控压钻井系统研究

控压钻井技术因其可有效降低窄密度窗口钻井喷、涌同层钻井工程复杂、提高钻井时效,已成为国内钻井新技术研究开发的热点.基于井底恒压原理自主研究开发了控压钻井系统,文中对其框架构成,各分系统之间的通讯、逻辑关系进行了阐述.时于控压钻井工艺转换过程中压力控制的突出问题,提出了压力控制衔接的工艺方法,效果较好,为同类油井的钻进提供了参考.     

控压钻井技术研究

控压钻井技术因其可有效降低窄密度窗口钻井喷、涌同层钻井工程复杂、提高钻井时效,已成为近年国内钻井新技术研发热点。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。本文重点介绍了我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压力控制衔接的工艺方法。最后,给出室内实验数据。     

国产精细控压钻井系列化装备研究与应用

针对国内深部复杂地层普遍存在的窄密度压力窗口控制难题,形成了具有独立知识产权的PCDS-Ⅰ、PCDS-Ⅱ和PCDS-S系列化精细控压钻井装备。高端PCDS-Ⅰ型装备井底压力控制精度0.2 MPa;中端PCDS-Ⅱ型装备实现了模块化设计,自动识别外部设备工况,工艺工况自动匹配;低端PCDS-S型装备达到了低成本安全、优化钻井作业的要求。针对不同需求可进行不同控压装备组合,在欠/近/过平衡控压钻井工艺自由转换,并实现9种工况、4种控制模式和13种应急转换的精细控制。现场应用结果证明:该系列装备与技术有效提升了油气勘探发现率,大幅延长了水平井水平段长,提高了单井产量,降低了钻井复杂度,对带动国内钻井装备制造技术进步具有重大意义。     

窄密度窗口精细控压钻井重浆帽优化技术

在我国西部深层碳酸盐地层控压钻井中,常采用简易重浆帽作业方式,但作业过程中存在引起井底压力较大波动乃至诱发井下故障的风险。针对该问题,通过分析重浆注替期间不同阶段重浆分布的实时变化,改进了井筒压力控制方法,优化了重浆帽设计工艺:将压水眼重浆和重浆帽进行优化组合,以压水眼重浆返出井口为压力控制节点,分5段进行压力控制设计,压力控制区间为0~5 MPa,并以此调整井口实时压力控制策略,实现井筒压力波动幅度小于±0.35 MPa。塔中地区13口井的应用显示,起下钻中重浆的使用量平均减少21.5%,注替作业时间平均缩短17.7%。现场应用表明,该技术在精细控压钻井注替重浆帽过程中能更加有效地控制井筒压力波动,对精确控制井筒压力剖面、降低井控风险具有较好的应用效果。      

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。     

徐深气田控压钻井技术研究

徐深气田深井钻井过程中地层坍塌、漏失、压差卡钻、钻井液安全密度窗口窄等问题越来越突出,严重制约了该地区的勘探开发进程,控制压力钻井技术是解决这些难题的有效技术手段之一,能减少井下复杂事故发生,保证安全钻进和减小储层损害。利用CT扫描、薄片分析等手段,评价了大庆徐深气田孔隙、裂缝发育特征,结合邻井压力测试资料,分析了该地区进行控制压力钻井的必要性和可行性,建立了环空有效压力当量钻井液密度控制方程,结合不同钻井作业方式对应的压力边界条件,得到了控压钻井全过程环空压力控制方法。为大庆及其它同类油田油气层保护、提高单井产能提供一条途径。     

国产精细控压钻井系统在蓬莱9井试验与效果分析

精细控压钻井是解决窄密度窗口安全钻井问题的新技术之一,其目的是精确控制环空压力剖面,实现井底压力的恒定控制。介绍了自主研发的PCDS-I精细控压钻井系统装备特点、现场试验与应用情况。该系统整体运行稳定、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,钻进过程中,系统回压控制精度达到0.2 MPa,接单根、起下钻过程中,系统回压控制精度达到0.5 MPa。     

PCDS精细控压钻井技术新进展

为解决钻进复杂地层时普遍存在的井涌、漏失、坍塌和卡钻等井下故障,特别是“溢漏同存”窄安全密度窗口地层安全钻进的问题,研制了PCDS精细控压钻井系列装备,形成了欠/近/过平衡精细控压钻井技术,以及9种工况、4种控制模式、13种应急转换的精细控压钻井工艺,并在不同类型的复杂地层进行了应用,解决了“溢漏同存”窄安全密度窗口地层安全钻进的难题,提高了油气勘探发现率,大幅延长了水平井水平段长度,提高了单井产量。详细介绍了PCDS精细控压钻井装备的发展过程及最新进展,分析了PCDS精细控压钻井技术的现场应用效果,指出了控压钻井技术将向高效一体化方向发展,应用领域也将不断拓宽,其与信息化、智能化结合,将形成智能井筒安全控制钻井技术,为未来智能钻井技术奠定基础。      

