控壓鉆井技術(shù)淺析與展望

王之杰

摘 要：隨著鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的鉆井技術(shù)運(yùn)用在鉆井過(guò)程中。控壓鉆井技術(shù)是近幾年最新研究的鉆井技術(shù)，與以往技術(shù)相比鉆進(jìn)速率高，已被普遍運(yùn)用在油氣鉆井開(kāi)采中。本文將對(duì)鉆井技術(shù)進(jìn)行淺析，首先概述了控壓鉆井技術(shù)的原理，其次對(duì)控壓鉆井技術(shù)的使用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并在現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上對(duì)控壓鉆井技術(shù)的展望提出了論述。

關(guān)鍵詞：控壓鉆井；技術(shù)探析；技術(shù)展望

0 引言

鉆井技術(shù)在我國(guó)油氣開(kāi)采中具有極其重要的作用，同時(shí)為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)發(fā)展上做出了巨大的貢獻(xiàn)。鉆井技術(shù)的快速發(fā)展，控壓鉆井技術(shù)開(kāi)始運(yùn)用在實(shí)際鉆井過(guò)程中，控壓鉆井技術(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)MPD技術(shù)，目前我國(guó)絕大多數(shù)的油氣開(kāi)采過(guò)程中都含有控壓鉆井技術(shù)?？貕恒@進(jìn)技術(shù)在鉆進(jìn)過(guò)程中，能有效的提升鉆井的速率，縮短鉆井的時(shí)間，大幅度的提高油氣開(kāi)采的生產(chǎn)效率。

1 控壓鉆井技術(shù)概述

1.1 鉆井技術(shù)的原理

在經(jīng)常實(shí)施的鉆井過(guò)程中，對(duì)鉆井密度的控制和調(diào)整是一項(xiàng)非常重要的方法，但這個(gè)方法有一個(gè)缺陷——及時(shí)性太弱。由于沒(méi)有完全封閉的系統(tǒng)，對(duì)井底的壓力只能采用循環(huán)達(dá)到排放的規(guī)定，這樣就不能持續(xù)控制壓力?？貕恒@井技術(shù)通過(guò)控制鉆井密度，在低密度中循環(huán)，保證動(dòng)態(tài)范圍的安全密度窗口，當(dāng)循環(huán)受阻時(shí)，能在井口處獲得相應(yīng)的背壓，以控制靜態(tài)安全密度窗口，提高鉆井的安全性[1]。

1.2 技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成

（1）電控系統(tǒng)是接受信號(hào)后對(duì)其分析、處理的系統(tǒng)。信號(hào)處理后發(fā)出相應(yīng)的指令。（2）指令系統(tǒng)具有控壓的作用。首先接受相應(yīng)電子控制系統(tǒng)的信號(hào)，發(fā)送至控制柜后將相關(guān)工作和轉(zhuǎn)換電路的信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)和液壓信號(hào)。（3）分析系統(tǒng)主要將系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換并反饋各類(lèi)參數(shù)，將實(shí)時(shí)參數(shù)與基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，輸入數(shù)據(jù)。（4）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要功能是收集鉆進(jìn)過(guò)程中的實(shí)時(shí)參數(shù)，將數(shù)據(jù)集中在數(shù)據(jù)中心，為其他系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)上的支持。

1.3 控壓鉆井技術(shù)的定義

精細(xì)控壓鉆井可用于過(guò)平衡鉆井、近平衡鉆井，也可以用于欠平衡鉆井。過(guò)平衡鉆井技術(shù)是鉆進(jìn)過(guò)程中，地層孔隙壓力小于井筒液柱壓力的能安全有效實(shí)施的鉆井技術(shù)。近平衡鉆井技術(shù)是鉆進(jìn)過(guò)程中，地層孔隙壓力與井筒液柱壓力相差范圍不大的能安全有效實(shí)施的鉆井技術(shù)。近平衡鉆井過(guò)程中，可能會(huì)受到起鉆時(shí)抽吸壓力的影響，導(dǎo)致地層孔隙壓力大于井筒液柱壓力。但是在近平衡鉆井的概念上，井底壓差一直是正壓差。欠平衡鉆井技術(shù)是地層孔隙壓力大于井筒環(huán)空中的井底壓力，并將流體循環(huán)到地面上進(jìn)行處理的鉆井技術(shù)。

1.4 控壓鉆井分級(jí)

控壓鉆井按用途進(jìn)行分級(jí)，可以分為五個(gè)等級(jí)。一級(jí)，鉆井過(guò)程安全，沒(méi)有漏噴等異常現(xiàn)象發(fā)生，通常指常規(guī)的過(guò)平衡鉆井。二級(jí)，鉆井過(guò)程安全，沒(méi)有漏噴等異常現(xiàn)象發(fā)生，為了提升鉆井的速率，使用近平衡鉆井。三級(jí)，關(guān)井壓力最大值低于旋轉(zhuǎn)防噴器預(yù)定工作壓力下進(jìn)行的欠平衡鉆井作業(yè)或精細(xì)控壓鉆井作業(yè)，設(shè)備出現(xiàn)失效后，產(chǎn)生的直接后果有限，出現(xiàn)異常現(xiàn)象應(yīng)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，使用常規(guī)的壓井方法進(jìn)行制止。四級(jí)，關(guān)井壓力最大值低于旋轉(zhuǎn)防噴器預(yù)定工作壓力下進(jìn)行的欠平衡鉆井作業(yè)或精細(xì)控壓鉆井作業(yè)，但是設(shè)備失效后可能會(huì)產(chǎn)生直接的嚴(yán)重后果，啟動(dòng)預(yù)先設(shè)計(jì)的應(yīng)急預(yù)案無(wú)把握，有風(fēng)險(xiǎn)的鉆井作業(yè)。五級(jí)，井下情況不清楚，即便使用應(yīng)急的預(yù)案，也有幾率出現(xiàn)較大風(fēng)險(xiǎn)的欠平衡鉆井作業(yè)或精細(xì)控壓鉆井作業(yè)。

