海上窄压力窗口控压固井浆柱结构设计方法

针对海上油气井窄压力窗口固井顶替效率低下的技术难题,通过轻钻井液的施加以优化浆柱结构以及施加环空回压的方法实现安全高效固井的目标。考虑停泵压胶塞环空回压值≯5 MPa、冲洗液环空紊流接触时间>10min以及注替结束井筒自压稳3个关键技术要求,合理优化固井浆柱结构,计算控压固井全过程井筒当量循环密度(ECD),使井筒ECD在安全密度窗口内,形成了海上窄压力窗口控压固井浆柱结构设计方法。以乐东10-1气田某高温高压井为例,优化设计了该井的浆柱结构,并模拟计算了控压固井全过程井筒ECD及紊流接触时间。结果表明:轻钻井液用量为14~50 m^(3)且密度在1.822~2.142 g/cm^(3)之间、冲洗液用量>13 m^(3)且密度在2.36~2.45 g/cm^(3)之间、水泥浆密度在2.4~2.51 g/cm^(3)之间,可实现冲洗液紊流接触时间>10 min且满足压稳不漏的固井要求。该设计方法可实现海上窄压力窗口井安全施工和提高固井顶替效率的要求。

深水控压钻井隔水管系统连接作业窗口分析

深水控压钻井(managed pressure drilling,MPD)技术是深水钻井解决钻井液密度窗口较窄问题的重要钻井技术,但目前对于深水MPD隔水管系统连接作业窗口研究较少。基于欧拉-伯努利梁理论,在常规钻井隔水管数学模型的基础上,考虑管内高压及钻井液流速的影响,采用直接刚度矩阵法建立深水MPD隔水管系统理论模型,采用有限元法对理论模型进行离散并采用MATLAB软件开发MPD隔水管数值计算求解器。以南海某1600 m深水井为例,在同样的计算参数下,分别使用本文求解器与ABAQUS软件计算MPD隔水管系统的力学响应,结果表明本文求解器与ABAQUS软件计算结果吻合良好。在此基础上,开展深水MPD隔水管系统连接作业窗口分析,并研究管内高压和钻井液流速对作业窗口的影响。研究结果表明,管内高压对MPD隔水管连接作业窗口影响较大,而钻井液流速对作业窗口影响较小,MPD隔水管连接作业窗口稍大于常规隔水管连接作业窗口,从而可提高深水钻井时效。

实现窄密度窗口安全钻井的控压钻井系统工程

控压钻井是目前世界上最先进的钻井技术之一,能够对井底压力进行实时精确的控制、解决现场遇到的井下复杂钻井问题;理论研究与应用实践均表明,它可以有效解决国内外普遍遇到的窄密度窗口安全钻井难题。为了更好的掌握和运用该技术,从宏观角度将控压钻井看作为一项较复杂的系统工程,既要保证系统内任一组成部分能够正常运转,又要提高系统内各部分之间的协调能力,从而发挥其最大效率。为此,提出了控压钻井系统工程(MPDSE)的概念——控压钻井系统工程就是将系统工程理论应用到控压钻井技术中的一种研究方法,其主要内容是研究系统内部各组成部分的精确设计,系统分析各组成部分之间的相互关系和内部地位,优化处理各组成部分之间的相互制约性,实现系统的最优化;进而运用综合集成法分析了控压钻井系统的研究步骤;最后还对控压钻井系统的基本框架进行了初步设计。结论认为:应以系统工程的方法对控压钻井技术进行研究,并且框架内的任一部分都关乎整个系统能否成功应用。

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。

实现窄密度窗口安全钻井的控压钻井系统工程

本文针对实现窄密度窗口安全钻井的控压钻井系统工程进行探究,先对控压钻井系统工程进行初步介绍,然后再介绍窄密度窗口安全钻井控压钻井系统工程的实施步骤。

窄密度窗口条件下降低循环压降的钻井液技术

循环压降是指钻井过程中在钻井液循环系统中所产生的阻力损失。在泵压一定的条件下,降低循环压降是窄安全密度窗口条件下的重要技术之一。以宾汉流体为例,用理论计算的方法分析了密度、动塑比、润滑性和固相含量等钻井液性能对循环压降的影响规律。计算结果表明:在保证井壁稳定的前提下,降低钻井液密度可有效降低循环压降;一定的工程条件和一定的表观黏度对应着一个临界动塑比,此时的循环压降最小;当动塑比小于临界动塑比时,提高动塑比可以降低循环压降;提高钻井液的润滑性和降低固相含量,也可以降低循环压降。通过室内管内循环压降测试和松科1井(主井)钻井工程实例对上述结论进行了验证。分析结果对窄安全密度窗口条件下的钻井液设计具有重要的指导作用。

