1、壓力控制鉆井技術壓力控制鉆井技術中海油服鉆井事業部中海油服鉆井事業部2匯報內容匯報內容 壓力控制鉆井技術簡介壓力控制鉆井技術簡介 壓力控制鉆井工藝壓力控制鉆井工藝 壓力控制鉆井裝備壓力控制鉆井裝備 油服技術發展過程油服技術發展過程3一、壓力控制鉆井技術簡介一、壓力控制鉆井技術簡介4一、壓力控制鉆井技術簡介一、壓力控制鉆井技術簡介欠平衡鉆井欠平衡鉆井 (UnderBalanced Drilling-UBD) 是指在鉆井過程中鉆井液的是指在鉆井過程中鉆井液的循環壓力（包括液柱壓力和循循環壓力（包括液柱壓力和循環回壓）低于地層的孔隙壓力，環回壓）低于地層的孔隙壓力，允許產層流體流入井眼，并將允許產層

2、流體流入井眼，并將其循環到地面，在地面進行有其循環到地面，在地面進行有效控制的鉆井方式。效控制的鉆井方式。常常規規鉆鉆井井欠欠平平衡衡鉆鉆井井5一、壓力控制鉆井技術簡介一、壓力控制鉆井技術簡介 欠平衡鉆井技術可以減少鉆井中對地層的污染，發現欠平衡鉆井技術可以減少鉆井中對地層的污染，發現隱蔽儲層并正確評價儲層，提高勘探的準確性和成功率。隱蔽儲層并正確評價儲層，提高勘探的準確性和成功率。自自1980s以來，陸地油田很多區塊和油田使用了欠平衡以來，陸地油田很多區塊和油田使用了欠平衡鉆井技術并取得良好效果，目前預計有鉆井技術并取得良好效果，目前預計有30的井采用該的井采用該技術完成。技術完成。 但由于

3、受作業空間、安全環保等因素的限制，欠平衡但由于受作業空間、安全環保等因素的限制，欠平衡技術不適用于海上作業，在整個世界范圍內海上欠平衡技術不適用于海上作業，在整個世界范圍內海上欠平衡應用較少。應用較少。6一、壓力控制鉆井技術簡介一、壓力控制鉆井技術簡介 壓力控制鉆井使用科學的方法和技壓力控制鉆井使用科學的方法和技術來嚴密監測和控制井底壓力，并術來嚴密監測和控制井底壓力，并根據地層情況、鉆探目的和工程實根據地層情況、鉆探目的和工程實際問題將動態井底壓力控制在預定際問題將動態井底壓力控制在預定的壓力窗口內。的壓力窗口內。 壓力控制鉆井壓力控制鉆井(Managed Pressure Drilling

4、- MPD) 技術從欠平衡鉆井中衍生出來的新技術，是一種采用欠技術從欠平衡鉆井中衍生出來的新技術，是一種采用欠平衡鉆井設備及先進壓力控制方法進行鉆進的技術。平衡鉆井設備及先進壓力控制方法進行鉆進的技術。 壓力控制鉆井壓力控制鉆井 MPD7一、壓力控制鉆井技術簡介一、壓力控制鉆井技術簡介1) 常規鉆井中靜止時井內壓力關系常規鉆井中靜止時井內壓力關系 Pm=Pp+P式中：式中：Pm-鉆井液靜液柱壓力，鉆井液靜液柱壓力，MPa; Pp-地層壓力，地層壓力，MPa; P-附加壓力，一般取附加壓力，一般取1.53.5MPa2) 常規鉆井中鉆進時井內壓力關系常規鉆井中鉆進時井內壓力關系 Pm+Pc=Pp+

