全过程欠平衡钻井中的不压井作业

国内把欠平衡钻井和欠平衡完井称为全过程欠平衡钻井，国外称为欠平衡作业，其核心是不压井作业。介绍了过胶芯起下钻、强行起下钻和井下隔离起下钻3种作业方法的适用情况及不压井作业装置和井下套管阀。分析了不压井作业的压力控制原理，并提出了起下钻、下筛管、下完井管柱等不压井作业时应考虑的问题。建议我国开展不压井作业在欠平衡钻井中的应用研究，以真正实现全过程欠平衡钻井，充分发挥欠平衡钻井的作用。     

用于全过程欠平衡钻井施工的井下封井器

针对常规的欠平衡钻井工艺不能解决起下钻、完井等作业过程中井底欠平衡压差的连续保持,无法实施全过程的欠平衡作业问题,研制了可用于全过程欠平衡钻井作业的井下控制工具——井下封井器。室内试验与现场应用情况表明(1)采用井下封井器实现了全过程的欠平衡钻井,显著提高了欠平衡钻井工艺水平和作业水平,起下钻过程中不需预先加入重钻井液,因此可有效地保护和发现油气层;(2)井下封井器与使用不压井强行起下钻设备相比,大大减少钻井作业时间,其适应性和使用性能更好,完全可以取代不压井强行起下钻设备。     

欠平衡钻井用井下控制阀

全过程欠平衡钻井技术作为当前发现新油气田的一项全新技术,正日益被国内外勘探界所重视。井下控制阀是实现该项技术的核心工具,安装在井下套管上的单向阀,可隔绝井下压力,其开启或关闭由地面控制系统操作,是取代欠平衡钻井、完井施工作业过程中不压井强行起下钻设备以及起钻时的重泥浆压井作业的一种新型井下封井工具。起下钻时,可通过关闭井下控制阀平衡井眼压力,从而达到保护油气层的目的。     

美国的不压井修井设备概况

本文简要地介绍了美国不压井修井设备的各种结构及其性能,主要有多缸式起下装置、长冲程起下装置及其液力补偿井架、新型的封井结构、盘管修井机的起下装置及其控制系统等。     

控压欠平衡钻井工艺实现方法与现场试验

控压钻井是国外新近发展起来的一项新的钻井技术,为解决复杂地层安全钻进问题提供了一个新方案,国内对其研究才刚刚起步,尚无可资借鉴的经验。为此,系统分析了欠平衡钻井技术与控压钻井技术的异同,比较分析了控压过平衡、近平衡与欠平衡钻井的工艺特征,提出了一套控压欠平衡钻井关键工艺的实现方法,包括：循环钻进、起下钻和接单根等不同工况的控压钻井程序,并在川中蓬莱9井进行了控压钻井欠平衡现场试验。结果表明：该项控压欠平衡钻井工艺技术能实现循环钻进、起下钻、接单根等工况的压力平稳衔接,钻进过程中压力误差值在0.2 MPa左右,起下钻、接单根过程压力误差在0.5 MPa左右,并且能实现“有控制”的边喷边钻。采用控压欠平衡钻井技术在保障井下安全、提高机械钻速的同时,还达到了有效发现储层的目的。     

欠平衡钻井过程中的井控新设备

文章简述了欠平衡钻井中不压井操作的设备和方法,介绍了威得福公司的井下套管阀和海底泥浆举升钻井工业联合项目在深水钻井中研发的新钻杆阀在欠平衡钻井中的应用。通过在钻杆上安装钻杆阀和在套管上安装套管阀解决接单根及起下钻操作时因压井可能破坏欠平衡状态的问题,使全过程的欠平衡钻井得以实现。     