窄安全压力窗口地层精细控压下套管技术研究

针对窄安全压力窗口地层下套管存在高漏失风险的问题,以瞬态波动压力为基础,建立了窄安全压力窗口地层下套管过程井筒压力控制模型,进而提出了精细控压下套管方法。利用瞬态波动压力模型进行了下套管过程波动压力敏感性分析,结果表明,套管下放速度越大、套管下入深度越深、钻井液密度越大、环空间隙越小,下套管引起的井底波动压力越大。精细控压下套管实例应用表明,该方法既能保证套管下放速度,又能有效避免窄安全压力窗口地层下套管漏失的发生。此外,通过实例对比精细控压下套管与常规下套管发现,套管下放到井底附近,采用常规方法下套管时套管下放最大速度调节范围非常窄,很难将井筒压力维持在安全压力窗口内。

海洋精细控压钻井技术现状及应用

随着勘探技术的进步,不断向深部地层钻进,溢漏同存、窄压力窗口、异常高压等问题突出,往往会发生喷漏卡塌等复杂情况,这些已成为安全高效钻探面临和急需解决的难题。针对上述突出问题,考虑国内海洋钻井相比陆上钻井在地质特征、井身结构、作业模式等方面的差异,以陆上精细控压装备结构及工艺原理为基础,攻关形成了适合海洋作业的小型化、模块化、高效化精细控压装备及配套工艺,尤其在RCD系统结构、精细控压节流管汇结构、自动节流管汇回压补偿工艺等方面作出较大的优化升级,目前海洋化的精细控压钻井技术在加大推广应用,成为解决裂缝性储层、浅部大井眼钻进中的喷漏难题的有效手段之一。现场应用表明,精细控压钻井技术不仅有利于保障钻完井井控安全、减少井下复杂,而且可以大幅度降低钻井作业成本,在高压、裂缝发育、易漏失的储层钻井中具有广泛的应用前景,有助于提高勘探开发效益。

东秋X井高压气层窄密度窗口固井技术

东秋X井是部署在塔里木盆地库车坳陷秋里塔格构造带上的一口预探井,五开采用Φ215.9 mm钻头、密度为2.17 g/cm^(3)钻井液钻至井深6130 m中途完钻,钻进期间发生多次漏失且裸眼段有多套油气显示,压稳防漏矛盾突出,安全密度窗口仅为0.06 g/cm^(3),固井过程中极易出现恶性漏失,甚至还会发生由漏转喷等复杂。通过采用精细控压固井技术强化井筒压力控制,使用韧性自愈合水泥浆保障井筒长期完整性,配套带顶封尾管悬挂器辅助密封等技术措施,顺利完成东秋X井固井施工,经CBL/VDL测井解释固井质量合格率为94.3%,六开降钻井液密度后钻进及完井正常,未见环空带压等异常情况。该技术解决了窄密度窗口高压气井溢漏同存的难题,并可保障封固井段的初次固井质量和长期密封完整性,可为窄窗口高压气井、复杂井的固井技术提供参考。

精细控压钻井技术及装备研究进展

精细控压钻井技术可使复杂地层普遍存在的井涌、漏失、坍塌、卡钻等井下复杂,特别是“溢漏同存”的窄密度窗口钻井难题得到有效解决,并提高复杂地层钻井成功率,实现安全、高效、快速钻井作业。实践证明,精细控压钻井技术越来越多地体现出常规钻井技术无法比拟的技术优势。文章介绍了精细控压钻井技术及装备的发展过程,重点介绍了笔者研究团队研发的控压钻井工况模拟装置及评价方法、精细控压钻井成套装备、集“钻、录、测”于一体的控压钻井方法以及欠平衡精细控压钻井工艺技术等核心技术,分析了精细控压钻井技术现场应用效果与适用性,提出了下步发展方向。精细控压钻井技术作为一项先进钻井技术,将是未来闭环钻井技术发展的重要基础。

