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.     

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.     

欠平衡井底压力采集系统的研制与应用

在欠平衡钻井、空气或泡沫钻井中,当钻井液含有多相流时会出现井底压力不清楚、地层压力预测误差较大、欠平衡井底负压值控制不准确等问题。通过在三开欠平衡井段的现场试验,实测出钻井过程中在井底存在多相流时的井底压力,发现理论计算误差在10%左右,在有气侵的情况下误差高达13%,为此,提出一种利用实测井底压力准确计算地层压力的新方法,完井实测地层压力证明了该理论计算的准确性。它能准确计算出井底负压值以及环空钻井液平均密度的大小,合理确定后续欠平衡钻井的钻井液密度,从而发展和完善了欠平衡钻井井底压力控制技术,实现了欠平衡钻井数据采集分析的定量化、标准化和自动化。     

欠平衡钻井井底压力控制技术

在欠平衡钻井过程中,井底压力控制技术是其关键技术之一,为准确掌握井底压力的大小,提高井底负压控制精度,开展了3项关键技术研究。首先利用在钻井过程中随钻测量起钻后地面回放的方法,自行研制开发出能够抗180℃高温、具有抗震功能的测量仪器;其次,在原有模型基础上,利用实测数据进行分析,考虑固相和多相流加速度压降的影响,研制开发了流钻欠平衡钻井环空多相流井底压力的计算模型,并推导出机械钻速影响井底压力增量的计算公式;最后,为验证模型精度,开发了钻井监测与分析计算软件,软件计算结果与实测数据对比,误差小于3%。研究表明,3项技术可提高井底压力计算和控制精度,为欠平衡钻井设计计算与精确控制提供了理论依据和实用数据。     

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。     

欠平衡钻井需要控制井底压力

描述欠平衡钻井时井筒内的动态环境。在欠平衡钻井过程中，影响井底压力的主要因素包括：非线性两相流系统、钻柱连接、钻井和起下钻操作、液柱的不均一性、设备故障、最初瞬时产液量。讨论钻杆连接、环空注气、起下钻、随钻测斜、设备故障、地层压力下降等方面对井底压力的影响。     

井底压力采集技术修正欠平衡钻井软件设计偏差

欠平衡钻井技术的核心是合理欠压差的确定,并在钻井过程中将欠压值始终控制在设计范围内。目前,欠平衡钻井技术迅速普及,但是有非常多的欠平衡钻井没有达到欠平衡钻井状态,某些参数的微小变化常常造成欠平衡钻井状态的消失 欠平衡钻井设计软件模拟井下条件所计算出的参数与现场实际有误差,然而就是这微小的误差就可导致井底失去欠平衡状态。随着欠平衡钻井数据采集技术的研发,地面得到了实时井底压力数据,利用这些真实的数据修正软件设计偏差,从而完善欠平衡钻井设计,使之在欠平衡钻井中发挥更大的作用。     

双壁钻杆钻井井底压力的计算方法

对双壁钻杆低压钻井过程中双壁钻杆的最大下入深度和井底压力的计算方法进行了研究,使用马古3井的有关数据进行了实例计算。结果表明,双壁钻杆的最大下入深度与地面注气增压设备的出口压力、泥浆泵的泵压、地面管汇、钻杆内外压耗以及钻头水力参数等因素有关,使用双壁钻杆钻井可有效地降低井底压力,是一种较有应用前景的低压钻井工作方式。     

排水采气井井底压力测试计算方法研究与应用——油套环空计算井底压力的方法及现场应用(之三)

借鉴目前国内外多种计算抽油井井底压力的方法来获取排水采气工艺井井底流压。由于能够应用自己研制的仪器较准确地获得拟液面深度 ,那么油套环空中拟气柱所产生的压力和混气液柱所产生压力可以得到 ,若加上直接从井口读取的套压 ,就能得到井底流压。这里主要讨论各种方法计算拟气柱所产生的压力和混气液柱所产生压力的精度 ,并对测试计算结果与实测结果进行比较     

确保井底压力的DAPC系统

随着对油井的反复开采，地层压力和破裂压力梯度的差值逐渐变小；同时，人们越来越关注过量开采对生产量和工业储量造成的不可弥补的消极影响，这就要求我们研究一种超越传统钻井方法、保持恒定井底压力的新技术。国际海洋钻井勘探与生产开发公司已经开发出一种行之有效的解决方法：用一个实时运转的水利模型连接一个自动节流控制系统来使井底压力保持在一个相对恒定的值。该技术还应能够持续减少井涌的发生。     

欠平衡钻井避免储层应力敏感损害的井底压力设计方法

对于应力敏感性较强的储层,井底压力设计值的下限应以避免储层应力敏感损害为基准.对储层井周应力进行弹性分析,在应力敏感损害机理的基础上,引入岩石破坏程度(破坏比),通过岩心渗透率测试,建立渗透率与破坏比的数学回归模型,依据实践经验和试验数据确定岩石临界破坏比,结合井周应力模型,得出欠平衡钻井避免储层应力损害的井底压力下限.通过对呼3井储层模拟计算,充分证实欠平衡钻井避免应力敏感损害的极限井底压力设计方法的科学性.     

自喷井井底流动压力上升的测试资料解释

自喷井流压上升的测试资料解释方法与软件在国内外是空白，针对这一情况，建立了变表皮系数、变形双孔介质、高速非达西渗流的数学模型与数值模型，并研制了解释评价软件，它可解释其它试井分析软件不能解释的自喷井流动期井底压力上升的测试资料，且能得到随时间变化的表皮系数及气井的真实绝对无阻流量。应用表明，所介绍的方法不仅具有可行性，且解释结果也比较符合实际。     

井底压力的计算方法

在理论研究的基础上，根据不同油田的实际资料，给出了确定油井合理井底压力界限的经验公式。若已知地层压力和饱和压力，便可计算出油井或油田的最低允许流动压力。该方法简便实用，且得到的最低允许流动压力数值可作为油田配立和油田规划设计的重要依据。     

数值模拟法研究压力敏感地层井底压力响应特征

建立了考虑压力敏感地层测试数学模型与数值模型,模拟和分析了不同压力敏感程度地层测试井底压力响应特征。对于开井流动期而言,在产量相同的条件下,压力敏感系数愈大,井底流动压力愈小。对于关井恢复期而言,压力敏感地层的井底压力响应具有地层渗透率逐渐变好或地层厚度逐渐变厚的井底压力响应特征,压力敏感系数愈大,双对数图上开口就大。