我国海洋控压钻井技术适应性分析北大核心CSCD

控压钻井技术是解决窄安全密度窗口地层钻井难题的有效手段,我国海洋钻井中尚处于探索阶段,需对不同控压钻井技术的适应性进行分析。以井底恒压控压钻井和控制泥浆液面(CML)双梯度钻井为研究对象,考虑温度对钻井液物性参数影响,分别建立了2种控压钻井方式井筒压力预测模型,分析了不同控压钻井方式控制参数对井筒压力分布的影响。研究结果表明:相对于井底恒压控压钻井,CML双梯度钻井的循环当量密度调节范围较宽;CML双梯度钻井既能够有效简化井身结构,又具有一定的井下复杂情况处理能力,在技术层面上CML双梯度钻井优于井底恒压控压钻井。本文研究结果可为我国海洋控压钻井技术应用提供参考。     

控压钻井实时监控技术简介

实现压力的实时监测与智能控制是提高控压钻井技术的安全性和作业效率的非常重要的技术环节和发展趋势, 实时监控控压钻井技术完全实现了对压力的实时监测与控制功能。通过详细描述实时监控控压钻井技术的设备组成与具体功能, 阐述实现井下压力智能实时监控的整个工艺过程, 介绍了人机交互界面的使用, 最后通过实例, 具体说明了实时监控控压钻井技术的优点及应用方向。     

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。     

精细控压压力平衡法固井技术

我国在进行油气田开发的过程中,针对油气田开发开采过程中的压力系统难题：窄压力窗口,使用精细控压技术能够有效的解决。油气田在进行尾管固井施工作业的过程中,一些常规的技术措施和工艺方法已经无法满足油气田开发开采中施工的具体要求,就可能会出现井漏、井控、环空带压等一系列开发生产难题。现今油气田企业需要立足于已经掌握的工艺技术基础之上,配合使用精细控压压力平衡法进行固井施工作业,提高油气开发井的封固质量,保障其全生命生产周期,促使油气田得以安全、高效生产。     

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。     

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。     

精细控压钻井技术创新与实践

精细控压钻井技术是解决复杂压力体系钻井难题的国际前沿技术,可有效控制井涌、漏失、坍塌和卡钻等井下复杂。为适应我国油气发展的战略需求,提升钻井工程技术服务国际竞争力,中国石油集团钻井院组织科研攻关团队自主研发,历经8年努力,在精细控压钻井成套工艺技术装备等方面取得重大突破,填补了国内空白。该成果在理论技术上有重大创新,整体达到国际先进水平,欠平衡控压钻井工艺、工况模拟与系统评价方法国际领先。在我国塔里木、华北、川渝等地区成功开展工业化应用与服务,全面替代国外同类产品,技术服务费用同比国外降低70%以上,有效解决"溢漏并存"钻井难题,储层发现和保护效果明显。科研团队在创新中积累了有效的组织管理经验,包括把握正确科研方向、聚集高水平科技人才、建设好创新团队、发挥实验室作用、培育创新文化等。     

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。     

海洋控压钻井技术探讨与展望

海洋勘探开发逐步走向深水,深水钻井中的涌、漏、卡、塌等井下复杂是进行深水油气资源勘探开发的重要障碍,为此国外广泛应用了海洋控压钻井技术,解决了钻遇的窄密度窗口、海洋表层作业问题、消除隔水管进气的影响,以防止钻井事故、保护储层、减少非生产时间、降低作业费用。介绍了井底恒压控压钻井技术、泥浆帽钻井技术、双梯度钻井技术、HSE控压钻井技术4种主要技术方式的特点与应用效果,分析了目前国内发展该技术应用环境尚不成熟与限制条件等问题,指出未来要着重进行海洋控压钻井技术的适应性、装备及工艺方面的研究。     

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。     

西非S深水区块裂缝性碳酸盐岩地层控压钻井技术

西非S区块上部泥岩地层钻井压力窗口窄,下部裂缝性碳酸盐岩地层漏失严重、含硫化氢、地质不确定性高,控压钻井技术是应对这些问题比较成熟的技术,但单项控压钻井技术无法同时解决上述问题。根据环空压力动态控制钻井技术可解决泥岩井壁稳定性问题以及加压泥浆帽钻井技术可解决钻井液严重漏失情况下含硫化氢地层井控问题,提出了一种将两项独立控压钻井技术进行组合应用的新技术。从控压装备共用、技术方案转换、施工关键点决策3个方面进行了研究。实例应用表明,该控压钻井组合技术可有效解决同一井内井壁稳定、漏失、井控等多项复杂问题,相比单项控压钻井技术应用效果更好。该研究对该区块及类似地层后续勘探开发作业具有指导意义。     

隔水管钻井液控压技术及其在深水钻井中的应用前景

隔水管钻井液控压技术是在无隔水管钻井液上返技术基础上发展而来的一种新型控压钻井技术,主要是为了解决深水钻井中遇到的窄密度窗口问题。该项技术主要通过控制隔水管中钻井液液面高度从而达到灵活调控井筒压力,其当量钻井液密度为一条曲线,与安全密度窗口更加匹配。隔水管钻井液控压技术有利于减少窄密度窗口井的套管层次;在检测井涌及漏失所需时间较短,且检测方式不受海洋环境的影响;用于控压固井时可增加固井过程的安全性,提高固井质量;可抵消钻进过程中产生的循环摩阻,增加水平井的水平段长度;也可有效降低钻井液滤失量,提高井眼清洁能力,缩短钻井周期及降低钻井成本。文章详细分析了该技术的优势及在深水钻井中拥有的巨大应用前景,未来必将在深水钻完井作业中发挥更大作用。