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。     

欠平衡钻井井底压力自动控制技术

在建立井底压力模型的基础上,研制开发了欠平衡钻井井底压力自动控制系统,其井底或井口压力计算模块根据数据采集模块提供的实时数据结合其它井身结构、钻具组合、钻井液性能等静态数据把计算结果传给电控节流阀控制模块,由其调节电控节流阀的开度,从而达到调节井口压力、特别是井底压力的目的.该系统有两种模式:井底压力的自动控制和井口压力的自动控制,分别可以满足欠平衡钻井施工和压井施工的要求.该系统由上位机和下位机组成,上位机负责采集、计算与控制,下位机负责显示、数据录入及数据管理.     

控压钻井井筒压力控制技术初探

常规钻井技术钻遇压力衰竭或复杂地层时,经常遇到钻井液安全密度窗口窄,并引起漏、喷、卡、塌等井下复杂问题。控压钻井(MPD)通过控制井筒环空循环流体介质的流量与流态、井口施加压力等因素,结合环空压降模型计算,使环空压力保持在一定的范围,就可以降低甚至避免这些钻井问题,减少非钻井作业时间,提高钻井效率,降低作业成本。     

平衡钻井井底压力自动控制技术研究

在欠平衡钻井期间，钻井液密度确定后，如何适时适量控制井口回压是个难题。其核心问题是如何在钻井过程中保持井底循环压力低于地层孔隙压力或储层压力在一个合适的范围内（即设计负压值） 。目前，现场普遍采用的调节井底压力的方法是通过手动调节节流阀改变套压使井底压力保持在合适的范围内，但该方法存在不少问题。为此，提出了对井底压力实施自动控制来保证欠平衡钻井过程中井底压力的精确、有效控制的方法，采用理论计算和现场试验相结合的技术，总结出了一套节流阀压降随开度的变化规律，从而很好地解决了欠平衡钻井过程中井底压力自动控制的技术难题，适合现场推广应用。     

井底恒压控压钻井井口回压分析研究

针对目前钻井中遇到的窄密度安全窗口日趋频繁的问题,基于井底恒压控压钻井技术工艺技术原理,以通用圆管流量方程和稳态波动压力理论为基础,精确计算了赫-巴流变模式下的系统环空循环压耗及波动压力,将钻井过程划分为若干工况,综合流型+过程+工况的组合模式得到井口回压计算模型。结合实例对回压计算模型进行验证,验证结果表明,用该模型计算的井口回压与实际值相差很小,能够满足工程精度要求。用该模型进一步分析了不同工况下井口回压与排量、钻井液密度、起下钻速度以及起下钻时间的关系,分析结果对控压钻井的安全实施具有重要的参考意义。     

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。     

精细控压钻井在裂缝性致密气藏中的应用

裂缝性致密气藏为典型的窄安全密度窗口地层。常规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X3井开展了精细控压钻井作业:通过井下环空压力的监测,地面节流设备自动调整回压,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,极大地降低了井下复杂时间和井控风险,储层保护效果良好,圆满地完成了作业任务。     

南堡23—平2009井精细控压钻井技术

南堡2号构造潜山奥陶系储层属于典型的压力敏感储层,密度窗口窄,钻井过程存在喷漏同存,井漏严重,难以钻达设计完钻井深等难点。针对这一难题冀东油田首次引进精细控压钻井技术,在奥陶系潜山成功应用该技术,解决了裂缝性油藏"窄密度窗口"问题。文章介绍了南堡2号构造奥陶系钻井难点、精细控压钻井系统组成及工作原理、实施技术及在南堡23-平2009井的应用情况。该技术的成功应用,为开发南堡潜山裂缝性油藏提供了技术借鉴、积累了宝贵的实践经验。     

欠平衡压力钻井井底压力控制技术探讨

在分析影响负压值各种因素的基础上,建立了井底负压值与其它钻井参数的数学模型,制定了一套便于操作的井底压力控制方法,并以S73井为例加以说明.     

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。     

变梯度控压钻井井控过程中井口回压变化规律

为了准确掌握变梯度控压钻井井控过程中井口回压的变化规律,采用考虑密度突变的井筒气液两相变质量流动模型,分析了基于井底恒压的变梯度控压钻井井控过程中井口回压的变化,探讨了不同因素变化对井口回压的影响,并开展了最大井口回压影响因素敏感性分析.研究发现:变梯度控压钻井在控制井底压力恒定时井口回压的调节受气体膨胀、分离器位置处...     