5、P式中：式中：Pc-環空循環壓耗，環空循環壓耗，MPa。3) 控流欠平衡鉆進時井內壓力關系控流欠平衡鉆進時井內壓力關系 Pm+Pc+Pm+Pa=Pp式中：式中：Pa-井口回壓（套壓），井口回壓（套壓），MPa。8一、壓力控制鉆井技術簡介一、壓力控制鉆井技術簡介UBDMPD井底壓力狀態井底壓力狀態負壓負壓近平衡近平衡壓力波動幅度壓力波動幅度大大非常小非常小壓力控制精度壓力控制精度低低高高對地層的要求對地層的要求嚴格嚴格相對寬松相對寬松地層產出物地層產出物量大量大量小量小設備配置設備配置龐大龐大改動少改動少井筒安全性井筒安全性較高較高非常高非常高對平臺安全影響對平臺安全影響影響較大影響較大提高安全

6、性提高安全性UBD vs. MPD9一、壓力控制鉆井技術簡介一、壓力控制鉆井技術簡介 壓力控制鉆井技術鉆出的井眼更壓力控制鉆井技術鉆出的井眼更能如實地反映井下原始地層特性，能如實地反映井下原始地層特性，減少發生井眼失穩的幾率，為正確減少發生井眼失穩的幾率，為正確評價儲層、制定更合理的勘探開發評價儲層、制定更合理的勘探開發制度提供依據；該技術還彌補了欠制度提供依據；該技術還彌補了欠平衡鉆井地層流體產出過多，海上平衡鉆井地層流體產出過多，海上處置困難等不足。因而，壓力控制處置困難等不足。因而，壓力控制鉆井技術是解決海上勘探、開發難鉆井技術是解決海上勘探、開發難題的有效手段。題的有效手段。 10一、

7、壓力控制鉆井技術簡介一、壓力控制鉆井技術簡介開發復雜油氣藏面臨諸多問題開發復雜油氣藏面臨諸多問題 低電阻低電阻 低滲透低滲透 井下復雜情井下復雜情況發生頻繁況發生頻繁 無法計算無法計算申報儲量申報儲量 常規錄井測井常規錄井測井技術無法識別技術無法識別 低孔隙低孔隙 復雜復雜油氣藏油氣藏 特點特點 問題問題 目的目的11一、壓力控制鉆井技術簡介一、壓力控制鉆井技術簡介 應用：應用：1、減少、控制井漏；、減少、控制井漏；2、控制井底壓力、減少、控制井底壓力、減少 井下事故；井下事故；3、提高井控安全性；、提高井控安全性；4、提高油氣井產能和產量；、提高油氣井產能和產量；5、提高勘探成功率。、提高勘

8、探成功率。12一、壓力控制鉆井技術簡介一、壓力控制鉆井技術簡介應用：應用：13一、壓力控制鉆井技術簡介一、壓力控制鉆井技術簡介美國壓力控制鉆井美國壓力控制鉆井 14二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝1、經濟性預測、經濟性預測2、地層適應性分析、地層適應性分析 3、鉆井介質的選擇、鉆井介質的選擇 4、工藝設計、工藝設計5、作業、作業15二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝1、經濟性預測、經濟性預測 1）壓力控制鉆井較常規鉆井技術初期投入大；）壓力控制鉆井較常規鉆井技術初期投入大； 2）壓力控制鉆井能縮短投資回報期，長期效益好；）壓力控制鉆井能縮短投資回報期，長期效益好； 3）漏失地層，

9、根據漏失量及儲層保護確定是否選用；）漏失地層，根據漏失量及儲層保護確定是否選用； 4）復雜地層，減少事故、降低鉆井成本；）復雜地層，減少事故、降低鉆井成本； 中石油公司高層表示：能利用中石油公司高層表示：能利用UBD/MPD的井盡量采用的井盡量采用 這樣的技術。這樣的技術。16二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝2、地層適應性分析、地層適應性分析 1）地層壓力系數和地質情況較清楚的儲層；）地層壓力系數和地質情況較清楚的儲層； 2）井眼穩定性良好的石灰巖、花崗巖儲層；）井眼穩定性良好的石灰巖、花崗巖儲層； 3）膠結性能良好的砂巖儲層；）膠結性能良好的砂巖儲層； 4）H2S含量低于含量低于20

