控压钻井装备与技术介绍
- 格式:ppt
- 大小:23.07 MB
- 文档页数:72
2019年第1期西部探矿工程37控压固井技术简介王小文;张维滨,郑会错,李宗要,卢海川,滕兆健(天津中油渤星工程科技有限公司,天津300451)摘要:介绍控压固井的国内外应用现状,哈里伯顿、斯伦贝谢和挪威Enhanced Drilling公司的控压固井的系统组成及工作原理,以及各自的优缺点:控压固井技术可以解决常规固井无法解决的难题,具有广阔的应用前景。
关键词:控压固井;环空压力;窄窗口;高压地层中图分类号:TE24文献标识码:B文章编号:1004-5716(2019)01-0037-04窄密度窗口以及浅层气侵、水侵问题对常规固井技术提出了挑战,常规固井技术通常是通过提高水泥浆密度来预防井涌和气窜,但是高密度水泥浆和循环压力容易压裂地层、导致漏失。
此外,海上固上部地层套管时,因为井眼尺寸较大,采用传统固井技术的话,在水泥浆凝固阶段,水泥浆失水及流体静压力的下降严重,很容易导致气窜、水侵.破坏井筒完整性叫需要进行补救,严重时不得不弃井。
控压固井技术(Managed Pressure Cementing)是在控压钻井技术(Managed Pressure Drilling)的基础上提出的,主要在固井前循环、注固井液、替钻井液及后续反循环等固井过程中.通过压稳计算,并结合控压装置精确动态控制正注入排量和返出口流量,产生反向回压,从而调节井筒液柱压力,实现安全固井的技术叫控压固井技术可以成功解决以上常规固井难以解决的问题。
1控压固井应用现状目前控压固井主要应用在海洋或陆上的窄密度窗口井固井、高温高压井固井,以及海洋浅层气、浅层水的上部地层固井。
国内在这方面的应用报道较少:2016年,中石化中原石油工程公司在新疆塔中顺南区块成功封固7〃尾管(水泥浆密度2.15g/cm\井底静止温度178°C)叫2017年.中石油西南油气田公司在四川盆地成功进行了4-1/2〃尾管固井(井深7793m的超深井严。
第四节井控设备与井控技术一、井控设备井控设备系指实施油气井压力控制所需的一整套设备、仪器仪表和专用工具。
(一)油气钻井井控设备的安全配套标准为了满足油气井压力控制的要求,井控设备必须能在钻井过程中对地层压力、地层流体、钻井主要参数、钻井液参数等进行准确地监测和预报;当发生溢流、井喷时,能迅速控制井口、节制井眼中流体的排放,并及时泵人压井钻井液使之在维持稳定的井底压力条件下重建井底与地层之间的压力平衡。
即使发生井喷失控乃至着火事故,也具备有效的处理条件。
因此,标准配套的井控设备应由以下主要部分组成。
1.以液压防喷器为主体的钻井井口,又称防喷器组合。
其主要包括:(1)液压防喷器;(2)套管头;(3)四通;(4)过渡法兰。
2.液压防喷器控制系统。
其主要包括:(1)司钻控制台;(2)远程控制台;(3)辅助遥控控制台。
3.以节流管汇为主的井控管汇。
其主要包括:(1)节流管汇及液动节流阀控制箱;(2)放喷管线;(3)压井管汇;(4)注水管线;(5)灭火管线;(6)反循环管线。
(二)液压防喷器组合液压防喷器组合选择包括压力级别、公称尺寸(通径)、组合形式及控制系统的控制点数的选择等。
选择液压防喷器组合应考虑的因素主要有:井的类别、地层压力、套管尺寸、地层流体类型、人员技术状况、工艺技术要求、气候影响、交通条件、物资供应状况以及环境保护要求等。
总之,应能实现平衡钻井,确保钻井安全和节省钻井费用。
1.压力级别的选择液压防喷器组合的工作压力取决于所用套管的抗内压强度、套管鞋处裸眼地层的破裂压力和预计所承受的最大井口压力。
但主要是根据防喷器组合预计承受的最大井口压力来决定。
防喷器压力级别共有五种:14MPa、21 MPa、35MPa、70MPa、105MPa、140MPa。
2.通径的选择防喷器组合的通径取决于井身结构设计中的套管尺寸,即必须略大于所连套管的外径。
防喷器通径共有九种:180mm、230mm、280mm、346mm、426mm、476mm、528mm、540mm、680mm。
