控制压力钻井技术应用研究

控制压力钻井(MPD)是已在国外得到应用的一种先进钻井技术,该技术能够解决复杂地层钻井中出现的复杂问题,提高钻井效率,降低钻井成本。介绍了MPD钻井技术的目标、优点和实现方法,加深了对MPD技术的特征及相关概念的理解,为研究和发展这一技术提供了理论基础。介绍了MPD技术的多种应用形式及其适用条件,为一口井设计与实施MPD技术的应用提供了可筛选的方案。MPD技术的应用需要配套的设备、监控系统和水力学程序相互配合才能完成,其中,配套的设备是应用MPD技术的首要条件。对MPD技术的相关设备进行了介绍,为MPD技术的应用提供了装备基础。

控制压力钻井用节流阀的研制

随着控制压力钻井技术不断推广,对控制压力钻井用节流阀的性能要求越来越高。文中分析了控制压力钻井用节流阀的国内外研究现状,指出了常规节流阀应用于控制压力钻井存在的问题,提出了一种新型的控制压力钻井用节流阀,并对新型节流阀进行了流体特性分析,得到了新型节流阀的流场分布和流量系数曲线。通过对比分析,指出了节流阀的发展方向以及新型控制压力钻井用节流阀的广阔应用前景。

国外控制压力钻井工艺技术

控制压力钻井(Managed pressure drilling)是一项先进钻井工艺,通过对井底压力的有效控制,可以解决孔隙压力和破裂压力窗口较窄地层钻进中的诸多钻井复杂情况。文章主要介绍了控制压力钻井定义、与欠平衡钻井的区别、不同控制压力钻井工艺,包括井底压力恒定的控压钻井、带压泥浆帽控压钻井和双梯度控压钻井以及国外该项技术的应用实例。

JZ25-1S油田水平井控制压力钻井技术

JZ25-1S油田水平井在钻进过程中,随着水平段长度增长会发生井漏问题,为此应用了控制压力钻井技术,控制井底循环压力低于地层漏失压力来解决该问题。首先根据地层漏失压力、井底循环压力和单位井段环空压力损失,计算井斜角90°时的安全钻进水平段长度,如果该水平段长度不符合开发要求,则再根据油气层厚度、油水界面、产层以上井段循环压力以及单位井段环空压力损失,计算安全钻进的最大井段长度和最大井斜角。JZ25-1S油田JZ25-1S-A17井水平段井斜角为90°时,安全钻进水平段长度只有965.00m,通过计算得知,如果产层井段井斜角不大于86.67°便可以增加产层段长度,从而提高单井产量。实钻表明,该井控制产层井段井斜角不大于86.67°,使产层井段长度达到1 068.00m,且未出现井漏。表明该方法能有效解决JZ25-1S油田水平井段钻进过程中,随水平段增长发生漏失的问题。

YD油田Y26ST井控制压力钻井技术

YD油田Y26井在钻进Kazhdumi组地层时有大量沥青和硫化氢侵入,造成井涌与井漏并存的井下复杂情况,采取多种方法处理未见效果,被迫临时弃井。Y26ST井为Y26井的侧钻井眼,基于原井眼沥青侵处理过程中获得的经验与教训,针对侧钻要求,开展了控制压力钻井技术适应性评价和控制压力钻井风险分析,并形成了Y26ST井控制压力钻井技术方案。侧钻过程中,根据实际情况,依次采用了井底恒压和加压泥浆帽2种控制压力钻井方法,有效控制了井筒内的压力分布,降低了沥青侵、油气侵和井漏等井下复杂情况对钻井工程的危害。Y26ST井顺利钻穿Kazhdumi组湿沥青层段,成功下入尾管并固井。控制压力钻井技术在Y26ST井的成功应用,为活跃沥青层长裸眼安全钻进提供了新的技术手段。

可循环泡沫控制压力钻井技术在长庆气探井的研究与应用

长庆属于典型的特低渗透油气藏,其本身具有地层压力低、渗透率低的特点,应用比较成熟的、传统的钻(完)井技术造成储层伤害很大。针对长庆低渗透油气田的特点,提出并引入可循环泡沫控制压力钻井技术,将控制压力钻井技术与可循环泡沫钻井技术有机地结合,通过现场几口井的成功实践,证实了可以实现储层保护、及时发现气层、油气资源低成本开发以及降低井漏风险多项目标,从而提高钻井效率,提高长庆低渗透油气田的综合效益。

欠平衡作业和控制压力钻井作业方式的分类与选择

随着欠平衡作业和控制压力钻井应用的不断推广,为了更好的对这两项技术进行控制和管理,国际钻井承包商协会下属的UBO/MPD委员会对这两种技术按照风险等级、作业类别和流体系统进行了分类,共分为6级、3类、5种。首先介绍了这种分类体系,然后分别对欠平衡作业和控制压力钻井这两类作业方式的作业目的、流体类型选择、优缺点以及适用范围进行了分析评价。以期通过以上论述,为在具体施工作业中选择合适的钻井方式提供依据。

