控壓鉆井設(shè)備在油田鉆井中的應(yīng)用

王文超

摘要：石油作為經(jīng)濟發(fā)展的主要能源，隨著油氣資源的日漸衰竭，開發(fā)油氣勘探會面臨更加復雜的地層，出現(xiàn)多壓力體系、噴漏共存、壓力窗口窄、井壁穩(wěn)定性不足等特點，但是在鉆探這些深層復雜地層的時候，經(jīng)常會出現(xiàn)井漏、排出有害氣體、卡鉆等情況。無疑會增加鉆井的投入成本以及操作風險。本文主要討論控壓鉆井設(shè)備的原理以及現(xiàn)場安裝應(yīng)用、控壓技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：控壓鉆井設(shè)備;油田鉆井;應(yīng)用

前言：

近些年，開發(fā)油氣勘探的重點逐漸轉(zhuǎn)變成深部地層以及復雜地層，找窗口安全鉆井問題也逐漸提進計劃中，基于這基礎(chǔ)上，控壓鉆井技術(shù)會得到較好的發(fā)展，在我國已經(jīng)有四川盆地、塔里木盆地、柴達木盆地等都有較多的理論研究以及現(xiàn)場的實踐，已經(jīng)有了較好的成績。

一、控壓鉆井設(shè)備的原理以及現(xiàn)場安裝應(yīng)用

（一）控壓鉆井的原理以及模式

其實控壓鉆井原理就是在鉆井期間，借助回壓泵、調(diào)整環(huán)空壓力體制、節(jié)流閥精細控制，保證環(huán)空液柱壓力大于井底壓力，還有不壓漏地層，然后在窄壓力窗口階段實現(xiàn)安全且快速鉆井的一種鉆井技術(shù)[1]。按照采集的井底壓力值，利用閉環(huán)壓力控制算法軟件，準確計算井口需要施加的局部循環(huán)壓耗，不斷調(diào)節(jié)井口套壓，使井底壓力保持平衡?？梢钥刂凭讐毫υ陬A定的范圍中，不斷提供不同工況中的井底壓力控制，使窄密度安全密度窗口井底壓力控制更加準確，解決漏涌共存的情況[2]。針對常規(guī)鉆井，控壓鉆井井底壓力波動比較小，防止在接立柱以及起下鉆、停泵等情況引發(fā)壓力波動，防止出現(xiàn)更加復雜的情況。經(jīng)過控制鉆井液密度、井口回壓以及循環(huán)壓耗，保持井底壓力相對平衡就是控壓鉆井技術(shù)。

（二）控壓鉆井設(shè)備的組成

集機、液、電、信息、自動控制等技術(shù)為一體的就是控壓鉆井系統(tǒng)，實時采集井底以及地面的實際數(shù)據(jù)、信息，主動調(diào)節(jié)井口的套壓，精細化控制井底壓力。集成配套包括：為流量控制鉆井系統(tǒng)、井底恒壓鉆井系統(tǒng)、精細壓力控制欠平衡鉆井系統(tǒng)、帶壓泥漿帽鉆井系統(tǒng)這幾項特色技術(shù)[3]。這項控壓鉆井系統(tǒng)其中包含著自動節(jié)流控制系統(tǒng)、回壓補償系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)采集以及控制系統(tǒng)、隨鉆環(huán)空壓力監(jiān)測系統(tǒng)。其中控壓鉆井系統(tǒng)使用模塊化以及集中控制雙重思路，這樣不但可以整體使用，其中每個子系統(tǒng)也可以獨立使用;擁有微流量以及井底壓力兩種監(jiān)控方式，就可以實現(xiàn)精準控制井底壓力，控制精度在±0.35Mpa。首先是旋轉(zhuǎn)控制頭，旋轉(zhuǎn)控制頭在井口環(huán)形防噴器上方安裝著，形成井口密封，這個旋轉(zhuǎn)控制頭的高度1.7米左右，靜態(tài)工作壓力在5000psi，動態(tài)工作壓力2500psi，其中安裝要求就是轉(zhuǎn)盤、天車、井口，這三者中心偏差小于一厘米。其次是旋轉(zhuǎn)軸承總成，旋轉(zhuǎn)控制頭主要部件，主要用于和鉆具以及旋轉(zhuǎn)控制頭本體之間的密封。尺寸就是外徑：432毫米;中心孔通徑196毫米，工作的轉(zhuǎn)速小于120rpm，密封膠芯的使用時間小于120個小時。精細控壓鉆井系統(tǒng)，每個平臺都有固井泵、油氣分離器等設(shè)備，要綜合考慮成本以及設(shè)備簡單化等原因，要廣泛使用分體式控壓鉆井系統(tǒng)，固井泵充當回壓補償泵使用[4]。其中控壓鉆井系統(tǒng)技術(shù)的特點就是將套壓、微流量、立管壓力一體的綜合井筒壓力控制技術(shù)，可以更加準確控制井眼環(huán)空壓力的剖面，應(yīng)對井下壓力發(fā)生的變化。流量監(jiān)測裝置，使用艾默生流量計，可以滿足多種工作情況，準確檢測流量以及氣體，在入口以及出口檢測流量，使用軟件及時校正。這樣流量檢測精度比較高，方便及時發(fā)展流量的改變，能滿足鉆井、起下鉆、接單根等情況。

