微流量控压钻井技术研究现状

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1、钻采工艺2011年5月·12·DRILLING＆PRODUCTIONTECHNOLOGYMay2011钻井工艺微流量控压钻井技术研究现状1，2234552史玉胜，何世明，林文秀，唐洪发，周晓红，周怀光，汤明(1华北油田公司第二采油厂2西南石油大学石油工程学院3渤海钻探工程公司钻井二分公司4川庆钻探工程有限公司培训中心5塔里木油田公司)史玉胜等．微流量控压钻井技术研究现状．钻采工艺，2011，34(3):12－14摘要:为了解决裂缝性压力敏感地层在钻井过程中非漏即溢的问题研发出了控压钻井技术。而基于钻井液微流量控制的钻井

2、技术属于控压钻井技术的一种类型，该技术在传统的地面钻井液循环路线上安装了微流量传感器和节流器，可实现对钻井液压力、流量、当量循环密度、流速等参数进行随钻实时监测，同时进行反馈控制。文中对微流量控压钻井技术产生的技术背景、结构组成、工作原理、结构特点进行了系统分析，并对该技术在国外成功的应用试验进行了总结，对该技术在国内的研究与应用具有一定的借鉴作用。关键词:控压钻井;微流量;裂缝性地层;压力敏感中图分类号:TE242文献标识码:ADOI:10．3969/J．ISSN．1006－768X．2011．03．05裂缝性压力敏

3、感地层一般是指不满足达西渗流该密度窗口较小。当压差小于重力置换密度窗口时［1］定律，且没有明显安全密度窗口的地层。由于不发生负压溢流;当压差大于重力置换密度窗口时，出满足达西渗流定律，同时存在重力置换作用，导致在现正压漏失;压差处于重力置换密度窗口内时，有溢钻井过程中漏喷事故交替发生。为了避免在该类型有漏，且处于一动态平衡状态。由于几乎没有安全地层钻井过程中出现严重的井下事故，需要在整个密度窗口，井筒与地层处于连通状态，在钻井过程中钻井过程当中实现对井底压力的精细控制，国外由井筒没有承压能力，表现为非溢即漏。此发展起来

4、了控压钻井技术。微流量控压钻井技术［2］属于控压钻井技术的一种。一、控压钻井产生的技术背景刚性井筒理论满足达西渗流，井筒内压差存在一个安全密度窗口，如图1所示。当压差小于安全密度窗口时便会发生负压溢流;当压差大于安全密度窗口时出现正压漏失;当压差处于安全密度窗口内时，不溢不漏，井筒处于安全状态。若安全窗口足够大(渗流阻力大)，便能保证井筒内的安全密度窗口范围足够大，即钻井液密度的调节范围也就足够大，表现为井筒具有足够的承压能力(不溢不漏)。由于裂缝性压力敏感地层不满足达西渗流条为了能有效地应对裂缝性压力敏感地层在钻井件

5、，渗流阻力很小，从而导致井筒内几乎不存在安全过程中的非溢即漏的技术难题，需要对井底压力实密度窗口，取而代之的是一个重力置换密度窗口，且现精确控制，避免大量溢流和漏失的出现。收稿日期:2010－12－24基金项目:国家自然科学基金项目《智能井井下流量控制系统机理研究》(50674077)和“863”项目《智能井注采井下控制关键技术研究》(2006AA09Z312)资助。作者简介:史玉胜(1980－)，2010年获得西南石油大学石油与天然气领域工程硕士学位，主要从事钻井技术方面的研究。地址:(065700)河北省廊坊市广阳

6、区万庄石油矿区14区8－6－7，电话:18931653834，E－mail:shyshws@126．com第34卷第3期钻采工艺Vol．34No．3DRILLING＆PRODUCTIONTECHNOLOGY·13·统的微小压力变化都在环空中得到快速响应，传输二、微流量控压钻井技术特点速度可达声速。深达4500m的井深，地面节流器［6］1．结构组成的压力调节仅需3s便可传达至井底。此特性是微流量控压钻井系统主要由3大部分组成:旋微流量控制系统能够满足快速控制性能的理论基转控制头、微流量节流管汇和数据采集与控制系础。［3］

7、3．结构特点统。旋转控制头在井眼环空与钻柱之间起密封作用，提供安全有效的压力控制，实现带压钻进作(1)装备简单，仅需在原有钻机上加装旋转控业，控制地面环空回压，使井底压力精确的保持在一制头、微流量测量仪、传感器、节流管汇等部件，能应定范围内，避免发生井喷，在微欠平衡钻进过程中能用于陆地钻井和海上钻井。充分保证井口设备和操作人员的安全。微流量节流(2)操作灵活、简单，安全可靠，无风险。该系管汇可根据工作需要调节钻井液流量等参数，钻井统为闭环控制系统，能实现远程操控，能充分保证操液地面管汇上装有2个钻井液微流量测量仪以及相

8、作人员的安全。关的传感器，传感器通过测量各种钻井液参数，并将(3)能实现地层压力的实时监测，然后通过计采集到的压力、温度、流量、流速等信号通过A/D转算机处理后做出迅速反应，真正实现安全钻进。［7］换器送到中央数据采集与控制系统中，经计算机处(4)监测控制精度高，入口出口处监测精度33理后发出下一步控制指令［4、5］。≤0．08m