10、ppm 的儲層。的儲層。 17二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝篩篩選選油藏類型油藏類型地質條件地質條件區塊篩選區塊篩選適合適合MPD的目標區塊的目標區塊初步經濟評價初步經濟評價油油藏藏研研究究油藏精細構造油藏精細構造剩余油分布剩余油分布三維地質模型三維地質模型油藏工程研究油藏工程研究儲層空間分布儲層空間分布開發技術開發技術政策政策油水分布和油水分布和壓力狀況壓力狀況目的層目的層位置位置優優化化設設計計布井方式布井方式產能預測產能預測可采儲量可采儲量作業方式作業方式優化優化油藏地質設計油藏地質設計儲層傷害機理儲層傷害機理18二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝3、鉆井介質選擇、鉆井介

11、質選擇 根據儲層壓力系數的大小，壓力控制鉆井介質可以為根據儲層壓力系數的大小，壓力控制鉆井介質可以為單獨的氣相或液相，也可以是氣液兩相混合物。在做單獨的氣相或液相，也可以是氣液兩相混合物。在做欠平衡鉆井介質設計時，除了考慮循環介質的密度外，欠平衡鉆井介質設計時，除了考慮循環介質的密度外，還要考慮攜巖、油氣分離效率、防腐、安全及環保等還要考慮攜巖、油氣分離效率、防腐、安全及環保等方面因素。方面因素。 目前常用的介質為水基泥漿、油基泥漿、油包水泥漿、目前常用的介質為水基泥漿、油基泥漿、油包水泥漿、微泡泥漿、充氣泥漿等。微泡泥漿、充氣泥漿等。19二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝鉆具組合數據鉆

12、具組合數據井身結構數據井身結構數據巖石力學數據巖石力學數據預計負壓值預計負壓值負壓差大于負壓差大于水平井段環空壓耗水平井段環空壓耗負壓差引起負壓差引起井壁失穩井壁失穩油氣產量小于油氣產量小于設備除油氣能力設備除油氣能力計算隨鉆產油氣量計算隨鉆產油氣量單位壓差單位壓差隨鉆產油氣量隨鉆產油氣量合理井底負壓值合理井底負壓值是是是是是是否否否否否否4、工藝設計、工藝設計20二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝MPD21二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝1) 壓力預測壓力預測DRILLWORKS22二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝23二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝24二、壓力

13、控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝2) 設計設計25二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝26二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝27二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝28二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝29二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝30二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝31二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝32二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝33二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝34二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝3) 完井、測試設計完井、測試設計 利用利用MPD方式鉆井后不能采用常規方式完井、測試方式鉆井后不能采用常規方式完

14、井、測試 盡量采用裸眼完井盡量采用裸眼完井 對于生產井盡量不測試對于生產井盡量不測試 對于評價井測試項目從簡對于評價井測試項目從簡 盡量采用隨鉆測試盡量采用隨鉆測試 一般不采用固井完井，確實需要，要盡量減輕水泥漿液一般不采用固井完井，確實需要，要盡量減輕水泥漿液柱的壓力；采用更精確的壓力控制，井底處于平衡狀態柱的壓力；采用更精確的壓力控制，井底處于平衡狀態 -管外封隔器輔助固井管外封隔器輔助固井 -泡沫水泥漿填充泡沫水泥漿填充35二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝5、作業、作業 對于每個項目，油公司內明確啟動對于每個項目，油公司內明確啟動MPD作業的目的和作業的目的和意義，并成立意義，并

15、成立MPD項目組；項目組； 根據每個平臺的實際狀況，制定合理的應急預案，確根據每個平臺的實際狀況，制定合理的應急預案，確保作業安全；保作業安全； 環保要求。環保要求。 36二、壓力控制鉆井工藝二、壓力控制鉆井工藝壓力控制：壓力控制： 控制方法控制方法1：通過液控節流閥：通過液控節流閥 響應快、作業量小，最常用響應快、作業量小，最常用 控制方法控制方法2：調節泥漿密度、注氣量：調節泥漿密度、注氣量 作業工作量大，不作為壓力微調的手段作業工作量大，不作為壓力微調的手段 控制方法控制方法3：調節泵排量：調節泵排量 深水作業可能用到深水作業可能用到37壓力控制鉆井裝備包括： 井口壓力控制設備 地面流體