新型不压井作业设备的研究

分析了国内外不压井作业设备的现状,通过对各种方式不压井作业设备的优劣对比,确定了新型不压井作业设备的整体方案,即机动性强的车载式长冲程静密封成套液压不压井作业设备。提出新型设备的主机参数,同时对其关键技术进行了详细分析。最后指出不压井作业工艺的发展需要装备作支撑,在将研究成果转化为产品后,需进行系列化、标准化研究,以提高设备对不同工况的适应能力;还需开发旋转系统,完善钻修作业功能,从而真正实现油水井不压井大修作业。     

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。     

轮式卡瓦连续加载带压作业装置的研究与应用

普通不压井设备采用固定卡管器和游动卡管器交替夹卡实现管柱起下作业,导致设备操作程序多,速度慢。为此,研制了轮式卡瓦连续加载带压作业装置。设计了加载控制系统和井口密封防喷系统,形成了液压马达驱动滚动头连续滚压的加载控制技术以及内置自封式球封和半全封组合而成的井口密封防喷技术,实现了低压井管柱快速起下和密封防喷,具有加载效率高、作业速度快、安全可靠等优点。现场应用表明,该装置可满足低压不压井作业需要。     

置换法压井方法的现场应用

置换法属于非常规压井方法,适用于空井、钻具水眼堵塞、井内无法建立压井液循环通道等工况。目前这种压井方法理论研究较多,相关现场应用案例分析较少。文章描述和分析了两起置换法压井案例:A井发生井喷后关剪切防喷器,剪断完井管柱控制井口,由于没有循环压井液通道,采用置换法压井并成功压井;B井在压井过程中发现井内钻具刺漏,无法循环压井液至井底,采用置换法进行压井,由于设备损坏和压井操作失误,压井失败。通过对两起压井案例的分析,提出改进方案,期望对以后类似作业具有一定的借鉴意义。     

BYJ70独立型不压井作业装备的研制

为了拓展国内带压作业的应用范围,满足国内不压井作业装备的多样化需求,成功研制了BYJ70独立型不压井作业装备。该装备为橇装结构,其主体设备采用整体移运、整体吊装的方式,主要部件由液压动力系统、起升下压系统、单根起下装置、液压控制系统、井控系统和辅助配套装置等组成,具有对中性好、安装周期短、作业不伤管柱、效率高、设备检修和更换易损件方便等特点,能将带压作业从单纯的小修作业拓展到大修作业领域。目前该装备已完成厂内型式试验,各项技术指标均达到设计要求。     

热采井不压井作业技术研究及应用

为了解决稠油油藏采用注蒸汽开采方式存在的不足,在常规油水井不压井作业技术的基础上,研究开发了热采井不压井作业工艺技术。该技术主要由热采井不压井作业设备、井下封控技术和循环降温配套技术组成,通过封控技术实现井内注汽、循环降温和油层保护功能,减轻循环洗井冷却降温对地层造成的伤害;地面通过热采井不压井作业设备控制隔热管起下,提高施工的安全性。5口井的现场试验结果表明,采用该技术平均缩短注汽焖井转抽时间10 d,减少注汽损失10%,最大限度地保护了油气层。     

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。     

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欠平衡钻井技术具有很强的地区适应性特点，不同的储层特性决定了不同的欠平衡钻井方式和技术特色。碳酸盐岩储层井眼溶洞、裂隙发育、置换性恶性漏失是欠平衡钻井工艺不容忽视的技术难点。文章在分析新疆塔北油田奥陶系碳酸盐岩储层特点的基础上，对碳酸盐岩储层欠平衡钻井工艺存在的设备配套的多样化要求、欠压值设计难、井底负压控制难、置换性漏失时压井难和强行完井难等技术难点进行了详细分析。根据置换性漏失、强行完井施工等要求对井口、井下设备在标准配置的基础上进行了调整，依据碳酸盐岩储层、探井施工的特点提出了循环渐进、灵活的欠压值控制方法，改进的反循环压井技术比平推压井方法减少了压井作业对储层带来的伤害，结合压力传播速度和立管压力值进行井底压力的控制方法提高了控制的精度。     

