微流量控压钻井系统的研制与现场试验

微流量精细控压钻井技术是当今世界钻井前沿技术之一,主要是通过进出口流量的微小变化、随钻环空压力监测、地面自动节流调整及压力补偿等手段,实现环空压力的实时监测与精确控制。通过微流量精细控压钻井系统的研制和现场应用,完善微流量控压钻井设备配套并形成技术体系,现场试验主要是利用“微流量控压钻井系统”及时发现和处理井下复杂情况,减少井涌、井漏和降低钻井非生产时间等,提高钻井安全性和经济性,从而提高复杂地层的钻井作业效率。其现场成功实践为复杂地层钻进积累了经验。     

井下微流量控制方法

近几年,国外在常规钻井和欠平衡钻井技术的基础上发展出了一种被称为控压钻井（MPD）的新技术,该技术主要用于解决窄钻井液密度窗口地层的安全钻井问题,其核心是要求精确控制井眼环空压力剖面。但作为一种新的钻井技术,控压钻井现有的方法理论和硬件系统尚存在一定的不足,有待于完善。文中介绍的井下微流量控制方法属于控压钻井技术中的一种,是对现有地面微流量控制方法的改进,能够随钻监测井下环空流量的变化,及早发现溢流或井漏等井下复杂情况,与地面返出环空流量监测相配合,进而调节井口回压阀的开度,通过改变井底压力来控制溢流或井漏的大小,从而实现对环空流量的精确控制。该方法能够显著提高系统的控制精度和可靠性,从而提高钻井的安全性并降低钻井成本。     

微流量控制钻井自动节流管汇的设计及应用

微流量控制钻井技术具有能够探测早期微小溢流和漏失、精确控制井底压力的优势。该技术的核心部件是地面自动节流管汇,其节流敏捷度和准确度直接关系到能否实现微流量控制和其控制精度。为了打破国外对该技术的垄断,降低钻井成本,开发具有自主知识产权的微流量控制钻井技术,综合考虑节流流量与井筒压力分布的关系,基于流体动力学与自动控制理论,设计了一套适用于微流量控制钻井的地面自动节流管汇。现场试验证实其具有较好的自动节流控制功能,能在30 s内实现井筒微流量控制,地面检测压力误差低于0.1 MPa。该节流管汇的设计与现场成功应用为微流量控制钻井技术在我国的推广和设备的国产化进行了积极探索。     

塔里木油田库车山前超高压盐水层精细控压钻井技术

塔里木油田库车山前巨厚盐膏层普遍发育超高压盐水,且盐膏层中夹杂破裂压力低的泥岩层,导致安全钻井密度窗口窄, 易发生井涌、井漏、井塌和卡钻等井下故障。通过精细描述钻井液循环系统流量变化特征,定量化钻井液出入口流量差与溢流量、漏失量及高密度钻井液弹性变形量间的相互关系,可以实时快速判断溢流和漏失,计算求取地层压力,并将自动控压排水与控压压回相结合,精确控制地层与井底的压力差,有效控制合适的盐水返出量,大幅降低溢流、井漏等井下风险,形成了超高压盐水层微流量精细控压钻井技术。该技术在克深A井和克深B井进行了现场试验,均安全快速钻穿超高压盐水层,大幅提高了机械钻速,缩短了钻井周期,降低了钻井成本。研究与应用表明,超高压盐水层微流量精细控压钻井技术可快速发现溢流和漏失,精确控制地层盐水返出或者钻井液漏入地层,实现可控微溢流或漏失,大幅减少了盐水排放时间,确保了井眼稳定,实现了安全快速钻穿超高压盐水层的目的,为超深井复杂地层高效钻进提供了新的技术手段。      