压力控制钻井技术根据国际钻井承包商协会(IADC)的定义[1],压力控制钻井(Managed Pressure Drilling—MPD)是一种适应性的钻井方式,用于精确控制某个井段的井底环空压力,其目的在于根据地层压力的变化相应地控制环空压力,使井底压差保持在设计的范围内。
压力控制钻井过程中要避免地层流体连续进入井筒,偶尔发生油气侵时要通过合理的作业程序进行控制,防止进一步地井侵。
1.2 技术应用压力控制钻井的应用方式包括四种:恒定井底压力钻井、泥浆帽钻井、双梯度钻井和HSE钻井。
其中恒定井底压力钻井技术是应用最广的技术,也最适合渤海地区应用。
恒定井底压力钻井(MPD-CBHP)是在钻完井过程中始终将井底压力控制在较恒定的压力窗口内,是压力控制钻井主要的应用方式。
例如中-沙油气公司SSG(SINO-SAUDI GAS)在沙特KAS地区利用CBHP技术在探井中减少钻井复杂问题、避免卡钻等重大意外问题,在钻进、起下钻、接单根等过程中保持了井底压力的恒定。
北海StatoilHydro公司的Kvitebjørn高温高压井CBHP作业中,使用了连续循环系统CCS、随钻井底压力检测APWD、随钻地层压力检测FPWD、平衡泥浆段塞BMP、自动节流控制技术等新技术,在钻进及起下钻、接单根时使井底压力以当量密度0.02 g/cm3高于地层孔隙压力,避免了高温高压、高产地层的复杂问题[4]。
2 海上MPD作业流程设计压力控制钻井设备应至少包括压力控制系统、流体处理系统、井下工具系统等。
现场应用时要针对作业井的具体情况进行合理优选,特别要结合海上平台的具体情况,在满足作业能力和安全环保要求的前提下,尽量简化设备,减少平台的空间占用。
2.1 作业流程设计设计MPD时考虑了以下几种工况:(1)在钻储层上部的水泥塞或未发现油气显示前,通过液压系统打开液动闸板阀3,井口返出流体经泥浆槽8至振动筛,与常规钻井相同;(2)进行MPD作业期间,关闭液动闸板阀3,关闭MPD节流管汇中路阀,流体进入液气分离器后,游离的气体被分离出来,输送到点火器燃烧掉。
控压钻井技术及其应用姓名: XX班级:序号:学号:摘要:控压钻井是利用封闭的钻井液循环系统,通过液力井的模拟程序来反馈数据,预测环空压力剖面,从而使自动控制压力系统自动调节节流阀,产生微小调节量来精确控制整个井眼的环空压力剖面。
本文介绍了控压钻井的概念和原理及其应用和发展。
关键词:控压钻井;MPD;钻井技术;应用控压钻井是目前世界上最先进的钻井技术之一,能够对井底压力进行实时精确的控制、解决现场遇到的井下复杂钻井问题;理论研究与应用实践均表明,它可以有效的解决国内外普遍遇到的窄密度窗口安全钻井难题。
为了更好的掌握和运用该技术,从宏观角度将控压钻井看作为一项较复杂的系统工程,既要保证系统内任一组成部分能够正常运转,又要提高系统内各部分之间的协调能力,从而发挥其最大效率。
为此,提出了控压钻井系统工程(MPDSE)的概念——控压钻井系统工程就是将系统工程理论应用到控压钻井技术中的一种研究方法。
其主要内容是研究系统内部各组成部分的精确设计,系统分析各组成部分之间的相互关系和内部地位,优化处理各组成部分之间的相互制约性,实现系统的最优化。
一、MPD的系统组成和工作原理[1]1、定义和技术特点(1)MPD的定义:国际钻井承包商协会(LADC)欠平衡和控制压力委员会(Underba1anced Operation and Managed Pressure Commitee) 将MPD定义为:MPD是用于精确控制整个井眼压力剖面的适宜钻井程序,其目的是确定井下压力的环境限制,并以此控制环空液压剖面。
(2)技术特点:它不同于常规的开式压力控制系统,而是依赖于封闭的循环系统通过调节井眼的环空压力来补偿钻井液循环而产生的附加摩擦压力。
MPD技术义个重要特点就是使用了一套封闭的系统,可增加钻井液返回系统的钻井液压力,以提供钻进的能力和在保持适当环空压力剖面的情况下能连续接钻杆。
适当的环空压力剖面阻止了钻井液流人地层造成对地层的伤害。