壓力控制鉆井簡介

1、壓力控制鉆井技術(shù)壓力控制鉆井技術(shù)中海油服鉆井事業(yè)部中海油服鉆井事業(yè)部2匯報內(nèi)容匯報內(nèi)容 壓力控制鉆井技術(shù)簡介壓力控制鉆井技術(shù)簡介 壓力控制鉆井工藝壓力控制鉆井工藝 壓力控制鉆井裝備壓力控制鉆井裝備 油服技術(shù)發(fā)展過程油服技術(shù)發(fā)展過程3一、壓力控制鉆井技術(shù)簡介一、壓力控制鉆井技術(shù)簡介4一、壓力控制鉆井技術(shù)簡介一、壓力控制鉆井技術(shù)簡介欠平衡鉆井欠平衡鉆井 (UnderBalanced Drilling-UBD) 是指在鉆井過程中鉆井液的是指在鉆井過程中鉆井液的循環(huán)壓力（包括液柱壓力和循循環(huán)壓力（包括液柱壓力和循環(huán)回壓）低于地層的孔隙壓力，環(huán)回壓）低于地層的孔隙壓力，允許產(chǎn)層流體流入井眼，并將允許產(chǎn)層

2、流體流入井眼，并將其循環(huán)到地面，在地面進(jìn)行有其循環(huán)到地面，在地面進(jìn)行有效控制的鉆井方式。效控制的鉆井方式。常常規(guī)規(guī)鉆鉆井井欠欠平平衡衡鉆鉆井井5一、壓力控制鉆井技術(shù)簡介一、壓力控制鉆井技術(shù)簡介 欠平衡鉆井技術(shù)可以減少鉆井中對地層的污染，發(fā)現(xiàn)欠平衡鉆井技術(shù)可以減少鉆井中對地層的污染，發(fā)現(xiàn)隱蔽儲層并正確評價儲層，提高勘探的準(zhǔn)確性和成功率。隱蔽儲層并正確評價儲層，提高勘探的準(zhǔn)確性和成功率。自自1980s以來，陸地油田很多區(qū)塊和油田使用了欠平衡以來，陸地油田很多區(qū)塊和油田使用了欠平衡鉆井技術(shù)并取得良好效果，目前預(yù)計有鉆井技術(shù)并取得良好效果，目前預(yù)計有30的井采用該的井采用該技術(shù)完成。技術(shù)完成。 但由于

3、受作業(yè)空間、安全環(huán)保等因素的限制，欠平衡但由于受作業(yè)空間、安全環(huán)保等因素的限制，欠平衡技術(shù)不適用于海上作業(yè)，在整個世界范圍內(nèi)海上欠平衡技術(shù)不適用于海上作業(yè)，在整個世界范圍內(nèi)海上欠平衡應(yīng)用較少。應(yīng)用較少。6一、壓力控制鉆井技術(shù)簡介一、壓力控制鉆井技術(shù)簡介 壓力控制鉆井使用科學(xué)的方法和技壓力控制鉆井使用科學(xué)的方法和技術(shù)來嚴(yán)密監(jiān)測和控制井底壓力，并術(shù)來嚴(yán)密監(jiān)測和控制井底壓力，并根據(jù)地層情況、鉆探目的和工程實根據(jù)地層情況、鉆探目的和工程實際問題將動態(tài)井底壓力控制在預(yù)定際問題將動態(tài)井底壓力控制在預(yù)定的壓力窗口內(nèi)。的壓力窗口內(nèi)。 壓力控制鉆井壓力控制鉆井(Managed Pressure Drilling

4、- MPD) 技術(shù)從欠平衡鉆井中衍生出來的新技術(shù)，是一種采用欠技術(shù)從欠平衡鉆井中衍生出來的新技術(shù)，是一種采用欠平衡鉆井設(shè)備及先進(jìn)壓力控制方法進(jìn)行鉆進(jìn)的技術(shù)。平衡鉆井設(shè)備及先進(jìn)壓力控制方法進(jìn)行鉆進(jìn)的技術(shù)。 壓力控制鉆井壓力控制鉆井 MPD7一、壓力控制鉆井技術(shù)簡介一、壓力控制鉆井技術(shù)簡介1) 常規(guī)鉆井中靜止時井內(nèi)壓力關(guān)系常規(guī)鉆井中靜止時井內(nèi)壓力關(guān)系 Pm=Pp+P式中：式中：Pm-鉆井液靜液柱壓力，鉆井液靜液柱壓力，MPa; Pp-地層壓力，地層壓力，MPa; P-附加壓力，一般取附加壓力，一般取1.53.5MPa2) 常規(guī)鉆井中鉆進(jìn)時井內(nèi)壓力關(guān)系常規(guī)鉆井中鉆進(jìn)時井內(nèi)壓力關(guān)系 Pm+Pc=Pp+