国外ReelWell钻井新技术及其应用

ReelWell钻井法是一项新的钻井技术,它以双壁钻杆为基础,钻井液从双壁钻杆环空泵入井内,并从内部钻杆返回,从而实现了钻井液的闭环循环。该技术在井底压力精确控制、钻井液微流量控制、钻压控制、欠平衡钻井、大位移井钻井、井眼清洗、尾管钻井、海洋深水钻井、实现单一直径的井身、提高钻井安全性与作业效率以及有压力挑战性的地层钻进方面具有较大的潜力和优势。详细地分析了ReelWell钻井法的系统组成、工作原理、特点及其应用情况,并建议我国要结合实际情况,尽快研发适合我国油田开发的相关钻井新技术。     

套管钻井技术：省时即创效

接近复杂地层时,采用套管钻井技术,可以防止许多钻井事故的发生：正当司钻们渴望寻找新的钻井方法时,套管钻井作为一种技术手段,正越来越多地引起他们的关注,这种方法不但能提高钻井效率,降低钻井风险,还能节约钻井成本;采用这种技术,用油层套管代替钻杆钻井,     

控压钻井技术筛选及评价方法

控压钻井技术由于其类型较多且工作原理、适用范围各不相同,建立一个系统评价标准来衡量控压钻井技术的适用性显得尤为重要。在讨论控压钻井分类及总结各种控压钻井方式优缺点的基础上,给出了微流量控制钻井技术、动态环空压力控制系统、Halliburton控压钻井系统、充气控压钻井技术、加压钻井液帽控压钻井技术、双梯度钻井技术以及连续循环系统等7种控压钻井方式的适用范围,并提出了一套评价方法,为控压钻井适应性研究提供了一种新的思路。     

ReelWell钻井方法——一种新的控压钻井技术

ReelWell钻井是一种新的控压钻井技术,主要由双壁钻杆、滑动活塞、双浮动阀等组成.钻井液从双壁钻杆环空泵入井内,并从内部钻杆返回,能够实现钻井液的闭路循环及对井底压力的精准控制.该技术具有井底压力精确控制、钻井液微流量控制、井眼清洗、水力加压钻头、井底压力隔离、保护储层的特征,对于控压钻井、大位移井钻井、海洋深水钻井、无隔水管钻井、尾管钻井,提高钻井安全性与作业效率以及有压力挑战性的地层钻进方面具有较大的潜力和优势.文章详细地分析了ReelWell钻井的系统组成、工艺原理、特点及其应用情况,并建议我国结合实际情况,尽快开展这方面的相关配套钻井技术研究.     

海洋深水钻井关键技术及设备

随着世界海洋油气资源勘探开发水深的不断增加,海况环境变得更加复杂,钻井难度越来越大,对钻井工程提出了更高的要求。针对深水钻井面临的难点,对喷射下导管技术、动态压井技术、双梯度钻井技术以及微流量控制钻井技术等深水钻井技术进行了阐述,分析了各自特点和适用性,为国内海洋钻井设计和施工进一步走向深水提供指导。     

滨41井微流量精细控压钻井实践

微流量精细控压钻井是一种精确控制整个井筒环空压力剖面的钻井技术,能有效解决窄密度窗口地 层钻井中出现的涌、漏、塌、卡等复杂情况,加快钻井速度,缩短钻井周期。滨41井沙河街沙三段地层水敏性强、孔 隙压力低、坍塌压力高,存在多套压力体系。邻井采用常规方式钻井密度高、机速低,对储层损害严重;采用欠平衡 钻井方法易发坍塌卡钻。针对施工难点,大港油田首次引进微流量精细控压钻井技术,巧妙处理实钻中遇到的配 套技术难题,通过对钻井液密度和井口回压的合理调节,精确地控制了井筒压力,实现了溢流的微流量监测,解决 了井壁垮塌问题和高密度带来的压差卡钻风险,大幅度提高了机械钻速,为本区复杂地层油气开采创出了一条新 路。     