国产精细控压钻井装备在塔里木盆地的应用

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩地层属于典型的窄密度窗口地层,常规钻井存在诸多技术难题,井下复杂情况频发,水平井常常因井漏溢流而被迫提前完钻。针对该区块地层特点、钻井难点及控压钻井的应用情况,对比分析了国产精细控压钻井与国外相关公司的装备特征,重点介绍了国产精细控压钻井装备在塔里木盆地碳酸盐岩复杂地层实施中的适应性、对策及应用效果,其中在TZ26-H7井创造了进尺1 476 m的新纪录（水平段进尺1 345 m,全井水平位移1 647 m）。该区3口井水平段钻井应用的结果证明：国产精细控压钻井装备及技术能够适应塔里木油田碳酸盐岩裂缝性储层的钻井需求,有利于储层油气的发现和保护,可有效控制溢流、漏失等井下复杂对钻井作业的影响,减少非生产时间损失;国产装备的各项性能和指标均达到或超过国际先进水平,为常压压裂缝性窄密度窗口油气层安全钻井提供了一种技术手段,具备投入规模化工业应用的条件。     

火山岩复杂地层控压钻井技术应用

火山岩地层存在地层硬、研磨性强、岩石可钻性差和裂缝性漏失等客观条件,严重制约了火山岩的勘探开发。KLML气田前期钻探工作中,钻井遇到了3个突出难题：频繁井漏、机械钻速低、井壁容易失稳。常规钻井工艺已不能解决这些复杂情况同时存在的情况,造成钻井工艺在油气勘探上的极大制约。控压钻井利用专用井口控制设备在井口产生一个回压,根据地层孔隙压力和地层坍塌压力等因素,精确调节节流阀的开启程度来改变井口回压的大小,从而改变井内钻井液当量密度的压力剖面。它具备防漏、防喷、提高机械钻速和防止井壁失稳等问题的技术优势,应用于KLML气田钻井实践证实：该方法在实践过程中有效防止了漏失和井壁不稳,同时较大幅度地提高了机械钻速。在复杂地层钻井中,控压钻井将成为不可缺少的重要手段。     

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。     

控压钻井过程中泥页岩井壁破坏分析

控压钻井过程中,控制井底压力与地层压力相当,可以减少井壁由于井底压力过小或过大引起的井壁坍塌或破裂问题。对于水敏性泥页岩地层,即使在压力平衡的情况下,由于水基钻井液和泥页岩之间的水化渗透作用,泥页岩井壁也有可能不稳定。为此,建立了控压钻井条件下泥页岩井壁稳定非线性流-固-化耦合新模型,考虑了离子扩散与岩石变形的全耦合以及流体流动和离子扩散过程的非线性;通过有限元分析泥页岩井壁周围孔隙压力场和应力场的变化,计算井壁周围地层破坏系数,检查井壁是否破坏。研究结果表明：①控制压力钻井与常规钻井相比,水化渗透引起的孔隙压力剖面变化较小,有利于泥页岩井壁稳定;②泥页岩井壁失稳主要有井壁破坏、井壁附近地层破坏两种方式且后者是有时间效应的;③现有模型与非线性全耦合模型相比,过大地预计了井周孔隙压力和总应力且其压力峰值传播较慢;④泥页岩井壁失稳后,新的泥页岩表面暴露在钻井液中继续进行水和溶质交换,井眼扩大到一定值后,发生进一步失稳的可能性较小。     

自适应控制压力钻井关键技术及研究现状

为了减少钻遇压力敏感或安全压力窗口狭窄等复杂地层所产生的非生产时间,提出了对井底压力进行精确控制的自适应控制压力钻井的技术思路。探讨了控压钻井技术的井底压力控制机理,集成了所需关键技术装备,绘制了自适应控压钻井技术的关键技术路线图。系统地介绍了地层压力随钻检测技术、随钻井底环空压力测量、钻井液连续循环装置、井口回压检测与控制、数据传输技术的国内外技术现状。最后提出建议：国内相关单位应联合攻关,尽快研发具有自主知识产权的自适应控压钻井技术及相关装备,缩短与国际先进钻井技术间的差距。     

高压气井钻进过程中控制回压值研究

对于高压气井特别是含硫气井安全钻井的控制回压值确定,目前还没有明确结论.文中以漂移流动理论为基础,建立了高压气井带回压井筒气液两相流动计算模型,并结合算例采用数值方法分析了不同井口回压对气体膨胀抑制效果及井底压力的影响.在综合考虑抑制气体膨胀、控制井底压力降低幅度、井控装备工作安全和不同回压下井控人员心理压力等因素的前提下,给出了保持高压气井钻井安全宜施加2-5 MPa井口回压的建议.     

准噶尔盆地复杂火成岩地层防漏堵漏控压钻井技术

以准噶尔盆地石炭系火成岩为目的层的油气勘探开发已开展近20年,实钻中井漏问题十分突出,虽经过多年研究,但问题一直没有得到很好地解决。近年来,伴随着国内外成熟的钻、完井技术不断整合配套,基于大量的地质资料分析、基础理论研究成果及现场参数统计和室内实验与模拟结果,在上述地区开展了控压钻井（MPD）技术实践并获得成功。实践证明：MPD在该区的成功应用不但解决了长期困扰人们的井漏问题,而且还以其自身优势解决了诸如产层保护、井身结构优化、二叠系和石炭系地层机械钻速难以提高、井壁失稳和长裸眼段穿越多套压力系统共存的窄密度窗口等一系列相关难题。通过多项技术攻关和现场试验,提高了机械钻速、延长了钻头寿命,为该地区裂缝性火山岩气藏的勘探开发提供了技术保障。     

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。