壓力控制鉆井簡介

壓力控制鉆井技術中海油服鉆井事業(yè)部匯報內容壓力控制鉆井技術簡介壓力控制鉆井工藝壓力控制鉆井裝備油服技術發(fā)展過程一、壓力控制鉆井技術簡介壓力控制鉆井是隨著欠平衡鉆井技術的發(fā)展而產生的鉆井技術；目的：為了滿足海上作業(yè)的需要、解決井下復雜、減少非工作時間；核心內容是根據需要人為地控制鉆進中的動態(tài)環(huán)空循環(huán)壓力。一、壓力控制鉆井技術簡介欠平衡鉆井

(UnderBalancedDrilling-UBD)

是指在鉆井過程中鉆井液的循環(huán)壓力（包括液柱壓力和循環(huán)回壓）低于地層的孔隙壓力，允許產層流體流入井眼，并將其循環(huán)到地面，在地面進行有效控制的鉆井方式。常規(guī)鉆井欠平衡鉆井一、壓力控制鉆井技術簡介

欠平衡鉆井技術可以減少鉆井中對地層的污染，發(fā)現隱蔽儲層并正確評價儲層，提高勘探的準確性和成功率。自1980s以來，陸地油田很多區(qū)塊和油田使用了欠平衡鉆井技術并取得良好效果，目前預計有30％的井采用該技術完成。但由于受作業(yè)空間、安全環(huán)保等因素的限制，欠平衡技術不適用于海上作業(yè)，在整個世界范圍內海上欠平衡應用較少。一、壓力控制鉆井技術簡介

壓力控制鉆井使用科學的方法和技術來嚴密監(jiān)測和控制井底壓力，并根據地層情況、鉆探目的和工程實際問題將動態(tài)井底壓力控制在預定的壓力窗口內。

壓力控制鉆井(ManagedPressureDrilling-MPD)技術從欠平衡鉆井中衍生出來的新技術，是一種采用欠平衡鉆井設備及先進壓力控制方法進行鉆進的技術。

壓力控制鉆井MPD一、壓力控制鉆井技術簡介1)常規(guī)鉆井中靜止時井內壓力關系

Pm=Pp+△P式中：Pm-鉆井液靜液柱壓力，MPa;Pp-地層壓力，MPa;△P-附加壓力，一般取1.5～3.5MPa2)常規(guī)鉆井中鉆進時井內壓力關系

Pm+Pc=Pp+△P式中：Pc-環(huán)空循環(huán)壓耗，MPa。3)控流欠平衡鉆進時井內壓力關系

Pm+Pc+△Pm+Pa=Pp式中：Pa-井口回壓（套壓），MPa。一、壓力控制鉆井技術簡介UBDMPD井底壓力狀態(tài)負壓近平衡壓力波動幅度大非常小壓力控制精度低高對地層的要求嚴格相對寬松地層產出物量大量小設備配置龐大改動少井筒安全性較高非常高對平臺安全影響影響較大提高安全性UBDvs.MPD一、壓力控制鉆井技術簡介

壓力控制鉆井技術鉆出的井眼更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，為正確評價儲層、制定更合理的勘探開發(fā)制度提供依據；該技術還彌補了欠平衡鉆井地層流體產出過多，海上處置困難等不足。因而，壓力控制鉆井技術是解決海上勘探、開發(fā)難題的有效手段。一、壓力控制鉆井技術簡介開發(fā)復雜油氣藏面臨諸多問題

低電阻低滲透井下復雜情況發(fā)生頻繁無法計算申報儲量常規(guī)錄井測井技術無法識別低孔隙復雜油氣藏特點

問題

目的一、壓力控制鉆井技術簡介應用：1、減少、控制井漏；2、控制井底壓力、減少井下事故；3、提高井控安全性；4、提高油氣井產能和產量；5、提高勘探成功率。一、壓力控制鉆井技術簡介應用：04年Shell在馬來東部海域成功鉆井7口，主要是解決井漏問題；05年Santos在印尼2240ft深水海域作業(yè)，解決了井漏問題；04－06年Statoil在北海解決了地層壓力紊亂引起的鉆井問題；06年CCLT在BZ28－1油田兩口井的作業(yè)解決了灰?guī)r井漏問題；并且獲得了比原計劃單井配產高出2－3倍的單井油氣產量；可以預料這項技術將是一項應用前景十分看好的海上鉆井技術。一、壓力控制鉆井技術簡介美國壓力控制鉆井

