现场应用试验：通过随钻环空压力监测、地面自动节流调整回压及压力补偿等手段,实现了钻进各个工况的井筒环空压力的闭环实时监测与精确控制;应用先进的“微流量控制系统”及时对气层监测和控制溢流,气层中钻进用微流量控制系统发现溢流比录井提前了21 min;通过控压钻井系统自动增加井口回压来平衡地层压力,实现了钻进各个工况的井底恒压。该系统的成功应用为复杂地层钻进积累了经验。     

综合录井井控监测技术应用现状及发展思考

钻井井控是石油勘探开发中的重要工作,如何实现钻井井控有针对性、有预见性,避免由于井喷失控而造成危害和损失,是石油工作者共同探讨的重要课题之一。围绕该课题,阐述了综合录井在井控中的重要性,针对起下钻与钻进过程,分析了综合录井以dc指数法为基础(成熟区有条件井可依据实测地层压力校正的dc指数),结合钻井液池体积、气测异常、钻井液出口流量与温度的变化以及相关特征参数,实现井筒压力的有效监测,确保井控安全。在此基础上,探讨了随着井控技术的发展和相应井筒检测手段研究的深入,综合录井现有井控监测技术与新的井筒井控监测技术相结合的途径,旨在提供更加可靠的井控监测技术,进而在确保井控安全的同时,实现优化钻井。