控壓鉆井技術(shù)及應(yīng)用分析

孫宏威

（大慶鉆探工程公司鉆井四公司，黑龍江 大慶 163000）

隨著我國(guó)對(duì)采油技術(shù)的不斷發(fā)展，控壓鉆進(jìn)技術(shù)以其生產(chǎn)成本低、操作流程簡(jiǎn)單、節(jié)省非生產(chǎn)時(shí)間和提高油井生產(chǎn)效率等諸多優(yōu)點(diǎn)，成為復(fù)雜地層油氣資源開采的主要技術(shù)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在鉆進(jìn)新技術(shù)的研發(fā)方面也以其為重點(diǎn)，對(duì)此采油技術(shù)進(jìn)行深入的研究分析，以促進(jìn)控壓鉆井技術(shù)得以進(jìn)一步的完善。

1 控壓鉆井技術(shù)

1.1 控壓鉆井技術(shù)的定義

針對(duì)于控壓鉆進(jìn)技術(shù)的具體定義可以說(shuō)是種類比較繁多，雖然表述方法各不相同，但在對(duì)其技術(shù)特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)上還是一致的?？貕恒@井技術(shù)是用于精確控制整個(gè)井眼壓力剖面的實(shí)用鉆井程序，其目的在于保持井底壓力在設(shè)定的范圍以內(nèi)。我國(guó)對(duì)些定義也進(jìn)行了相關(guān)的表達(dá)，在總體上國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其控壓鉆井技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)的認(rèn)知還是相同的，即總體上具有降低生產(chǎn)成本，簡(jiǎn)化操作流程，縮短非生產(chǎn)時(shí)間和顯著改善油井生產(chǎn)效率等優(yōu)點(diǎn)，具體主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

一是在鉆進(jìn)過(guò)程中，地層流體容易侵入，這時(shí)就會(huì)影響鉆井的性能甚至是導(dǎo)致故障的產(chǎn)生，增加了深層鉆井投資風(fēng)險(xiǎn)?？貕恒@進(jìn)技術(shù)就能夠?qū)蹆?nèi)環(huán)境壓力實(shí)施有效的控制，從而避免了流體故障性的侵入，提高了鉆進(jìn)的性能。

二是控壓鉆井技術(shù)可以對(duì)回壓、流體密度、流體流變性、環(huán)空液面、循環(huán)摩擦力和井眼幾何尺寸實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)控，并針對(duì)監(jiān)控狀況自動(dòng)實(shí)施應(yīng)對(duì)策略，從而實(shí)現(xiàn)及時(shí)、高效和低成本的故障處理。

三是控壓鉆井技術(shù)能夠?qū)嵤┛紫秹毫推屏褖毫﹂g的對(duì)比監(jiān)測(cè)，或以有效的進(jìn)行預(yù)測(cè)，提前對(duì)容易發(fā)生的井涌、井塌、井漏等事故做好防范工作，避免損失的發(fā)生。

2 控壓鉆井技術(shù)的應(yīng)用形式

2.1 井底壓力恒定（CBHP）技術(shù)

井底壓力恒定（Constant Bottom Hole Pressure CBHP）的控壓鉆井又稱為當(dāng)量循環(huán)密度（ECD）控制，是一種通過(guò)環(huán)空水力摩阻、節(jié)流壓力和鉆井液靜液柱壓力來(lái)精確控制井眼壓力的方法。設(shè)計(jì)時(shí)使用低于常規(guī)鉆井方式的鉆井液密度進(jìn)行近平衡鉆井，循環(huán)時(shí)井底壓力等于靜液柱壓力加上環(huán)空壓耗；當(dāng)關(guān)井、接鉆桿時(shí)，循環(huán)壓耗消失，井底壓力處于欠平衡狀態(tài)，在井口加回壓使井底壓力保持一定程度的過(guò)平衡，防止地層流體侵入。理想的情況是靜止時(shí)在井口加的回壓等于循環(huán)時(shí)的環(huán)空壓耗。井底壓力恒定的控壓鉆井作業(yè)，無(wú)論是在鉆進(jìn)、接單根，還是起下鉆時(shí)均保持恒定的環(huán)空壓力剖面，在鉆進(jìn)孔隙壓力——破裂壓力窗口狹窄的地層或存在涌、漏現(xiàn)象時(shí)，可實(shí)現(xiàn)有效的壓力控制。

2.2 加壓泥漿帽鉆井（PMCD）技術(shù)