控制压力钻井在沙特气田的应用

控制压力钻井(Managed Pressure Drilling)在国际上得到了广泛的应用,其原理是通过控制井口回压控制井底压力,从而达到整体控制钻井过程的目的。这种钻井工艺可以解决复杂地质问题造成的影响,避免发生井涌与井漏,尤其对钻井液密度窗口小的地层优势更为突出。介绍了控制压力钻井的一种——恒定井底压力钻井的原理、优点、主要设备。在沙特气田的现场应用表明,恒定井底压力钻井技术可以保持当量循环密度在动态和静态时恒定,缩短了作业时间,减少了对储层的损害。

控制压力钻井技术在衡6井的应用

控制压力钻井(MPD)能够解决复杂地层窄压力窗口钻井复杂问题。总结了华北油田衡6井潜山地层钻井的主要难点,分析了现场井下情况,从压力控制和防止井漏等方面进行了控制压力钻井方案设计与参数优选,介绍了MPD钻井设备及施工流程。通过优化水力学参数、优选钻井液密度、及时根据现场井下情况修正钻井施工方案、选择合理的井口控制压力值等方法安全顺利完成了钻井施工任务,做到了不喷不漏,提高了钻井速度、钻井效率和效益。MPD技术对应对复杂地质条件钻井提供了一种新的钻井技术,在同类井的钻井施工作业中有重要的借鉴作用。

控制压力钻井设备概述

控制压力钻井工艺有着多种应用形式,包括井底压力恒定控压钻井、带压泥浆帽控压钻井和双梯度钻井等,每一种具体工艺的实施都需要借助专用工具和设备。文章介绍了控制压力钻井所采用的几种设备与工具,包括旋转控制装置、带压密闭循环系统装备、动态环空压力控制系统(DAPC)装备、连续循环系统(CCS)装置、当量循环密度降低工具(ECDRT)等。控制压力钻井有多种不同工艺,但对于某种特殊钻井环境,具体哪一种工艺更加合适还应专门进行研究后再选择配套合适的控制压力钻井设备。

控制压力钻井气体溢流处理方法分析与改进

控制压力钻井(MPD)发生气体溢流后,如果处理不当有可能会造成进一步的溢流或者井漏,甚至会发展成为井喷。为解决以上问题,分析了控制压力钻井过程中影响井底压力稳定和井控安全的主要因素,给出了控制压力钻井最大允许气体溢流量的计算公式,并提出了一种控制压力钻井补液、排气新方法。通过数值模拟以及全尺寸井筒实验,证明了补液排气新方法的可行性,完善了控制压力钻井气体溢流的处理方法。

控制压力钻井技术在Auger平台侧钻井中的成功应用

壳牌开发生产公司在墨西哥湾深水区Auger平台利用控制压力钻井(MPD)技术继续进行小井眼侧钻。运用动态环空压力控制(DAPC)系统成功钻出4个分支井眼,未出现环空漏失与井眼不稳定情况。MPD技术提高了钻井操作效率,可钻至之前无法钻达的目标储层。由于亏空引起破裂压力梯度减小,一些层段的钻进已不可能,但是运用MPD技术可以钻进这些地层且没有发生卡套管事故。最新的MPD井身设计通过减小静态泥浆密度至孔隙压力之下来控制钻井边界。在随后开展的MPD井的实施中井底压力偏差减小,目标地层压力窗口偏差为零。本文介绍了井设计和控制压力钻井设计,着重描述了4个MPD侧钻工程的工程改进和作业效果。

井底恒压控制压力钻井技术

近年来控制压力钻井(MPD)由于能有效降低井下复杂、事故情况的发生,减少非生产时间,非常适合复杂地层的钻进,在国内外油田开发复杂地层钻井施工中得到了飞速发展。目前井底恒压控制压力钻井(CBHPMPD)是最常用的一种控制压力钻井方式,大约占总工作量的80%以上。本文首先对井底恒压控制压力钻井的适用范围、优点和关键技术进行了分析,然后详细分析了目前的解决方案和技术现状,包括回压泵加节流管汇控制法、连续循环系统(CCS)控制法、连续循环阀(CCV)控制法、注气稳压方式以及目前国内外最先进的全自动智能控制压力钻井系统,并对该项技术今后的发展提出了建议。

控制压力钻井技术的应用与研究

当下,油气资源正在以急剧的速度减少,如何进行高效的油气开采成为人们研究的热点课题。控压钻井技术在油气开采中具有广阔的应用空间,它能够降低泥浆漏失、提高钻井时效以及提高水平段的延伸能力。但是当下我国在这项技术的应用上还处于初级阶段。本文对控制压力钻井技术进行了阐述,对其在现场的应用进行了研究。