5、P式中：式中：Pc-環(huán)空循環(huán)壓耗，環(huán)空循環(huán)壓耗，MPa。3) 控流欠平衡鉆進(jìn)時井內(nèi)壓力關(guān)系控流欠平衡鉆進(jìn)時井內(nèi)壓力關(guān)系 Pm+Pc+Pm+Pa=Pp式中：式中：Pa-井口回壓（套壓），井口回壓（套壓），MPa。8一、壓力控制鉆井技術(shù)簡介一、壓力控制鉆井技術(shù)簡介UBDMPD井底壓力狀態(tài)井底壓力狀態(tài)負(fù)壓負(fù)壓近平衡近平衡壓力波動幅度壓力波動幅度大大非常小非常小壓力控制精度壓力控制精度低低高高對地層的要求對地層的要求嚴(yán)格嚴(yán)格相對寬松相對寬松地層產(chǎn)出物地層產(chǎn)出物量大量大量小量小設(shè)備配置設(shè)備配置龐大龐大改動少改動少井筒安全性井筒安全性較高較高非常高非常高對平臺安全影響對平臺安全影響影響較大影響較大提高安全

6、性提高安全性UBD vs. MPD9一、壓力控制鉆井技術(shù)簡介一、壓力控制鉆井技術(shù)簡介 壓力控制鉆井技術(shù)鉆出的井眼更壓力控制鉆井技術(shù)鉆出的井眼更能如實地反映井下原始地層特性，能如實地反映井下原始地層特性，減少發(fā)生井眼失穩(wěn)的幾率，為正確減少發(fā)生井眼失穩(wěn)的幾率，為正確評價儲層、制定更合理的勘探開發(fā)評價儲層、制定更合理的勘探開發(fā)制度提供依據(jù)；該技術(shù)還彌補(bǔ)了欠制度提供依據(jù)；該技術(shù)還彌補(bǔ)了欠平衡鉆井地層流體產(chǎn)出過多，海上平衡鉆井地層流體產(chǎn)出過多，海上處置困難等不足。因而，壓力控制處置困難等不足。因而，壓力控制鉆井技術(shù)是解決海上勘探、開發(fā)難鉆井技術(shù)是解決海上勘探、開發(fā)難題的有效手段。題的有效手段。 10一、

7、壓力控制鉆井技術(shù)簡介一、壓力控制鉆井技術(shù)簡介開發(fā)復(fù)雜油氣藏面臨諸多問題開發(fā)復(fù)雜油氣藏面臨諸多問題 低電阻低電阻 低滲透低滲透 井下復(fù)雜情井下復(fù)雜情況發(fā)生頻繁況發(fā)生頻繁 無法計算無法計算申報儲量申報儲量 常規(guī)錄井測井常規(guī)錄井測井技術(shù)無法識別技術(shù)無法識別 低孔隙低孔隙 復(fù)雜復(fù)雜油氣藏油氣藏 特點特點 問題問題 目的目的11一、壓力控制鉆井技術(shù)簡介一、壓力控制鉆井技術(shù)簡介 應(yīng)用：應(yīng)用：1、減少、控制井漏；、減少、控制井漏；2、控制井底壓力、減少、控制井底壓力、減少 井下事故；井下事故；3、提高井控安全性；、提高井控安全性；4、提高油氣井產(chǎn)能和產(chǎn)量；、提高油氣井產(chǎn)能和產(chǎn)量；5、提高勘探成功率。、提高勘

