【7A文】控制压力钻井理论研究进展.ppt

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1、控制压力钻井理论研究进展-2-1.控制压力钻井研究的意义在复杂地层情况下钻井，孔隙压力和破裂压力之间的窗口通常比较小，在高压、深水和欠平衡井中尤为普遍和典型。常会遇到喷、漏、卡、塌等各种井下复杂情况和钻井问题，同时还带来过多的钻井时间和HSE（健康、安全、环境）等问题。为避免上述问题，希望有一种更为精确地约束和控制井眼压力的方法。美国在上世纪60年代后期开始应用控制压力钻井技术，也称为MPD（ManagedPressureDrilling）压力管理钻井技术。研究背景-3-2.控制压力钻井相关概念IADC关于

2、控制压力钻井的定义：控制压力钻井（MPD）是一种适用的钻井程序，用于精确地控制整个井眼环空压力剖面，目的在于确定井底压力的范围，从而控制环空液压剖面。控制压力钻井定义-4-2.控制压力钻井相关概念压力控制的目标：-5-2.控制压力钻井相关概念控制变量-6-2.控制压力钻井相关概念MPD与UBD的对比UBD：UBD钻井是在钻进的过程中有目的的保持井底环空压力低于井底油藏压力以引起地层流体的流入。欠平衡钻进的首要目标是通过减轻钻进过程中引起的地层损害和提供油藏描述来高油井产值和资产开发策略。MPD：MPD钻井不

3、引入溢流，但是它的装备可以用来处理任何在钻进过程中可能发生的溢流情况。它的目标是使用UBD技术的优点来更精确的控制整个井眼内的压力剖面，同时它的优点是通过缩短非生产时间和减少钻井事故来最优化钻井程序。-7-2.控制压力钻井相关概念MPD技术可以精确的控制井眼压力剖面，避免流体的侵入。MPD钻井使用封闭、承压的钻井液循环系统，能够控制和处理任何形式的溢流。MPD钻井可以在停泵时应用回压，确保停泵时的井底压力接近循环时的井底压力，使井底压力恒定。MPD钻井能更好的通过窄压力窗口。MPD钻井避免超过井眼破裂压力，

4、减少发生井塌，井漏等事故，减少处理井下事故的时间。MPD钻井能够优化井身结构。MPD钻井能降低经济成本。控压钻井的优点-8-3.MPD的分类与应用方式3.1MPD分类主动式MPD从开始进行钻井程序设计（包括：套管、流体和裸眼段程序）就要充分的利用更精确的控制整个井眼压力的能力。被动式MPD安装MPD的设备，采用常规方式钻井，在需要时才应用MPD技术钻进。MPD的分类-9-3.MPD的分类与应用方式井底常压MPD（ConstantbottomholepressureMPD）双梯度MPD（Dualgradien

5、tMPD）加压泥浆帽MPD（pressurizedmudcapMPD）无隔水管MPD（riserlessMPD）井下泵送MPD（DownholepumpingMPD）…………3.2多种MPD应用形式-10-3.MPD的分类与应用方式MPD的应用形式的技术原理示意井底常压MPD又称为当量循环密度（ECD）控制。设计时使用低于常规方式的钻井液密度进行近平衡钻井。循环时井底压力等于静液柱压力加上环空压耗，当停泵、接单根时，循环压耗消失，井底压力处于欠平衡状态，加入一定的地面回压使井底压力保持一定程度的过平衡，以防

6、止地层流体的侵入。理想的情况是静止时加入的地面回压等于循环时的环空压耗。-11-3.MPD的分类与应用方式MPD的应用形式的技术原理示意当井眼内有两种不同的钻井液密度梯度时，我们称之为“双梯度MPD”。这种技术的典型实现方式是通过往双壁钻杆的环空、附着在套管外面的寄生管内或者隔水导管内注入低密度的钻井液来完成的。从连接点处开始输入空气、惰性气体、轻泥浆或者固体添加物以降低从这一点到地面之间的泥浆密度。应用双梯度的目的并不完全为了降低井底压力(BHP)。这样做的目的是为了调整环空压力剖面避免超过某些层的破裂压

7、力梯度。-12-3.MPD的分类与应用方式MPD的应用形式的技术原理示意这是一种处理严重井漏的钻井方法。把一段预先设计好的重泥浆(可能是压井泥浆)通过旋转控制头泵入到环空中，这段“泥浆帽”起到封隔环空的作用。使用比重较小并且无害的钻井液（可能是海水）来钻开压力衰竭地层。泥浆和岩屑被压入易发生复杂情况的裂缝地带。其结果是：使用轻泥浆钻进将会极大的提高ROP。其泥浆漏失到压力衰竭地层的成本低于常规钻井的成本。相当于全部漏失。-13-3.MPD的分类与应用方式MPD的应用形式的技术原理示意使用海水进行无隔水导管钻

8、井时，为了在海底建立井口，需要使用水下旋转控制头和远程操纵潜水器。使用远程操纵潜水器或者水下自动节流装置来调整泥浆管线的回压。调节水下节流阀开度以控制井底压力，看起来就好像使用隔水导管钻进一样。-14-3.MPD的分类与应用方式MPD的应用形式的技术原理示意一个新出现的MPD应用形式是在钻杆上装备一个钻井液动力泵，使用这个泵给环空内上返的泥浆增加动力。这种降低ECD的工具，会在泵送点产生突然的压力改变，从而限制了