16、處理設備 低密度流體產生和注入設備 井下控制閥 三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備38三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備39 井口壓力控制設備主要包括井口壓力控制設備主要包括旋轉防噴系統、井口旋轉防噴系統、井口節節流監控系統、強行起下鉆裝置等，其作用是防止發生流監控系統、強行起下鉆裝置等，其作用是防止發生井噴，控制井口返出流體流量和流體壓力，維持井底井噴，控制井口返出流體流量和流體壓力，維持井底壓力穩定，壓力穩定，保證在井保證在井口有壓力時鉆井作業能夠正常進口有壓力時鉆井作業能夠正常進行行 。三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備1、井口壓力控制設備井口壓力控制設備407100E

17、P旋轉控制頭旋轉控制頭PCWD系統系統三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備41Williams系列旋轉控制頭系列旋轉控制頭 IP 10001000 psi Operating71002500 psi Operating70001500 psi Operating8000 / 9000500 psi Operating三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備42Williams旋轉控制頭旋轉控制頭 驅動器驅動器旋 轉 密旋 轉 密封總成封總成密封膠芯密封膠芯安全螺栓安全螺栓液壓卡箍液壓卡箍底座底座三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備43RISER CAP 7100 三、壓力控制鉆井裝備三

18、、壓力控制鉆井裝備44三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備45三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備46三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備u7100EP旋轉控制頭總成技術參數旋轉控制頭總成技術參數47圖630 11月18日渤深612立壓控制試驗01234567896:01:426:02:006:02:186:02:366:02:546:03:126:03:306:03:486:04:066:04:246:04:426:05:006:05:186:05:366:05:546:06:126:06:306:06:486:07:066:07:246:07:426:08:006:08:186

19、:08:366:08:546:09:146:09:326:09:50時間壓力MPa05101520253035閥開度mm控制壓力立壓套壓開度1三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備2、數據采集、數據采集48三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備3、分離設備、分離設備49FlowfromwellCuttingsOilMudGas三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備50三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備51三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備52三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備4、節流管匯、節流管匯53三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備5、充氣設備、充氣設備54充氣

20、鉆井液充氣鉆井液 鉆桿注入鉆桿注入 寄生管注入寄生管注入 同心鉆桿注入同心鉆桿注入 同心套管注入同心套管注入 三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備55鉆桿注入鉆桿注入三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備56立立管管混混氣氣裝裝置置空壓機空壓機膜氮膜氮系統系統增壓機增壓機流量計流量計控制閥控制閥泥漿泵泥漿泵舌舌型型閥閥節流管匯節流管匯液氣分離器液氣分離器脫油脫油裝置裝置火火炬炬N2井底井底泥漿泥漿空氣空氣井口四通井口四通振動篩振動篩排氣排氣管線管線循環罐循環罐三三通通第三部分混氣裝置及兩第三部分混氣裝置及兩相流循環系統相流循環系統第一部分第一部分現場制氮充氣系統現場制氮充氣系統第四部分井

21、口裝置及地第四部分井口裝置及地面處理系統面處理系統第二部分第二部分鉆井液泵入鉆井液泵入 系統系統N2三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備57Sea WolfSea Wolf三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備581) 井下套管閥井下套管閥 2) PWD3) LWD/MWD三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備6、井下工具、井下工具591) 井下套管閥井下套管閥三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備60 勝利油田利用威德福公司的井下套管閥，在實現欠平衡鉆井的同勝利油田利用威德福公司的井下套管閥，在實現欠平衡鉆井的同時，在起下鉆、電測、下油管、下篩管的整個過程中實現了不壓井時，在起下鉆、電測、下油管、下篩管的整個過程中實現了不壓井作業。作業。三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備612) PWDAnnularPortElectronics SectionTransducer SectionAnnular Pressure Gauge 用于實時監測井下環空的動態壓力用于實時監測井下環空的動態壓力三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備62三、壓力控制鉆井裝備三、壓力控制鉆井裝備 墨西哥灣某井墨西哥灣