8、探成功率。12一、壓力控制鉆井技術(shù)簡介一、壓力控制鉆井技術(shù)簡介應(yīng)用：應(yīng)用：13一、壓力控制鉆井技術(shù)簡介一、壓力控制鉆井技術(shù)簡介美國壓力控制鉆井美國壓力控制鉆井 14二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝1、經(jīng)濟(jì)性預(yù)測、經(jīng)濟(jì)性預(yù)測2、地層適應(yīng)性分析、地層適應(yīng)性分析 3、鉆井介質(zhì)的選擇、鉆井介質(zhì)的選擇 4、工藝設(shè)計、工藝設(shè)計5、作業(yè)、作業(yè)15二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝1、經(jīng)濟(jì)性預(yù)測、經(jīng)濟(jì)性預(yù)測 1）壓力控制鉆井較常規(guī)鉆井技術(shù)初期投入大；）壓力控制鉆井較常規(guī)鉆井技術(shù)初期投入大； 2）壓力控制鉆井能縮短投資回報期，長期效益好；）壓力控制鉆井能縮短投資回報期，長期效益好； 3）漏失地層，

9、根據(jù)漏失量及儲層保護(hù)確定是否選用；）漏失地層，根據(jù)漏失量及儲層保護(hù)確定是否選用； 4）復(fù)雜地層，減少事故、降低鉆井成本；）復(fù)雜地層，減少事故、降低鉆井成本； 中石油公司高層表示：能利用中石油公司高層表示：能利用UBD/MPD的井盡量采用的井盡量采用 這樣的技術(shù)。這樣的技術(shù)。16二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝2、地層適應(yīng)性分析、地層適應(yīng)性分析 1）地層壓力系數(shù)和地質(zhì)情況較清楚的儲層；）地層壓力系數(shù)和地質(zhì)情況較清楚的儲層； 2）井眼穩(wěn)定性良好的石灰?guī)r、花崗巖儲層；）井眼穩(wěn)定性良好的石灰?guī)r、花崗巖儲層； 3）膠結(jié)性能良好的砂巖儲層；）膠結(jié)性能良好的砂巖儲層； 4）H2S含量低于含量低于20

10、ppm 的儲層。的儲層。 17二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝篩篩選選油藏類型油藏類型地質(zhì)條件地質(zhì)條件區(qū)塊篩選區(qū)塊篩選適合適合MPD的目標(biāo)區(qū)塊的目標(biāo)區(qū)塊初步經(jīng)濟(jì)評價初步經(jīng)濟(jì)評價油油藏藏研研究究油藏精細(xì)構(gòu)造油藏精細(xì)構(gòu)造剩余油分布剩余油分布三維地質(zhì)模型三維地質(zhì)模型油藏工程研究油藏工程研究儲層空間分布儲層空間分布開發(fā)技術(shù)開發(fā)技術(shù)政策政策油水分布和油水分布和壓力狀況壓力狀況目的層目的層位置位置優(yōu)優(yōu)化化設(shè)設(shè)計計布井方式布井方式產(chǎn)能預(yù)測產(chǎn)能預(yù)測可采儲量可采儲量作業(yè)方式作業(yè)方式優(yōu)化優(yōu)化油藏地質(zhì)設(shè)計油藏地質(zhì)設(shè)計儲層傷害機(jī)理儲層傷害機(jī)理18二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝3、鉆井介質(zhì)選擇、鉆井介

11、質(zhì)選擇 根據(jù)儲層壓力系數(shù)的大小，壓力控制鉆井介質(zhì)可以為根據(jù)儲層壓力系數(shù)的大小，壓力控制鉆井介質(zhì)可以為單獨的氣相或液相，也可以是氣液兩相混合物。在做單獨的氣相或液相，也可以是氣液兩相混合物。在做欠平衡鉆井介質(zhì)設(shè)計時，除了考慮循環(huán)介質(zhì)的密度外，欠平衡鉆井介質(zhì)設(shè)計時，除了考慮循環(huán)介質(zhì)的密度外，還要考慮攜巖、油氣分離效率、防腐、安全及環(huán)保等還要考慮攜巖、油氣分離效率、防腐、安全及環(huán)保等方面因素。方面因素。 目前常用的介質(zhì)為水基泥漿、油基泥漿、油包水泥漿、目前常用的介質(zhì)為水基泥漿、油基泥漿、油包水泥漿、微泡泥漿、充氣泥漿等。微泡泥漿、充氣泥漿等。19二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝鉆具組合數(shù)據(jù)鉆