窄压力窗口井段精细控压压力平衡法固井设计方法与应用

四川盆地复杂深井、超深井钻进受套管层序的限制,同一裸眼井段通常钻遇多个压力系统,纵向地层出现窄安全密度窗口,虽然钻井常采用控压钻井(MPD)技术保证了安全有效钻进,但也给下部小间隙尾管固井带来了巨大的挑战,因而开展既能满足四川盆地小间隙尾管固井质量又能保证窄度安全密度窗口地层固井安全的固井工艺技术研究具有重要的现实意义。为此,在借鉴控压钻井成功应用的基础上,提出了精细控压平衡压力法固井技术:在注水泥设计时将环空流体静液柱压力设计为欠平衡(略低于地层孔隙压力),然后利用精细控压钻井装置MPD在井口节流产生回压或施加井口补偿压力,使注水泥过程通过井口压力和流体在环空的流动摩阻达到平衡孔隙压力,注水泥结束后环空继续施加一定的补偿压力,防止静压不足与水泥浆失重造成候凝期间环空窜流。四川盆地某探井(超深井)应用该技术后,全井段固井水泥胶结合格率为97%,胶结质量优的井段为76%。结论认为,该技术无需增加其他设备,仅借助控压钻井的设备就能实现高顶替效率下的固井施工安全和固井质量提升。

深水钻井井筒压力预测与控制方法研究进展

深水油气资源储量丰富,勘探开发前景十分广阔。井筒压力预测与精准控制对于提高深水油气钻井成功率及施工效率至关重要。为了避免钻井过程中喷、漏、卡、塌等井下复杂情况的发生,其关键点是对井筒压力进行精确预测,进一步采取有效的压力控制措施。以井筒压力预测模型为前提、压力控制为主线,系统阐述了深水油气钻采的单相流、多相流井筒压力预测模型以及单梯度、双梯度、多梯度控压钻井方法基础研究的新进展。结合目前井筒压力预测与控制方法的研究现状,提出了控压钻井技术的重点攻关方向,如酸性气体气侵后井筒流动规律、多梯度控压钻井新方法与配套装备、智能化钻井与井控系统等。该研究成果可以为控压钻井的理论发展与工艺设计提供一定的参考。通过对比研究国内外海洋控压钻井技术的特点、核心装备、工作原理及适应性等,明确不同控压钻井技术的优势与不足之处,综合考虑中国深水区域的地质结构、施工环境与经济效益,对控压钻井技术的发展提出相关建议。

精细控压钻井在土库曼复兴气田中的应用与分析

土库曼复兴气田的卡洛夫-牛津阶地层压力极其敏感,地下裂缝、孔隙发育,钻井过程溢漏严重,且H_(2)S含量高,井控风险高,钻井难度大,通常难以钻达到设计钻井深。针对这一技术难题,土库曼引进精细控压钻井技术,通过实时监测钻井溢漏参数,优化调整钻井液密度与井口回压等技术措施,全过程维持对井底压力的精确平稳控制。精细控压成功助力3口续钻井以高质量、高效率完成作业,并创下该区块钻井液密度最低的记录,密度为1.28 g/cm^(3),平均单井漏失量减少87%,复杂处理耗时降低94%,平均机械钻速提升171%,并以最短钻井周期16.06天,实现产层一趟钻目标。此次应用,为土库曼裂缝性油藏的开发提供了技术借鉴与实践经验。

控压钻井关键技术研究与应用

控压钻井技术在现代石油工程中具有非常重要的作用,主要包括井底压力控制技术、井筒压力监测技术、钻井液性能优化技术和钻井参数优化技术等四方面。控压钻井技术在不同地质条件、钻井深度和钻井环境中的应用效果显著,通过有效控制井底压力和监测井筒压力,可以提高钻井效率和安全性。优化钻井液性能和钻井参数可以降低钻井成本并减少环境污染。因此,控压钻井技术对于提高钻井效率、保障安全和保护环境具有重要意义。