二、壓力控制鉆井工藝1、經濟性預測2、地層適應性分析3、鉆井介質的選擇4、工藝設計5、作業(yè)二、壓力控制鉆井工藝1、經濟性預測1）壓力控制鉆井較常規(guī)鉆井技術初期投入大；2）壓力控制鉆井能縮短投資回報期，長期效益好；3）漏失地層，根據漏失量及儲層保護確定是否選用；4）復雜地層，減少事故、降低鉆井成本；中石油公司高層表示：能利用UBD/MPD的井盡量采用這樣的技術。二、壓力控制鉆井工藝2、地層適應性分析1）地層壓力系數和地質情況較清楚的儲層；2）井眼穩(wěn)定性良好的石灰?guī)r、花崗巖儲層；3）膠結性能良好的砂巖儲層；4）H2S含量低于20ppm的儲層。

二、壓力控制鉆井工藝篩選油藏類型地質條件區(qū)塊篩選適合MPD的目標區(qū)塊初步經濟評價油藏研究油藏精細構造剩余油分布三維地質模型油藏工程研究儲層空間分布開發(fā)技術政策油水分布和壓力狀況目的層位置優(yōu)化設計布井方式產能預測可采儲量作業(yè)方式優(yōu)化油藏地質設計儲層傷害機理二、壓力控制鉆井工藝3、鉆井介質選擇根據儲層壓力系數的大小，壓力控制鉆井介質可以為單獨的氣相或液相，也可以是氣液兩相混合物。在做欠平衡鉆井介質設計時，除了考慮循環(huán)介質的密度外，還要考慮攜巖、油氣分離效率、防腐、安全及環(huán)保等方面因素。

目前常用的介質為水基泥漿、油基泥漿、油包水泥漿、微泡泥漿、充氣泥漿等。二、壓力控制鉆井工藝鉆具組合數據井身結構數據巖石力學數據預計負壓值負壓差大于水平井段環(huán)空壓耗負壓差引起井壁失穩(wěn)油氣產量小于設備除油氣能力計算隨鉆產油氣量單位壓差隨鉆產油氣量合理井底負壓值是是是否否否4、工藝設計二、壓力控制鉆井工藝MPD二、壓力控制鉆井工藝1)壓力預測—DRILLWORKS二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝用HUBS設計軟件進行設計計算二、壓力控制鉆井工藝2)設計數據的錄入二、壓力控制鉆井工藝油藏數據的錄入Es2:2950-2980mEd1:2820-2850m二、壓力控制鉆井工藝注氣范圍數據的錄入二、壓力控制鉆井工藝井身結構示意圖二、壓力控制鉆井工藝氮氣注入量與井底壓力的變化（0.5Mpa井口回壓）二、壓力控制鉆井工藝壓力與井深的變化（0.5Mpa井口回壓）二、壓力控制鉆井工藝井深與環(huán)空返速的變化（0.5Mpa井口回壓）二、壓力控制鉆井工藝環(huán)空混相體積變化（0.5Mpa井口回壓）二、壓力控制鉆井工藝ROP變化時調整注氮量可滿足井眼凈化要求二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝3)完井、測試設計利用MPD方式鉆井后不能采用常規(guī)方式完井、測試盡量采用裸眼完井對于生產井盡量不測試對于評價井測試項目從簡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

--泡沫水泥漿填充二、壓力控制鉆井工藝5、作業(yè)對于每個項目，油公司內明確啟動MPD作業(yè)的目的和意義，并成立MPD項目組；根據每個平臺的實際狀況，制定合理的應急預案，確保作業(yè)安全；環(huán)保要求。