12、具組合數(shù)據(jù)井身結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)井身結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)巖石力學(xué)數(shù)據(jù)巖石力學(xué)數(shù)據(jù)預(yù)計負(fù)壓值預(yù)計負(fù)壓值負(fù)壓差大于負(fù)壓差大于水平井段環(huán)空壓耗水平井段環(huán)空壓耗負(fù)壓差引起負(fù)壓差引起井壁失穩(wěn)井壁失穩(wěn)油氣產(chǎn)量小于油氣產(chǎn)量小于設(shè)備除油氣能力設(shè)備除油氣能力計算隨鉆產(chǎn)油氣量計算隨鉆產(chǎn)油氣量單位壓差單位壓差隨鉆產(chǎn)油氣量隨鉆產(chǎn)油氣量合理井底負(fù)壓值合理井底負(fù)壓值是是是是是是否否否否否否4、工藝設(shè)計、工藝設(shè)計20二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝MPD21二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝1) 壓力預(yù)測壓力預(yù)測DRILLWORKS22二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝23二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝24二、壓力

13、控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝2) 設(shè)計設(shè)計25二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝26二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝27二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝28二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝29二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝30二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝31二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝32二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝33二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝34二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝3) 完井、測試設(shè)計完井、測試設(shè)計 利用利用MPD方式鉆井后不能采用常規(guī)方式完井、測試方式鉆井后不能采用常規(guī)方式完

14、井、測試 盡量采用裸眼完井盡量采用裸眼完井 對于生產(chǎn)井盡量不測試對于生產(chǎn)井盡量不測試 對于評價井測試項目從簡對于評價井測試項目從簡 盡量采用隨鉆測試盡量采用隨鉆測試 一般不采用固井完井，確實需要，要盡量減輕水泥漿液一般不采用固井完井，確實需要，要盡量減輕水泥漿液柱的壓力；采用更精確的壓力控制，井底處于平衡狀態(tài)柱的壓力；采用更精確的壓力控制，井底處于平衡狀態(tài) -管外封隔器輔助固井管外封隔器輔助固井 -泡沫水泥漿填充泡沫水泥漿填充35二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝5、作業(yè)、作業(yè) 對于每個項目，油公司內(nèi)明確啟動對于每個項目，油公司內(nèi)明確啟動MPD作業(yè)的目的和作業(yè)的目的和意義，并成立意義，并

15、成立MPD項目組；項目組； 根據(jù)每個平臺的實際狀況，制定合理的應(yīng)急預(yù)案，確根據(jù)每個平臺的實際狀況，制定合理的應(yīng)急預(yù)案，確保作業(yè)安全；保作業(yè)安全； 環(huán)保要求。環(huán)保要求。 36二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝壓力控制：壓力控制： 控制方法控制方法1：通過液控節(jié)流閥：通過液控節(jié)流閥 響應(yīng)快、作業(yè)量小，最常用響應(yīng)快、作業(yè)量小，最常用 控制方法控制方法2：調(diào)節(jié)泥漿密度、注氣量：調(diào)節(jié)泥漿密度、注氣量 作業(yè)工作量大，不作為壓力微調(diào)的手段作業(yè)工作量大，不作為壓力微調(diào)的手段 控制方法控制方法3：調(diào)節(jié)泵排量：調(diào)節(jié)泵排量 深水作業(yè)可能用到深水作業(yè)可能用到37壓力控制鉆井裝備包括： 井口壓力控制設(shè)備 地面流體

16、處理設(shè)備 低密度流體產(chǎn)生和注入設(shè)備 井下控制閥 三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備38三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備39 井口壓力控制設(shè)備主要包括井口壓力控制設(shè)備主要包括旋轉(zhuǎn)防噴系統(tǒng)、井口旋轉(zhuǎn)防噴系統(tǒng)、井口節(jié)節(jié)流監(jiān)控系統(tǒng)、強(qiáng)行起下鉆裝置等，其作用是防止發(fā)生流監(jiān)控系統(tǒng)、強(qiáng)行起下鉆裝置等，其作用是防止發(fā)生井噴，控制井口返出流體流量和流體壓力，維持井底井噴，控制井口返出流體流量和流體壓力，維持井底壓力穩(wěn)定，壓力穩(wěn)定，保證在井保證在井口有壓力時鉆井作業(yè)能夠正常進(jìn)口有壓力時鉆井作業(yè)能夠正常進(jìn)行行 。三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備1、井口壓力控制設(shè)備井口壓力控制設(shè)備407100E