控制压力钻井技术与微流量控制钻井技术的对比

深井、复杂井目前主要面对的钻井难题是如何在窄钻井液密度窗口中安全钻进,而控制压力钻井技术则可以解决上述难题。控制压力钻井主要包含控压钻井（Managed Pressure Drilling ,缩写为MPD）技术与微流量控制（Micro Flux Control ,缩写为MFC）钻井技术。为促进国内引进、吸收、应用以上新技术,从钻井技术原理和钻井设备及特点这两个方面, 将MPD与MFC进行了详细对比。结论认为：①MPD可以精确控制井底压力,实现平衡或近平衡钻井,设计的钻井液密度低于常规钻井液密度,当循环钻进时需要通过液柱压力与循环压耗来平衡地层压力,当停止循环时井底压力则为液柱压力与回压之和,需要回压来弥补循环压耗以达到平衡状态;②MFC是在MPD基础上研制出来的一种新钻井技术,它不仅满足了MPD技术的核心功能,而且还拥有了自己独特的技术特点--微流量（微进口流量和微出口流量）控制,能探测到早期的侵入与漏失,更精确地预见和控制有关事故的发生;③与MPD相比,MFC能探测到更小的井内总体流量的波动范围;④国内有必要尽快引进和吸收以上先进技术,用以提高钻井技术水平和解决窄钻井液密度窗口安全钻进问题。     

钻井风险实时诊断技术概念设计

由于石油钻井工程的复杂性、不确定性及井下工作状态的隐蔽性和一些测量参数的滞后性,再加之决策者在压力下做出判断的不可靠性,经常导致不能及时发现钻井风险,甚至产生重大悲剧事件.而BP神经网络可以通过自学习、自适应获取信息之间的内在联系机制,有效解决了信息复杂性、不确定性和隐蔽性的问题,实现信息之间非线性映射,是一种很好的多参数智能融合方法.然而以前利用BP神经网络的钻井风险诊断方法的研究并不多见,且只考虑了风险发生时的一些地表采集的风险征兆参数,没有考虑引起钻井风险发生的原因.文章将风险发生的征兆参数和引起风险发生的工程力学参数结合起来运用到BP神经网络上,建立了融合钻井风险力学因素和钻井风险征兆参数的钻井风险诊断模型来实时诊断钻井风险.这样的钻井风险智能诊断方法更具有科学性,并且更便于钻井风险预测.     

微流量精细控压钻井技术在冀东油田的研究与应用

冀东油田南堡２号潜山储集层裂缝发育,地层压力系统复杂且具有高气油比的特点。欠平衡钻进过
程中时常发生井漏、溢流和漏喷同存等复杂情况,钻井时效低,井控风险大。为解决这一技术难题,在ＮＰ２３－
Ｐ２０１２井奥陶系储层段开展了微流量精细控压钻井作业。通过井下环空微流量监测,地面节流设备自动调整回压
及调整钻井参数等手段,实现了对井底压力的实时监测和精确控制;及时发现并快速控制了钻进过程中的溢流、漏
失情况,避免了井下情况的进一步恶化,成功实现了“零密度”窗口条件下的安全钻进,极大地降低了井下复杂时间
和井控风险,并使得水平段延伸能力大大提高;作业过程中共发现７个油气显示段。该项技术的成功应用为相似
复杂地层控压钻进作业积累了经验。     

利用微流量控制系统实现控制压力管理钻井技术

针对钻井过程中井筒压力控制方面存在的问题,国外近期开发了基于钻井液微流量控制的钻井技术.该技术在钻井液管路上设置了传感器和节流器,可实现对进出口钻井液压力、流量、循环密度、流速等参数进行检测,并进行反馈控制.微流量控制技术属于压力管理钻井中的一种,通过控制井口回压的方式来平衡井筒压力,从而达到精确控制井筒压力的目的.     

