压力控制钻井简介

压力控制钻井技术中海油服钻井事业部汇报内容压力控制钻井技术简介压力控制钻井工艺压力控制钻井装备油服技术发展过程一、压力控制钻井技术简介压力控制钻井是随着欠平衡钻井技术的发展而产生的钻井技术；目的：为了满足海上作业的需要、解决井下复杂、减少非工作时间；核心内容是根据需要人为地控制钻进中的动态环空循环压力。一、压力控制钻井技术简介欠平衡钻井

(UnderBalancedDrilling-UBD)

是指在钻井过程中钻井液的循环压力（包括液柱压力和循环回压）低于地层的孔隙压力，允许产层流体流入井眼，并将其循环到地面，在地面进行有效控制的钻井方式。常规钻井欠平衡钻井一、压力控制钻井技术简介

欠平衡钻井技术可以减少钻井中对地层的污染，发现隐蔽储层并正确评价储层，提高勘探的准确性和成功率。自1980s以来，陆地油田很多区块和油田使用了欠平衡钻井技术并取得良好效果，目前预计有30％的井采用该技术完成。但由于受作业空间、安全环保等因素的限制，欠平衡技术不适用于海上作业，在整个世界范围内海上欠平衡应用较少。一、压力控制钻井技术简介

压力控制钻井使用科学的方法和技术来严密监测和控制井底压力，并根据地层情况、钻探目的和工程实际问题将动态井底压力控制在预定的压力窗口内。

压力控制钻井(ManagedPressureDrilling-MPD)技术从欠平衡钻井中衍生出来的新技术，是一种采用欠平衡钻井设备及先进压力控制方法进行钻进的技术。

压力控制钻井MPD一、压力控制钻井技术简介1)常规钻井中静止时井内压力关系

Pm=Pp+△P式中：Pm-钻井液静液柱压力，MPa;Pp-地层压力，MPa;△P-附加压力，一般取1.5～3.5MPa2)常规钻井中钻进时井内压力关系

Pm+Pc=Pp+△P式中：Pc-环空循环压耗，MPa。3)控流欠平衡钻进时井内压力关系

Pm+Pc+△Pm+Pa=Pp式中：Pa-井口回压（套压），MPa。一、压力控制钻井技术简介UBDMPD井底压力状态负压近平衡压力波动幅度大非常小压力控制精度低高对地层的要求严格相对宽松地层产出物量大量小设备配置庞大改动少井筒安全性较高非常高对平台安全影响影响较大提高安全性UBDvs.MPD一、压力控制钻井技术简介

压力控制钻井技术钻出的井眼更能如实地反映井下原始地层特性，减少发生井眼失稳的几率，为正确评价储层、制定更合理的勘探开发制度提供依据；该技术还弥补了欠平衡钻井地层流体产出过多，海上处置困难等不足。因而，压力控制钻井技术是解决海上勘探、开发难题的有效手段。一、压力控制钻井技术简介开发复杂油气藏面临诸多问题

低电阻低渗透井下复杂情况发生频繁无法计算申报储量常规录井测井技术无法识别低孔隙复杂油气藏特点

问题

目的一、压力控制钻井技术简介应用：1、减少、控制井漏；2、控制井底压力、减少井下事故；3、提高井控安全性；4、提高油气井产能和产量；5、提高勘探成功率。一、压力控制钻井技术简介应用：04年Shell在马来东部海域成功钻井7口，主要是解决井漏问题；05年Santos在印尼2240ft深水海域作业，解决了井漏问题；04－06年Statoil在北海解决了地层压力紊乱引起的钻井问题；06年CCLT在BZ28－1油田两口井的作业解决了灰岩井漏问题；并且获得了比原计划单井配产高出2－3倍的单井油气产量；可以预料这项技术将是一项应用前景十分看好的海上钻井技术。一、压力控制钻井技术简介美国压力控制钻井

二、压力控制钻井工艺1、经济性预测2、地层适应性分析3、钻井介质的选择4、工艺设计5、作业二、压力控制钻井工艺1、经济性预测1）压力控制钻井较常规钻井技术初期投入大；2）压力控制钻井能缩短投资回报期，长期效益好；3）漏失地层，根据漏失量及储层保护确定是否选用；4）复杂地层，减少事故、降低钻井成本；中石油公司高层表示：能利用UBD/MPD的井尽量采用这样的技术。二、压力控制钻井工艺2、地层适应性分析1）地层压力系数和地质情况较清楚的储层；2）井眼稳定性良好的石灰岩、花岗岩储层；3）胶结性能良好的砂岩储层；4）H2S含量低于20ppm的储层。

二、压力控制钻井工艺筛选油藏类型地质条件区块筛选适合MPD的目标区块初步经济评价油藏研究油藏精细构造剩余油分布三维地质模型油藏工程研究储层空间分布开发技术政策油水分布和压力状况目的层位置优化设计布井方式产能预测可采储量作业方式优化油藏地质设计储层伤害机理二、压力控制钻井工艺3、钻井介质选择根据储层压力系数的大小，压力控制钻井介质可以为单独的气相或液相，也可以是气液两相混合物。在做欠平衡钻井介质设计时，除了考虑循环介质的密度外，还要考虑携岩、油气分离效率、防腐、安全及环保等方面因素。