使用降低当量循环密度工具实现控制压力钻井

降低当量循环密度工具(ECDRT)可以解决由于摩阻损失引起的环空流体压力的增加,还可以通过降低流体静压头总和解决岩屑载荷问题。该工具在钻井方面有广泛的应用,包括深水区域狭窄的孔隙/破裂压力范围和对套管安装深度的影响;不稳定井眼;压力衰竭油气藏和延伸井。ECDRT样机最近在美国陆地基准站进行了测试。现场试验的目的是:①确定当量循环密度降低程度;②确立现场条件下的可靠性;③评定ECDRT的操作程序。钻222.25mm井眼,将ECDRT下入到244.48mm套管内,在1371.6m深度进行完井作业。地面和井底测试提供连续的实时显示,监测工具性能。现场试验证明ECDRT可以控制井底压力。该工具可减少10.2MPa的井底压力,等效于在1371.6m处减少了大约0.1g/cm3的当量循环密度。使用该工具没有降低钻井性能。整个钻井作业过程中返回的钻井泥浆和井眼清洁程度正常。该工具在处理30.48m/h钻速时产生的岩屑没有任何问题。井后分析表明,在确保工具寿命和性能稳定性方面,设计仍存在一些问题。但是已经证明在实际钻进条件下该工具可以控制环空压力。

控制压力钻井技术在渤海油田的应用

渤海油田储层多为破碎盘状分布,随着油田开发进入中后期,因多年的注水开发生产,造成了局部地层压力异常,形成了无规律、压力窗口混乱的超、欠压共存的复杂井筒压力系统,使得区域油田进行调整井施工过程中频繁交替发生井漏、溢流,甚至漏、涌同存的情况,控制压力钻井技术应用可以有效解决这一技术难题。本文将根据控压钻井技术应用特点、原理,对其在海洋油田钻井实践方面的问题及其发展方向进行阐述,论述其在海洋油田应用的前景及必要性。

控压钻井自动节流管汇压力调节特性研究

现代控压钻井作业中,依靠自动节流管汇施加和控制井口回压,从而间接控制井底压力。但由于阀门的压力调节特性与阀门开度存在较大的非线性,常规节流管汇很难通过单个节流阀实现全开度范围内的精确调节。为了提高控制精度,利用节流阀工作的3个状态,建立了压力调节特性与流量调节特性的对应关系,进而建立了节流管汇的压力调节特性模型,并对压力调节精度及流量对压力调节特性的影响进行了分析。研究分析表明,现有节流阀压力调节特性呈现一定非线性;通过优化阀芯可以增大节流阀的有效工作区间,但不能完全消除超调区间;钻井液排量对节流阀的压力调节特性影响较大,设计节流管汇时应考虑排量问题。

控制压力钻井技术在KVITEBJΦRN油田高温高压井中的应用

KVITEBJΦRN油田是高温高压凝析气田,油层位于中侏罗纪BRENT组和下侏罗纪的砂岩中,经过几年的开采,地层压力亏空严重,造成井下情况复杂,无法进行钻井作业。为此,采用了以控制压力钻井为主的多项综合技术,较好地解决了井下钻井压力窗口窄小的难题。控制压力钻井是利用较低的钻井液密度和地面控制回压装置来调整井下压力的一项技术,能精确地控制井底压力接近或稍大于最大地层孔隙压力。同时采用支持该技术的其他配套技术:钻井液技术、不间断循环技术等,以适应高温高压环境,为钻井作业创造了一个安全的环境。该技术成功应用于KVITEBJΦRN油田的后续2口井。

压力控制钻井技术在N8井的应用

针对渤海BZ28-1油田前期开发在潜山地层钻进过程发生过井漏的情况,川庆钻探工程公司钻采工艺技术研究院欠平衡钻井技术服务公司与中海油渤海公司钻井部,在开发兼评价井BZ28-1-N8井的目的层位奥陶系地层首次在152.4mm井眼成功实施了欠平衡压力控制钻井,解决了在潜山构造奥陶系钻进过程中的钻井液漏失问题,同时及时、准确地发现和保护了油气层,取得了良好的效果。

控压钻井分级智能控制系统设计与室内试验

自动控制系统是控压钻井的核心技术,是控压钻井作业成功的关键。在控压钻井自动控制系统中引入了分级递阶智能控制的概念,将控制系统分为反馈控制、预测和监测控制和多目标优化控制3个层次,建立了分级智能控制的概念设计,并论证了多级控制策略的可靠性和工作特点;同时在参数预测与监测控制中引入了模型预测控制算法(MPC),结合实时数据测量、流动模型和控制回路的系统分析,提出了一种持续对井眼流动模型和钻井力学模型进行数据更新的方法,并给出了控压钻井井底压力实时模型预测控制的方法和流程。