精细控压钻井技术在南海高温高压井的应用

控压钻井技术是采用自动适应钻井工序,来精确控制作用在井筒的环空压力的一种钻井技术,针对高温高压井窄压力窗口难题,控压钻井技术是一种有效的控制手段。结合控压钻井技术特点,重点介绍控压钻井技术在该井的应用过程及取得的良好效果,为南海类似井提供了可借鉴的经验,在片区中具有推广意义。

四川盆地窄密度窗口超深井控压固井工艺

四川盆地地质构造复杂,以川西地区为例,井深7000 m以上,安全密度窗口仅0.05~0.08 g/cm^3,固井漏失风险高,通常被迫反挤水泥浆补救,固井质量段长合格率仅39.6%。基于此,开展控压固井工艺研究,以川西地区为例,分析了井筒工作液密度、钻井液流变性、顶替排量、环空控压值对固井防漏和顶替效率的影响。研究表明,控压固井前钻井液等井筒工作液密度下调范围宜在0.05~0.08 g/cm^3;钻井液动切力宜低于6 Pa;固井顶替排量应不低于22 L/s,即环空返速为0.9 m/s,同时顶替后期应根据薄弱层位压力当量密度,采取变排量顶替技术;采用控压下套管工艺和分段憋压候凝技术解决常规下套管工艺和候凝工艺的不足。控压固井技术在四川盆地窄密度窗口超深井应用26井次,创造了多项应用指标记录,最大井深7793 m,最小密度窗口0.05 g/cm^3,一次上返率为100%,固井合格率为100%,复杂易漏失井固井质量段长优质率由21.45%提高到44.58%,较好地解决了固井漏失低返问题。

精细控压技术处理达13井区水平井窄密度窗口复杂

为解决达13井区水平段密度窗口窄甚至溢漏同层造成的常规钻井工艺无法正常实施问题,运用精细控压技术精确刻画密度窗口,并采用微漏失检测技术,降低处理复杂时间,减少了油基泥浆漏失量,顺利完成控压条件下的提下钻、下套管、固井过程。

控制压力钻井技术与微流量控制钻井技术的对比

深井、复杂井目前主要面对的钻井难题是如何在窄钻井液密度窗口中安全钻进,而控制压力钻井技术则可以解决上述难题。控制压力钻井主要包含控压钻井(Managed Pressure Drilling,缩写为MPD)技术与微流量控制(Mi-cro-Flux Control,缩写为MFC)钻井技术。为促进国内引进、吸收、应用以上新技术,从钻井技术原理和钻井设备及特点这两个方面,将MPD与MFC进行了详细对比。结论认为:①MPD可以精确控制井底压力,实现平衡或近平衡钻井,设计的钻井液密度低于常规钻井液密度,当循环钻进时需要通过液柱压力与循环压耗来平衡地层压力,当停止循环时井底压力则为液柱压力与回压之和,需要回压来弥补循环压耗以达到平衡状态;②MFC是在MPD基础上研制出来的一种新钻井技术,它不仅满足了MPD技术的核心功能,而且还拥有了自己独特的技术特点——微流量(微进口流量和微出口流量)控制,能探测到早期的侵入与漏失,更精确地预见和控制有关事故的发生;③与MPD相比,MFC能探测到更小的井内总体流量的波动范围;④国内有必要尽快引进和吸收以上先进技术,用以提高钻井技术水平和解决窄钻井液密度窗口安全钻进问题。

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。对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。

浅谈窄密度窗口精细控压固井在SH2井的应用

四川盆地气井多为深井超深井,地质结构复杂,油气显示活跃,时常遇到喷漏同存的情况,形成窄密度窗口,为钻进带来困难。应用欠平衡钻井技术很好的解决了这项问题。同样的,密度窗口窄的问题也会给固井工作带来麻烦,若地层漏失则会给固井工作带来极大的麻烦,尤其是在尾管固井的时候,井眼小,就会面临更大的挑战,那么可不可以把钻井的方式引用到固井中来,应用精细控压进行欠平衡固井,通过精细控压设备来提供补偿压力,有效的避免水泥浆顶替过程中井漏的发生,提高固井质量呢?SH2井裸眼段3500m-6880m钻遇油气水显示12个,为固井工作带来巨大困难,应用196.85mm尾管悬挂精细控压技术固井,合格率达到93.6%,达到固井要求。