控壓鉆井技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展

李曉清（中石化中原石油工程公司鉆井四公司， 河南 濮陽(yáng) 457001）

控壓鉆井技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展

李曉清（中石化中原石油工程公司鉆井四公司， 河南 濮陽(yáng) 457001）

從國(guó)內(nèi)外解決窄窗口鉆井技術(shù)對(duì)策著手，對(duì)常規(guī)控壓鉆井技術(shù)、精細(xì)控壓鉆井技術(shù)及其配套設(shè)備進(jìn)行分析，指出了近年來(lái)精細(xì)控壓鉆井技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，為控壓鉆井技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供一定的指導(dǎo)。

控壓鉆井；窄窗口；配套設(shè)備；研究現(xiàn)狀

近年來(lái)，油氣勘探開發(fā)的重點(diǎn)逐漸向深部地層、復(fù)雜地層發(fā)展。窄窗口安全鉆井問(wèn)題逐漸被提上日程，在此基礎(chǔ)上，控壓鉆井技術(shù)得到了較好的發(fā)展，目前在塔里木盆地、四川盆地、柴達(dá)木盆地等都進(jìn)行過(guò)較多的理論研究及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，取得了一定的成績(jī)。本文從窄窗口技術(shù)及問(wèn)題出發(fā)，對(duì)目前常規(guī)控壓鉆井技術(shù)進(jìn)行研究，提出今后一段時(shí)間的發(fā)展方向，為我國(guó)油氣鉆探提供一定的指導(dǎo)。

1 窄窗口相關(guān)概念及技術(shù)難點(diǎn)解決方法

（1）窄窗口相關(guān)概念 窄窗口是在鉆井安全窗口的基礎(chǔ)上提出來(lái)的，所謂鉆井安全窗口即在鉆井過(guò)程中不發(fā)生井噴、溢流、垮塌、卡鉆等鉆井安全事故，一般使用鉆井液來(lái)平衡地層壓力以保證井壁的穩(wěn)定性。窄窗口地層壓力窗口較小，鉆井液在平衡地層壓力的時(shí)候由于工況的不同或者壓力系統(tǒng)的頻繁變化，導(dǎo)致鉆井液密度很難控制地層壓力，造成相關(guān)鉆井安全事故。一般情況下，窄窗口主要有以下一些情況。

裂縫、溶洞發(fā)育的碳酸鹽巖地層或裂縫發(fā)育的碎屑巖地層，通常表現(xiàn)為開泵井漏、停泵井涌的情況，稱之為壓力敏感性地層；平衡井底（或下部）地層是，上部地層出現(xiàn)漏失，而平衡上部地層時(shí)，下部地層出現(xiàn)溢流。也就是統(tǒng)一壓力系統(tǒng)井段較長(zhǎng)的情況；異常高壓地層的存在，如上部地層為異常高壓，當(dāng)進(jìn)入下部正常壓力系統(tǒng)地層時(shí)，發(fā)生漏失；相對(duì)薄弱地層，如容易垮塌或者容易發(fā)生漏失的地層；老油田開采后期，由于油氣層壓力降低而造成下部地層發(fā)生漏失。

（2）技術(shù)難題及解決方法 現(xiàn)場(chǎng)鉆井實(shí)踐表明，窄窗口鉆井技術(shù)的難點(diǎn)的關(guān)鍵是如何防止井下復(fù)雜情況的發(fā)生，從鉆井地質(zhì)及工程著手，認(rèn)為主要存在以下一些難點(diǎn)。鉆井地質(zhì)：地層壓力預(yù)測(cè)不準(zhǔn)、地層壓力較高但破裂壓力較低；多套壓力系統(tǒng)發(fā)育與同一裸眼段；地應(yīng)力復(fù)雜，井壁易發(fā)生失穩(wěn)，出現(xiàn)井壁易垮塌、縮徑等；地層屬于三高地層。鉆井工程：窄窗口下高密度鉆井液發(fā)生漏失；同一地層又漏又溢；碳酸鹽巖地層出現(xiàn)密度置換；井身質(zhì)量不能滿足施工要求；發(fā)生井漏后由于地層壓力梯度差異，井下更加復(fù)雜；三高井循環(huán)壓耗導(dǎo)致安全窗口不夠。因此解決窄窗口安全鉆井問(wèn)題主要有：精確的確定安全窗口、采用相關(guān)工具或措施擴(kuò)大鉆井安全窗口、采用特殊工藝或工具控制好環(huán)空壓力。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，認(rèn)為控壓鉆進(jìn)能有效的解決窄窗口鉆井安全問(wèn)題。

2 控壓鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

所謂控壓鉆井指的是采用一定方法控制井眼的環(huán)空壓力剖面的鉆井技術(shù)，實(shí)現(xiàn)方法是通過(guò)確定井下壓力情況達(dá)到控制環(huán)空液柱壓力的目的。研究表明控壓鉆井技術(shù)可有效的解決窄窗口鉆井安全問(wèn)題。一般將控壓鉆井技術(shù)分為常規(guī)控壓鉆井和精細(xì)控壓鉆井技術(shù)。