二、壓力控制鉆井工藝壓力控制：控制方法1：通過液控節(jié)流閥響應快、作業(yè)量小，最常用控制方法2：調節(jié)泥漿密度、注氣量作業(yè)工作量大，不作為壓力微調的手段控制方法3：調節(jié)泵排量深水作業(yè)可能用到壓力控制鉆井裝備包括：井口壓力控制設備地面流體處理設備低密度流體產生和注入設備井下控制閥

三、壓力控制鉆井裝備旋轉控制頭分離器節(jié)流管匯防回火裝置液動板閥三、壓力控制鉆井裝備

井口壓力控制設備主要包括旋轉防噴系統(tǒng)、井口節(jié)流監(jiān)控系統(tǒng)、強行起下鉆裝置等，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，維持井底壓力穩(wěn)定，保證在井口有壓力時鉆井作業(yè)能夠正常進行。三、壓力控制鉆井裝備1、井口壓力控制設備7100EP旋轉控制頭PCWD系統(tǒng)三、壓力控制鉆井裝備Williams系列旋轉控制頭

IP10001000psiOperating71002500psiOperating70001500psiOperating8000/9000500psiOperating三、壓力控制鉆井裝備Williams旋轉控制頭

驅動器旋轉密封總成密封膠芯安全螺栓液壓卡箍底座三、壓力控制鉆井裝備RISERCAP

7100

三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備7100EP旋轉控制頭總成技術參數靜動態(tài)工作壓力5/2.5Kpsi、軸承總成通徑11″、頂驅工作方式底部連接13-5/8″×5M法蘭、側口7-1/16″×5M法蘭用于硫化氫工作介質，5″鉆桿密封膠芯遠程監(jiān)控器可監(jiān)測卡箍液缸壓力、軸承總成內油壓及井口套壓三個參數具有遠程控制液壓卡箍開關的功能防爆動力站向軸承總成提供潤滑油和冷卻液三、壓力控制鉆井裝備2、數據采集海上立式密閉四相分離器三、壓力控制鉆井裝備3、分離設備海上臥式密閉四相分離器FlowfromwellCuttingsOilMudGas三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備SWACOOffshoreStandard液氣分離器總成技術參數工作壓力不低于1.0MPa（145psi）進液口41/16″排液口8″排氣口8″最大氣體處理量17.5mmscf/d

（49.5×104m3/d）最大泥漿處理量1500gpm

（8176m3/d）三、壓力控制鉆井裝備4、節(jié)流管匯三、壓力控制鉆井裝備5、充氣設備充氣鉆井液鉆桿注入寄生管注入同心鉆桿注入同心套管注入三、壓力控制鉆井裝備鉆桿注入三、壓力控制鉆井裝備立管混氣裝置空壓機膜氮系統(tǒng)增壓機流量計控制閥泥漿泵舌型閥節(jié)流管匯液氣分離器脫油裝置火炬N2井底泥漿空氣井口四通振動篩排氣管線循環(huán)罐三通第三部分混氣裝置及兩相流循環(huán)系統(tǒng)第一部分現場制氮充氣系統(tǒng)第四部分井口裝置及地面處理系統(tǒng)第二部分鉆井液泵入系統(tǒng)N2三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備1)井下套管閥2)PWD3)LWD/MWD三、壓力控制鉆井裝備6、井下工具1)井下套管閥液壓控制管線DDVQTV三、壓力控制鉆井裝備

勝利油田利用威德福公司的井下套管閥，在實現欠平衡鉆井的同時，在起下鉆、電測、下油管、下篩管的整個過程中實現了不壓井作業(yè)。三、壓力控制鉆井裝備2)PWDAnnularPortElectronicsSectionTransducerSectionAnnularPressureGauge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

墨西哥灣某井利用APWD和伽馬監(jiān)測深水鉆井中淺層水流入情況：在砂巖層的A、B、C、D伽馬值和電阻下降所顯示，但在A、B、D處環(huán)空壓力和ECD有明顯增加，顯示在三個砂層有水的浸入井眼。四、油服技術研究情況

早在2001年，COSL就開始UBD/MPD技術的調研和研究工作，特別在2003年，我們