精细控压钻井技术在塔里木气田的应用

针对钻探深部复杂地层出现的井涌、井漏、有害气体泄漏、卡钻、起下钻时间过长等复杂问题,提出了精细控压钻井技术,根据其工作原理及其采用的设备,总结了其具有的能获取井底压力、实现井口压力自动控制、不间断循环以及压力控制精度高等特点,并详述了精细控压钻井技术在塔中奥陶系碳酸盐岩储层多口水平井的探索阶段、改进阶段和成熟阶段的应用情况及效果,得出此技术解决了窄压力窗口条件下发生井涌、井漏等井下复杂问题,降低了钻井综合成本,并可实现过平衡、近平衡以及欠平衡钻井的结论。     

不压井修井作业起下管柱装置发展及典型结构

总结了国内外不压井修井机技术的发展历程.分析了典型液压不压井修井作业起下管柱装置的结构和工作原理、液压驱动系统的组成及主要性能特点.针对该装置控制系统存在的问题,提出了基于PLC的控制系统设计思路.     

不压井工艺处理带控制管线管柱研究及应用

东海气田是典型的致密中低渗气藏,该类气藏使用不压井动管柱作业,可最大限度地保护油气藏,但是不压井工艺一直以来无法有效解决海上控制管线安全起下的难题,也是一直困扰不压井工艺未能在海上推广的限制因素。为了解决该难题,通过工艺创新和配套工具的研发,在东海某井对不压井工艺处理带控制管线管柱进行了现场试验。文中论述了该工艺的技术特点,并针对不同技术难点介绍了原井带控制管线管柱起出、完结阶段带控制管线生产管柱下入等两大关键技术。现场试验表明,该工艺安全性高、应用效果好,具有一定的推广价值。     

QHD32-6油田电泵井憋压曲线模型的设计与应用

为加强QHD32-6油田电泵井管理和有效判断电泵井井下工况,根据电泵井工作原理和井下流体力学理论,结合电泵井结构特征,对电泵井憋压值与时间的变化关系进行论证分析,从而建立了电泵井憋压曲线模型。该模型可绘制并分析不同工况下电泵井憋压曲线及其对应规律。实际应用表明,该电泵井憋压曲线模型(结合其他生产及测试资料)可实现对电泵井井下工况的相对准确分析,为现场施工提供理论依据。     

核电站设备闸门外压密封性失效分析

设备闸门是核电站中大型设备进出安全壳的通道,事故工况下安全壳受内压作用,设备闸门受外压作用。长期以来外压球壳失稳被认为是设备闸门起控制作用的失效形式。本文通过有限元分析法发现另一重要的可导致设备闸门密封性丧失的失效形式—安全壳强迫位移造成的法兰面分离及相对错动。本文应用非线性接触分析,讨论了在事故工况压力作用下,法兰面的分离和相对位移,具有重要的工程实践应用价值。     

步进式自平衡井架电动修井机研究与应用

为满足月东油田修井作业需求,研制了步进式自平衡井架电动修井机。该修井机以步进式液压平车作为承载底盘,实现了在受限空间内整机的纵向行走、横向行走和回转。自平衡井架采用桁架式结构、全封闭的矩形截面设计,强度高,抗扭能力大;天车为两轴结构,井架垂直安装,不承受倾覆力矩,可在不安装井架绷绳的情况下安全起下钻;绞车制动采用液压盘式刹车装置,具有盘刹装置失压安全保护功能,工作钳与安全钳安全互锁、互为备份制动;绞车和游动系统设置了3套防碰防护装置系统。截至2019年12月,步进式自平衡井架电动修井机已完成修井作业290余井次,最大作业载荷650 k N,自平衡井架系统及整机电控、液控系统性能稳定;可在不拆抽油机、作业空间受限的条件下进行整体移机和回转操作,实现了不打地锚、无井架绷绳情况下的安全起下钻作业。该产品的研制成功为海上油田修井作业提供了新的技术装备。