（三）控壓設(shè)備的應(yīng)用

首先是安裝控壓鉆井設(shè)備，根據(jù)設(shè)備安裝的程序，在萬能防噴器上安裝旋轉(zhuǎn)控制頭的底座，主要是連接高壓三通、液動高壓閥門和閘板閥門，連接旋轉(zhuǎn)控制頭底座潤滑管線還有控制管線，確認關(guān)閉液動閥。在開窗作業(yè)結(jié)束之后，起鉆完、空井穿軸承總承、試壓，放著備用，開始安裝控壓專用的喇叭管，組建BOP腳手架，給操作提供方便。連接返漿管線還有節(jié)流管線。

（四）應(yīng)用效果

使用低密度的鉆井液，安全順利鉆過虧空層油組，在保證微過平衡壓文地層的基礎(chǔ)上，順利鉆至完鉆的深度，完成鉆井的目標。使用控壓鉆井技術(shù)鉆井，使用低密度鉆井液，經(jīng)過設(shè)置不同的井口回壓，基于保證微過平衡壓穩(wěn)地層基礎(chǔ)下，順利完成鉆井的目標，達到零漏失、零復雜設(shè)計地質(zhì)目的，最大程度保護井下安全，提升工作效率，使用低密度鉆井液鉆井，減小虧壓層漏失出現(xiàn)的風險，還對儲層保護有保護的作用，起到保護儲層的目標。

二、控壓技術(shù)的發(fā)展

在國際上使用控壓鉆井技術(shù)解決窄窗口安全鉆井方面取得較好的成就，雖然我國起步比較晚，而發(fā)展速度比較快，當前已經(jīng)開展有關(guān)技術(shù)的引進以及對應(yīng)的工藝技術(shù)、機械設(shè)備等自主創(chuàng)新研究，對于窄窗口鉆井問題已經(jīng)有較多的實踐。總而言之，我國已經(jīng)從常規(guī)控壓鉆井技術(shù)發(fā)展到精細控壓鉆井技術(shù)。鉆井設(shè)備已經(jīng)研發(fā)環(huán)空壓力對鉆監(jiān)測，裝置的研發(fā)以及實踐、控壓鉆井配套設(shè)備，已經(jīng)擁有多項的發(fā)明專利;其實鉆井工藝的有關(guān)理論知識、設(shè)計、對應(yīng)監(jiān)測軟件已經(jīng)得到長遠的發(fā)展，其中配套技術(shù)主要有：堵漏技術(shù)、防漏技術(shù)、地層壓力預測以及監(jiān)測技術(shù)、地層壓力評價技術(shù)等等。在今后很長一段時間我國的發(fā)展方向都會著重于精細控壓技術(shù)。

結(jié)語：

綜上所述，其實控壓鉆井技術(shù)已經(jīng)發(fā)展比較成熟，控壓鉆井技術(shù)可以隨鉆實時保障井筒安全，等井筒出現(xiàn)嚴重問題的時候重新構(gòu)建井筒平衡的一種應(yīng)急技術(shù)，基于提升井口裝備控壓能力以及完善控壓鉆井的基礎(chǔ)上，構(gòu)成一項新的全過程井筒安全控制鉆井技術(shù)。

參考文獻：

[1]冮鵬，韓亮，耿立軍等. 精細控壓鉆井技術(shù)在渤海油田復雜壓力體系井的應(yīng)用[J]. 鉆探工程，2021，48（07）：58-64.

[2]張欽岳，殷志明，李濱. 深水窄壓力窗口控壓鉆井技術(shù)進展及應(yīng)用[J]. 石化技術(shù)，2021，28（04）：101-106.

[3]陳清正，侯得景，聶光輝等. 控壓鉆井設(shè)備在渤海某油田鉆井中的應(yīng)用[J]. 科學技術(shù)創(chuàng)新，2021，（09）：120-121.

[4]劉書杰，吳怡，謝仁軍等. 深水深層井鉆井關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展與展望[J]. 石油鉆采工藝，2021，43（02）：139-145.