2 控壓鉆井技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 解決了非地質(zhì)鉆井的窄密度窗口問(wèn)題

窄密度窗口是漏失壓力或破裂壓力與地層坍塌壓力或孔隙壓力差距十分小，可供鉆井液密度選擇的窗口太窄。因?yàn)楹Ｑ笾杏泻Ｋ拇嬖冢虼穗S著水深的不斷增加，破裂壓力梯度也會(huì)不斷降低，造成地層孔隙壓力梯度與破裂壓力梯度的范圍較窄，極易出現(xiàn)塌、漏、涌、卡等鉆井情況發(fā)現(xiàn)?？貕恒@進(jìn)技術(shù)能夠維持井底的壓力，使壓力處于相關(guān)恒定的狀態(tài)，降低井底壓力的波動(dòng)。這一條件下，鉆井作業(yè)能安全通過(guò)窄密度窗口地層，或利用雙梯度鉆井的方法增大鉆井液密度窗口，擴(kuò)大鉆井作業(yè)的操作范圍，達(dá)到安全鉆井的目的。

2.2 解決了非地質(zhì)鉆井作業(yè)的相關(guān)問(wèn)題

非地質(zhì)鉆井中的淺表層問(wèn)題中有天然氣水合物和淺層氣導(dǎo)致的井眼沖蝕、海底淺層流、海底井口坍塌、大量出砂導(dǎo)致井口掩埋等等。這類(lèi)問(wèn)題對(duì)鉆井作業(yè)的安全帶來(lái)了很大威脅，增加淺表層風(fēng)險(xiǎn)的危害?？貕恒@井技術(shù)可以維持鉆井井底壓力的穩(wěn)定，通過(guò)對(duì)井下的情況進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行仔細(xì)的分析，做出預(yù)測(cè)。預(yù)防淺層氣體入侵井筒，保持地層的井壁穩(wěn)定，避免井口出現(xiàn)塌陷，進(jìn)而降低淺表層問(wèn)題給鉆井作業(yè)帶來(lái)的安全威脅。

3 控壓鉆井技術(shù)的展望

目前控壓鉆進(jìn)技術(shù)中，一些問(wèn)題得到了較好的解決，如高溫高壓鉆井的問(wèn)題，壓力衰減的問(wèn)題。但依舊有一些問(wèn)題沒(méi)有得到解決，如恒壓底環(huán)的動(dòng)態(tài)控制、環(huán)形液壓，需要更深入的進(jìn)行分析。針對(duì)這些問(wèn)題，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)技術(shù)人員的技術(shù)培訓(xùn)，讓其理論知識(shí)與技術(shù)結(jié)合于儀器操作上，提高其專(zhuān)業(yè)能力，成為專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員以發(fā)揮專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，要促進(jìn)控壓鉆井技術(shù)的發(fā)展，首先要清楚控壓鉆井技術(shù)的具體概念。其次，控壓鉆井技術(shù)中，近平衡鉆井技術(shù)與過(guò)平衡鉆井技術(shù)已經(jīng)配套成熟，欠平衡鉆井技術(shù)基本成熟。微流量控壓鉆井技術(shù)與精細(xì)控壓鉆井技術(shù)是控壓鉆進(jìn)技術(shù)的發(fā)展方向，通過(guò)不斷的研究一定能達(dá)到這一目標(biāo)，進(jìn)而促進(jìn)控壓鉆井技術(shù)的發(fā)展，提升鉆井過(guò)程的安全性、質(zhì)量性、效益性。

參考文獻(xiàn)

[1] 周英操，崔猛，查永進(jìn).控壓鉆井技術(shù)探討與展望[J].石油鉆探技術(shù)，2008，36（04）：1-4.

[2] 李鵬，閆林，成仁杰.控壓鉆井技術(shù)探討與展望[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2015，10（20）：70-71.

[3] 陳永明.全過(guò)程欠平衡鉆井中的不壓井作業(yè)[J].石油鉆探技術(shù)，2006（02）.

[4] 楊虎，鄢捷年，陳濤，宮傳坤.欠平衡鉆井隨鉆預(yù)測(cè)儲(chǔ)層壓力的理論與實(shí)用方法研究[J].

石油鉆探技術(shù).2005（03）.

[5] 石崇東，張紹槐.智能鉆柱設(shè)計(jì)方案及其應(yīng)用[J].石油鉆探技術(shù)，2004（06）.

[6] 侯緒田.欠平衡鉆井井底壓力自動(dòng)控制技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，2004（02）.

[7] 黃明泉.電磁波電阻率（EWR）在井眼軌跡控制中的應(yīng)用[J].石油鉆探技術(shù)，2003（03）.

[8] 杲傳良.欠平衡鉆井工藝及裝備在漏失井鉆井中的應(yīng)用[J].石油鉆探技術(shù)，2003（01）.

[9] 莊湘琦，李相方，剛濤，隋秀香，唐恩高.欠平衡鉆井井口回壓控制理論與方法[J].石油鉆探技術(shù)，2002（06）.

[10] 姚德輝，李建成，燕修良.充氣鉆井液技術(shù)在云參1井的應(yīng)用[J]. 石油鉆探技術(shù)，2002（04）.