目前常用的介质为水基泥浆、油基泥浆、油包水泥浆、微泡泥浆、充气泥浆等。二、压力控制钻井工艺钻具组合数据井身结构数据岩石力学数据预计负压值负压差大于水平井段环空压耗负压差引起井壁失稳油气产量小于设备除油气能力计算随钻产油气量单位压差随钻产油气量合理井底负压值是是是否否否4、工艺设计二、压力控制钻井工艺MPD二、压力控制钻井工艺1)压力预测—DRILLWORKS二、压力控制钻井工艺二、压力控制钻井工艺用HUBS设计软件进行设计计算二、压力控制钻井工艺2)设计数据的录入二、压力控制钻井工艺油藏数据的录入Es2:2950-2980mEd1:2820-2850m二、压力控制钻井工艺注气范围数据的录入二、压力控制钻井工艺井身结构示意图二、压力控制钻井工艺氮气注入量与井底压力的变化（0.5Mpa井口回压）二、压力控制钻井工艺压力与井深的变化（0.5Mpa井口回压）二、压力控制钻井工艺井深与环空返速的变化（0.5Mpa井口回压）二、压力控制钻井工艺环空混相体积变化（0.5Mpa井口回压）二、压力控制钻井工艺ROP变化时调整注氮量可满足井眼净化要求二、压力控制钻井工艺二、压力控制钻井工艺3)完井、测试设计利用MPD方式钻井后不能采用常规方式完井、测试尽量采用裸眼完井对于生产井尽量不测试对于评价井测试项目从简尽量采用随钻测试一般不采用固井完井，确实需要，要尽量减轻水泥浆液柱的压力；采用更精确的压力控制，井底处于平衡状态

--管外封隔器辅助固井

--泡沫水泥浆填充二、压力控制钻井工艺5、作业对于每个项目，油公司内明确启动MPD作业的目的和意义，并成立MPD项目组；根据每个平台的实际状况，制定合理的应急预案，确保作业安全；环保要求。

二、压力控制钻井工艺压力控制：控制方法1：通过液控节流阀响应快、作业量小，最常用控制方法2：调节泥浆密度、注气量作业工作量大，不作为压力微调的手段控制方法3：调节泵排量深水作业可能用到压力控制钻井装备包括：井口压力控制设备地面流体处理设备低密度流体产生和注入设备井下控制阀

三、压力控制钻井装备旋转控制头分离器节流管汇防回火装置液动板阀三、压力控制钻井装备

井口压力控制设备主要包括旋转防喷系统、井口节流监控系统、强行起下钻装置等，其作用是防止发生井喷，控制井口返出流体流量和流体压力，维持井底压力稳定，保证在井口有压力时钻井作业能够正常进行。三、压力控制钻井装备1、井口压力控制设备7100EP旋转控制头PCWD系统三、压力控制钻井装备Williams系列旋转控制头

IP10001000psiOperating71002500psiOperating70001500psiOperating8000/9000500psiOperating三、压力控制钻井装备Williams旋转控制头

驱动器旋转密封总成密封胶芯安全螺栓液压卡箍底座三、压力控制钻井装备RISERCAP

7100

三、压力控制钻井装备三、压力控制钻井装备三、压力控制钻井装备三、压力控制钻井装备7100EP旋转控制头总成技术参数静动态工作压力5/2.5Kpsi、轴承总成通径11″、顶驱工作方式底部连接13-5/8″×5M法兰、侧口7-1/16″×5M法兰用于硫化氢工作介质，5″钻杆密封胶芯远程监控器可监测卡箍液缸压力、轴承总成内油压及井口套压三个参数具有远程控制液压卡箍开关的功能防爆动力站向轴承总成提供润滑油和冷却液三、压力控制钻井装备2、数据采集海上立式密闭四相分离器三、压力控制钻井装备3、分离设备海上卧式密闭四相分离器FlowfromwellCuttingsOilMudGas三、压力控制钻井装备三、压力控制钻井装备三、压力控制钻井装备SWACOOffshoreStandard液气分离器总成技术参数工作压力不低于1.0MPa（145psi）进液口41/16″排液口8″排气口8″最大气体处理量17.5mmscf/d

（49.5×104m3/d）最大泥浆处理量1500gpm

（8176m3/d）三、压力控制钻井装备4、节流管汇三、压力控制钻井装备5、充气设备充气钻井液钻杆注入寄生管注入同心钻杆注入同心套管注入三、压力控制钻井装备钻杆注入三、压力控制钻井装备立管混气装置空压机膜氮系统增压机流量计控制阀泥浆泵舌型阀节流管汇液气分离器脱油装置火炬N2井底泥浆空气井口四通振动筛排气管线循环罐三通第三部分混气装置及两相流循环系统第一部分现场制氮充气系统第四部分井口装置及地面处理系统第二部分钻井液泵入系统N2三、压力控制钻井装备三、压力控制钻井装备1)井下套管阀2)PWD3)LWD/MWD三、压力控制钻井装备6、井下工具1)井下套管阀液压控制管线DDVQTV三、压力控制钻井装备

胜利油田利用威德福公司的井下套管阀，在实现欠平衡钻井的同时，在起下钻、电测、下油管、下筛管的整个过程中实现了不压井作业。三、压力控制钻井装备2)PWDAnnularPortElectronicsSectionTransducerSectionAnnularPressureGauge用于实时监测井下环空的动态压力三、压力控制钻井装备三、压力控制钻井装备

墨西哥湾某井利用APWD和伽马监测深水钻井中浅层水流入情况：在砂岩层的A、B、C、D伽马值和电阻下降所显示，但在A、B、D处环空压力和ECD有明显增加，显示在三个砂层有水的浸入井眼。四、油服技术研究情况

早在2001年，COSL就开始UBD/MPD技术的调研和研究工作，特别在2003年，我们