微流量控制式控压钻井系统及应用

川西地区作为中石化天然气会战主战场,地质条件复杂,气体／欠平衡钻井等诸多提速技术应用受到限制,为了减少同一裸眼高低压共存安全钻井难题,结合国外微流量控制钻井技术方法,在德阳１井率先引进了地 面微流量控制系统及其配套技术,试验表明,该系统在０．１ｍ３以内的溢流量即可发出监测报警,０．３ｍ３溢流量即可实现对溢流的自动控制,比综合录井提前２１ｍｉｎ发现了溢流,实现了井涌的早期监测等优点;同时获取了发生溢 流时的地层压力数据,为窄安全密度窗口安全钻井提供了新的解决途径。     

微流量控压钻井技术研究现状

为了解决裂缝性压力敏感地层在钻井过程中非漏即溢的问题研发出了控压钻井技术。而基于钻井液微流量控制的钻井技术属于控压钻井技术的一种类型, 该技术在传统的地面钻井液循环路线上安装了微流量传感器和节流器, 可实现对钻井液压力、 流量、 当量循环密度、 流速等参数进行随钻实时监测, 同时进行反馈控制。文中对微流量控压钻井技术产生的技术背景、 结构组成、 工作原理、 结构特点进行了系统分析, 并对该技术在国外成功的应用试验进行了总结, 对该技术在国内的研究与应用具有一定的借鉴作用。     

钻井风险管理

最近几年,石油公司和服务公司发展了一种更密切的合作关系──闭环合作,进行钻井风险管理。这种新的风险管理方法可帮助井队能冷静地做出优化钻井性能的操作决策,避免了卡钻,减少了钻柱损坏,优化了监测和井眼稳定性控制,使操作费用降低了５０％。     

海上压力控制钻井技术在渤中28-1油气田的应用

欠平衡钻井技术作为一项钻井新技术已在我国陆地多个油田进行了实施,然而在海洋钻井中采用欠平衡钻井技术却存在诸多风险。为了实现安全钻进、保护油气层的目的,通过研究并优化欠平衡钻井技术,提出了“海上压力控制钻井技术”,其核心技术是利用欠平衡钻井设备,采用较低的钻井液密度,通过调整井口套压达到微过平衡的目的。文中介绍了“海上压力控制钻井技术”及该技术在海上油气田的应用实例及应用该技术取得的成果,对海上油气开发中类似地层提供了一种新的钻井方式。     

基于不确定性模型的海上钻井投资费用估算方法

海上钻井投资影响因素复杂,存在较大的不确定性。现有的估算方法都为确定性方法,一般只能反映出以往作业的平均水平,不能有效反映投资的风险和潜力,钻井投资估算必然会产生一定的误差,影响石油公司的投资决策。针对上述问题,首先对影响钻井投资最重要的因素——钻井工期工序进行细化分析,并进行了科学分类,通过蒙特卡洛方法对钻井工序进行概率分布拟合,得到钻井工期估算决策模型,最后通过作业日费和材料费等投资估算方法,得到钻井投资估算的概率决策模型,有效反映出钻井投资的风险和潜力,为石油勘探开发提供更科学的投资依据,降低钻完井投资的风险。     

超深水平井钻井液循环温度场模拟计算与分析

目的钻井液温度对钻具进给和导向工具的选择具有重要意义,为了有效指导深层页岩气水平钻井过程,获得准确的钻井过程全井段温度分布,进行了深层钻井温度场研究。 方法基于能量守恒和热阻法建立了井筒流动传热模型,采用有限差分方式,计算获得钻井过程全井段温度剖面,准确预测了钻井过程钻井液温度场,误差在5％以内。分析了钻井液流量、入口温度和循环时间对井筒温度场分布的影响规律。 结果循环钻井液整体温度随循环时间的增加而下降;提高钻井液循环流量可有效降低井筒内温度,流量由8 t/h提升至16 t/h,井底温度降低10 ℃;钻井液入口温度对深层钻井的长水平段影响较低,入口温度变化20 ℃,井底温度仅改变3 ℃。 结论采用延长循环时间和增加循环钻井液流量的方法可以显著提升钻井过程的冷却效果。 