加壓泥漿帽鉆井是在鉆井中因環(huán)空流體密度較小而需在井口施加一個(gè)正壓，因此稱為加壓泥漿帽鉆井，這也是與泥漿帽鉆井的主要區(qū)別。加壓泥漿帽鉆井是一種控制嚴(yán)重井漏的鉆井方法，適用于陸上和海洋油氣井眼嚴(yán)重漏失地層的鉆進(jìn)作業(yè)。泥漿帽鉆井和加壓泥漿帽鉆井都適用于鉆進(jìn)嚴(yán)重漏失地層，但是，若儲(chǔ)層壓力低于靜水壓頭，則應(yīng)采用泥漿帽鉆井工藝，在鉆井液漏失過(guò)程中向環(huán)空泵入清水，一旦侵入井眼的氣體被環(huán)空內(nèi)的清水壓回漏失層段，即可繼續(xù)鉆進(jìn)；當(dāng)儲(chǔ)層壓力高于靜水壓頭時(shí)，就必須采用加壓泥漿帽鉆井工藝，利用加重鉆井液來(lái)平衡儲(chǔ)層壓力。加壓泥漿帽鉆井過(guò)程中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)控制頭從地面向環(huán)空上部注入液態(tài)“鉆井液帽”。通常，注入的泥漿帽已經(jīng)過(guò)加重和增粘處理，高密度鉆井液應(yīng)緩慢注入環(huán)空，防止油氣上竄進(jìn)入環(huán)空，從而保持良好的井控狀態(tài)。為了更好地?cái)y帶巖屑，避免巖屑在鉆頭以上層段的孔洞或裂縫中沉積，在巖屑上返的同時(shí)，還需要向鉆桿內(nèi)注入1段“犧牲流體”（sacrificialfluid），即注入井筒但不返出的低成本流體，通常是清水或鹽水。加壓泥漿帽鉆井工藝是采用相對(duì)密度較小并且無(wú)害的鉆井液來(lái)鉆開壓力衰竭地層，然后采用高密度鉆井液將低密度鉆井液壓入漏失層段繼續(xù)鉆進(jìn)，所有低密度鉆井液和流入井眼的流體都被壓入衰竭地層。采用這種方法，即使所有低密度鉆井液都循環(huán)失返侵入衰竭地層，也能夠有效控制井眼。加壓泥漿帽技術(shù)可以繼續(xù)降低環(huán)空壓力，使作業(yè)人員能夠繼續(xù)鉆穿裂縫地層或斷層達(dá)到設(shè)計(jì)井深，減少發(fā)生井下復(fù)雜情況的時(shí)間與費(fèi)用，使鉆井液漏失最小化。

2.3 雙梯度鉆井（DGD）技術(shù)

與陸地和淺海鉆井相比，深海鉆井環(huán)境更復(fù)雜，容易出現(xiàn)常規(guī)鉆井裝備和方法難以克服的技術(shù)難題：錨泊鉆機(jī)本身必須承受錨泊系統(tǒng)的重力，給鉆機(jī)穩(wěn)定性增加了難度；隔水管除了承受自身重力，還承受嚴(yán)重的機(jī)械載荷，防止隔水管脫扣是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題；地層孔隙壓力和破裂壓力的間隙很小，很難控制鉆井液密度安全鉆過(guò)地層；海底泥線處高壓、低溫環(huán)境影響鉆井液性能，產(chǎn)生特殊的難題；海底的不穩(wěn)定性、淺層水流動(dòng)、天然氣水合物可能引起的鉆井風(fēng)險(xiǎn)等。國(guó)外在20世紀(jì)60年代提出并在90年代得到大力發(fā)展的雙梯度鉆井技術(shù)很好地解決了這些問(wèn)題。

2.4 HSE（健康、安全、環(huán)境）控壓鉆井

HSE控壓鉆井或稱回流控制（Return Flow Control）鉆井，是出于健康、安全、環(huán)保的目的將鉆井液返回到鉆臺(tái)上的一項(xiàng)控壓鉆井技術(shù)。HSE控壓鉆井是IADC所列舉的控壓鉆井形式之一。盡管技術(shù)應(yīng)用可能有所變化，但與敞開式循環(huán)系統(tǒng)相比，HSE MPD應(yīng)用了閉合、承壓的鉆井液循環(huán)系統(tǒng)，通常在發(fā)生危險(xiǎn)而被迫停鉆或因此影響開采時(shí)應(yīng)用該技術(shù)。閉合式鉆井液循環(huán)系統(tǒng)可防止巖屑和氣體從鉆臺(tái)進(jìn)入大氣，因此可降低H2S氣體的含量，減少鉆臺(tái)閃火花的危險(xiǎn)。

結(jié)語(yǔ)

控壓鉆井技術(shù)在不斷的應(yīng)用和發(fā)展過(guò)程中，其應(yīng)用形式較為多樣，因此在使用過(guò)程中可以根據(jù)不同的區(qū)塊的具體情況，來(lái)采取適合的控壓鉆井技術(shù)方式，從而保證鉆井性能的有效實(shí)現(xiàn)，并充分發(fā)揮出控壓鉆井技術(shù)的諸多優(yōu)勢(shì)。

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