17、P旋轉(zhuǎn)控制頭旋轉(zhuǎn)控制頭PCWD系統(tǒng)系統(tǒng)三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備41Williams系列旋轉(zhuǎn)控制頭系列旋轉(zhuǎn)控制頭 IP 10001000 psi Operating71002500 psi Operating70001500 psi Operating8000 / 9000500 psi Operating三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備42Williams旋轉(zhuǎn)控制頭旋轉(zhuǎn)控制頭 驅(qū)動器驅(qū)動器旋 轉(zhuǎn) 密旋 轉(zhuǎn) 密封總成封總成密封膠芯密封膠芯安全螺栓安全螺栓液壓卡箍液壓卡箍底座底座三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備43RISER CAP 7100 三、壓力控制鉆井裝備三

18、、壓力控制鉆井裝備44三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備45三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備46三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備u7100EP旋轉(zhuǎn)控制頭總成技術(shù)參數(shù)旋轉(zhuǎn)控制頭總成技術(shù)參數(shù)47圖630 11月18日渤深612立壓控制試驗01234567896:01:426:02:006:02:186:02:366:02:546:03:126:03:306:03:486:04:066:04:246:04:426:05:006:05:186:05:366:05:546:06:126:06:306:06:486:07:066:07:246:07:426:08:006:08:186

19、:08:366:08:546:09:146:09:326:09:50時間壓力MPa05101520253035閥開度mm控制壓力立壓套壓開度1三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備2、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)采集48三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備3、分離設(shè)備、分離設(shè)備49FlowfromwellCuttingsOilMudGas三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備50三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備51三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備52三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備4、節(jié)流管匯、節(jié)流管匯53三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備5、充氣設(shè)備、充氣設(shè)備54充氣

20、鉆井液充氣鉆井液 鉆桿注入鉆桿注入 寄生管注入寄生管注入 同心鉆桿注入同心鉆桿注入 同心套管注入同心套管注入 三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備55鉆桿注入鉆桿注入三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備56立立管管混混氣氣裝裝置置空壓機(jī)空壓機(jī)膜氮膜氮系統(tǒng)系統(tǒng)增壓機(jī)增壓機(jī)流量計流量計控制閥控制閥泥漿泵泥漿泵舌舌型型閥閥節(jié)流管匯節(jié)流管匯液氣分離器液氣分離器脫油脫油裝置裝置火火炬炬N2井底井底泥漿泥漿空氣空氣井口四通井口四通振動篩振動篩排氣排氣管線管線循環(huán)罐循環(huán)罐三三通通第三部分混氣裝置及兩第三部分混氣裝置及兩相流循環(huán)系統(tǒng)相流循環(huán)系統(tǒng)第一部分第一部分現(xiàn)場制氮充氣系統(tǒng)現(xiàn)場制氮充氣系統(tǒng)第四部分井

21、口裝置及地第四部分井口裝置及地面處理系統(tǒng)面處理系統(tǒng)第二部分第二部分鉆井液泵入鉆井液泵入 系統(tǒng)系統(tǒng)N2三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備57Sea WolfSea Wolf三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備581) 井下套管閥井下套管閥 2) PWD3) LWD/MWD三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備6、井下工具、井下工具591) 井下套管閥井下套管閥三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備60 勝利油田利用威德福公司的井下套管閥，在實現(xiàn)欠平衡鉆井的同勝利油田利用威德福公司的井下套管閥，在實現(xiàn)欠平衡鉆井的同時，在起下鉆、電測、下油管、下篩管的整個過程中實現(xiàn)了不壓井時，在起下鉆、電測、下油管、下篩管的整個過程中實現(xiàn)了不壓井作業(yè)。作業(yè)。三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備612) PWDAnnularPortElectronics SectionTransducer SectionAnnular Pressure Gauge 用于實時監(jiān)測井下環(huán)空的動態(tài)壓力用于實時監(jiān)測井下環(huán)空的動態(tài)壓力三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備62三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備 墨西哥灣某井墨西哥灣