（1）常規(guī)控壓鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 常規(guī)控壓鉆井主要包括：簡(jiǎn)易導(dǎo)流控壓、流量監(jiān)測(cè)控壓、手動(dòng)節(jié)流控壓、充氣控壓、雙梯度控壓、加壓泥漿帽控壓、HSE MPD技術(shù)等鉆井技術(shù)。下面對(duì)其常用技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明。

簡(jiǎn)易導(dǎo)流控壓鉆井技術(shù)指的是運(yùn)用旋轉(zhuǎn)控制裝置（RCD）及引流連通管匯對(duì)流量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，增強(qiáng)早期溢流和漏失監(jiān)測(cè)能力。該技術(shù)成本低且方便，適用于壓力窗口稍微寬松的地層。

加壓泥漿帽控壓鉆井指在環(huán)空流體密度較小的情況下加入一定壓力，利用旋轉(zhuǎn)控制裝置將加重鉆井液注入環(huán)空，實(shí)現(xiàn)鉆屑漏失在鉆頭上的孔洞以及裂縫發(fā)育處。該技術(shù)可以對(duì)發(fā)生嚴(yán)重井漏地層有較好的作用，通用于陸地及海洋油氣井中，特別是深層碳酸鹽巖地層。

雙梯度控壓鉆井技術(shù)主要應(yīng)用于海洋油氣鉆井過(guò)程中，其實(shí)現(xiàn)方式是采用隔水管內(nèi)充灌海水，利用海底泵回輸鉆井液?；蛘咄ㄟ^(guò)注入低密度流體、氣體或空心微球降低隔水管內(nèi)流體返出密度，達(dá)到與海水密度相當(dāng)。該技術(shù)的主要技術(shù)點(diǎn)在于保持雙密度鉆井液，控制環(huán)空及井底壓力而實(shí)現(xiàn)平衡井底壓力的目的。

井口連續(xù)循環(huán)鉆井系統(tǒng)指的是將接單根分為幾個(gè)連續(xù)操作，目的是在保持鉆井液循環(huán)的基礎(chǔ)上對(duì)進(jìn)行鉆柱連接，保證鉆井液循環(huán)密度不變。該技術(shù)在BP油田得到首次應(yīng)用。

降ECD工具是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，其通過(guò)渦輪將鉆井液動(dòng)能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，使鉆井液泵向上推動(dòng)，作用在工具安裝處之上的流體重力以及環(huán)空壓耗，實(shí)現(xiàn)降低井底ECD目的。

3 研究現(xiàn)狀及發(fā)展

近年來(lái)，國(guó)際上利用控壓鉆井技術(shù)解決窄窗口安全鉆井已取得了較好的成績(jī)，我國(guó)起步相對(duì)較晚，但發(fā)展較快，目前已開展了相關(guān)技術(shù)的引進(jìn)以及相應(yīng)工藝技術(shù)、設(shè)備的自主創(chuàng)新研究，針對(duì)窄窗口鉆井問(wèn)題已進(jìn)行過(guò)相當(dāng)多的實(shí)踐?？傮w來(lái)說(shuō)，我國(guó)已經(jīng)從常規(guī)控壓鉆井技術(shù)向精細(xì)控壓鉆井技術(shù)發(fā)展。具體而言，鉆井裝備已經(jīng)研發(fā)了如環(huán)空壓力隨鉆監(jiān)測(cè)、控壓鉆井配套設(shè)備、裝置的研發(fā)及實(shí)踐，取得了多項(xiàng)發(fā)明專利；鉆井工藝相關(guān)理論、設(shè)計(jì)、相應(yīng)監(jiān)測(cè)軟件都已經(jīng)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展；配套技術(shù)上主要包括防漏技術(shù)、堵漏技術(shù)、地層壓力預(yù)測(cè)及監(jiān)測(cè)技術(shù)、地層壓力評(píng)價(jià)技術(shù)等都已經(jīng)初具規(guī)模。今后一段時(shí)間我國(guó)的發(fā)展方向應(yīng)該著重于精細(xì)控壓技術(shù)的研究及應(yīng)用。

［1］辜志宏，王慶群，劉峰，等.控制壓力鉆井新技術(shù)及其應(yīng)用［J］.石油機(jī)械，2007，35（11）:68-72.

［2］嚴(yán)新新，陳永明，燕修.MPD技術(shù)及其在鉆井中的應(yīng)用［J］.天然氣勘探與開發(fā)，2007，30（2）:62-66.

［3］周英操，楊雄文，方世良，等.窄窗口鉆井難點(diǎn)分析與技術(shù)對(duì)策［J］.石油機(jī)械，2010，38（4）:1-7.

李曉清（1985- ），女，助理工程師，主要從事從事鉆井資料統(tǒng)計(jì)管理工作。