深水双梯度钻井技术研究进展

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1、深水双梯度钻井技术研究进展汇报大纲•1.双梯度钻井技术•1.1双梯度钻井概念•1.2当前业界实现双梯度钻井的四种方法•2.Conoco、Hydril海底泥浆举升钻井（SMD）•3.Baker、Transocean“DeepVision”泵系统(DeepVision)•4.Shell海底泵系统（SSPS）•5.Maurer空心球双梯度系统（HGS）•6.LSU的气举双梯度钻井技术（Gaslift）•7.双梯度钻井技术的最新进展和动态•8.结论及建议2007-7-13深水双梯度钻井技术21、双梯度钻井技术1.1双梯度钻井技术也称双密度钻井，

2、无隔水管钻井技术。该技术的主要思想是，去除隔水管的使用或采用一定的措施（用小直径的管线旁路返回泥浆或者添加低密度流体（空心球或气）稀释）降低隔水管环空内流体的密度与海水相当，解决深水钻井问题（与隔水管有关的问题，地层压力和破裂压力梯度之间狭小间隙，井眼尺寸，成本风险等）的一种非常规钻井技术.2007-7-13深水双梯度钻井技术3常规钻井和双梯度钻井钻井液静水压力曲线图2007-7-13深水双梯度钻井技术4•常规钻井在井眼环空中只有一个液柱梯度，即井底压力由水面到井底的钻井液柱压力来产生，井底压力表示为pH0.0098CDCDTVD而

3、DGD钻井液返回回路中将产生两个液柱梯度，从水面到海底为海水或与海水密度相近的混合流体，而海底到井底则为高密度的钻井液。井底压力表示为：p0.0098H0.0098(HH)DGDwwDGDTVDw2007-7-13深水双梯度钻井技术5•由于深水海底疏松的沉积和海水柱作用，地层压力曲线和破裂压力曲线距离很近。常规钻井钻井液的静水压力曲线是从海面钻井船延伸的一条直线，该静水压力在很短的垂直距离上穿过钻井液密度窗口，所以很难将井眼环空压力维持在这两条曲线中间，容易发生井漏事故。因此，为了保证井身的质量，需要下多层套管柱。而采用DGD

4、方法可将海底环空压力降低至与周围海水压力相当，DGD钻井液静水压力曲线D是从海底延伸的一条直线，直线的斜度大大减小，因此孔隙压力和破裂压力之间间隙就相对变宽，有一个相对较大的垂直距离用于钻井。这样一方面可以减小隔水管的余量，另一方面，海底以上隔水管内流体密度与海水密度相等，所有的压力以海底为参考点，从而可以减少套管柱使用数量、使用小的钻井船，降低钻井费用。2007-7-13深水双梯度钻井技术61.2当前业界实现双梯度的方式2007-7-13深水双梯度钻井技术71.3无隔水管钻井•TexasA&M大学海洋钻井项目在水深达到5,180m下成

5、功的操作钻井船在无隔水管情况下钻取岩心，用海水做钻井液，并不需返回到海面。但是这种无隔水管配置由于轻的钻井泥浆会导致井控问题和钻遇含气地层井眼稳定性问题。•Watkins于1969年的第一个申请了RD方法的专利来减少旋转BOP磨损和并通过平衡海底内外压力使钻杆重新钻入容易。2007-7-13深水双梯度钻井技术82.Conoco、Hydril海底泥浆举升钻井2.1SMD基本原理在海底放置一个海底泵以减少深处井身环空压力，海底泵通过一个小的管线将泥浆返回水面。海底以上的隔水管内充满海水，所有的压力以海底泥面为参考点，相当于将钻机安装到海底，

6、与陆地钻井一样，如图所示，井底压力不受海水影响，破裂压力和孔隙压力之间区域就相对变宽，困扰深水钻井的很多问题都得到了解决。2007-7-13深水双梯度钻井技术9常规钻井与海底泥浆举升钻井比较示意图2007-7-13深水双梯度钻井技术102.2SMD的工作过程BOP2007-7-13深水双梯度钻井技术112.3SMDJIP的发展••1996年，一个包括深水钻井承包商、作业人员、服务公司和制造商的国际协会讨论“无隔水管钻井”的可能性，促成了石油工业历史上最大、最重要的一个工业联合项目组(JointIndustryProject，简称JIP)

7、——海底泥浆举升钻井工业联合项目组。••该项目组的目标为无隔水管钻井提供一个完整的解决方案：包括硬件以及使用这些硬件的方法、安全评价以及经济性，经过长达5年和高达5000万美元的投资最终成功完成。2007-7-13深水双梯度钻井技术122.3SMDJIP的发展•Conoco负责管理SMDJIP，Hydril制造了海底隔膜泵，其他工业合作伙伴包括BP，Chevron，Texaco，DiamondOffshore，GlobalMarine和Schlumberger等。该工业联合项目的发展主要包括如下四个阶段：2007-7-13深水双梯度钻井

8、技术132.3SMDJIP的发展•第一阶段：概念设计•（1996年9月~1998年4月，花费105万美元）•该项目的第一阶段被称为“无隔水管钻井JIP”，有22家参与者。最初的理念是开发一个不采用隔水管的钻