控壓鉆井技術及應用分析

孫宏威

（大慶鉆探工程公司鉆井四公司，黑龍江 大慶 163000）

隨著我國對采油技術的不斷發(fā)展，控壓鉆進技術以其生產(chǎn)成本低、操作流程簡單、節(jié)省非生產(chǎn)時間和提高油井生產(chǎn)效率等諸多優(yōu)點，成為復雜地層油氣資源開采的主要技術。近年來，國內(nèi)外在鉆進新技術的研發(fā)方面也以其為重點，對此采油技術進行深入的研究分析，以促進控壓鉆井技術得以進一步的完善。

1 控壓鉆井技術

1.1 控壓鉆井技術的定義

針對于控壓鉆進技術的具體定義可以說是種類比較繁多，雖然表述方法各不相同，但在對其技術特點的認識上還是一致的。控壓鉆井技術是用于精確控制整個井眼壓力剖面的實用鉆井程序，其目的在于保持井底壓力在設定的范圍以內(nèi)。我國對些定義也進行了相關的表達，在總體上國內(nèi)外學者對其控壓鉆井技術的優(yōu)點的認知還是相同的，即總體上具有降低生產(chǎn)成本，簡化操作流程，縮短非生產(chǎn)時間和顯著改善油井生產(chǎn)效率等優(yōu)點，具體主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

一是在鉆進過程中，地層流體容易侵入，這時就會影響鉆井的性能甚至是導致故障的產(chǎn)生，增加了深層鉆井投資風險。控壓鉆進技術就能夠對井眼內(nèi)環(huán)境壓力實施有效的控制，從而避免了流體故障性的侵入，提高了鉆進的性能。

二是控壓鉆井技術可以對回壓、流體密度、流體流變性、環(huán)空液面、循環(huán)摩擦力和井眼幾何尺寸實施動態(tài)監(jiān)控，并針對監(jiān)控狀況自動實施應對策略，從而實現(xiàn)及時、高效和低成本的故障處理。

三是控壓鉆井技術能夠實施孔隙壓力和破裂壓力間的對比監(jiān)測，或以有效的進行預測，提前對容易發(fā)生的井涌、井塌、井漏等事故做好防范工作，避免損失的發(fā)生。

2 控壓鉆井技術的應用形式

2.1 井底壓力恒定（CBHP）技術

井底壓力恒定（Constant Bottom Hole Pressure CBHP）的控壓鉆井又稱為當量循環(huán)密度（ECD）控制，是一種通過環(huán)空水力摩阻、節(jié)流壓力和鉆井液靜液柱壓力來精確控制井眼壓力的方法。設計時使用低于常規(guī)鉆井方式的鉆井液密度進行近平衡鉆井，循環(huán)時井底壓力等于靜液柱壓力加上環(huán)空壓耗；當關井、接鉆桿時，循環(huán)壓耗消失，井底壓力處于欠平衡狀態(tài)，在井口加回壓使井底壓力保持一定程度的過平衡，防止地層流體侵入。理想的情況是靜止時在井口加的回壓等于循環(huán)時的環(huán)空壓耗。井底壓力恒定的控壓鉆井作業(yè)，無論是在鉆進、接單根，還是起下鉆時均保持恒定的環(huán)空壓力剖面，在鉆進孔隙壓力——破裂壓力窗口狹窄的地層或存在涌、漏現(xiàn)象時，可實現(xiàn)有效的壓力控制。

2.2 加壓泥漿帽鉆井（PMCD）技術

加壓泥漿帽鉆井是在鉆井中因環(huán)空流體密度較小而需在井口施加一個正壓，因此稱為加壓泥漿帽鉆井，這也是與泥漿帽鉆井的主要區(qū)別。加壓泥漿帽鉆井是一種控制嚴重井漏的鉆井方法，適用于陸上和海洋油氣井眼嚴重漏失地層的鉆進作業(yè)。泥漿帽鉆井和加壓泥漿帽鉆井都適用于鉆進嚴重漏失地層，但是，若儲層壓力低于靜水壓頭，則應采用泥漿帽鉆井工藝，在鉆井液漏失過程中向環(huán)空泵入清水，一旦侵入井眼的氣體被環(huán)空內(nèi)的清水壓回漏失層段，即可繼續(xù)鉆進；當儲層壓力高于靜水壓頭時，就必須采用加壓泥漿帽鉆井工藝，利用加重鉆井液來平衡儲層壓力。加壓泥漿帽鉆井過程中，通過旋轉控制頭從地面向環(huán)空上部注入液態(tài)“鉆井液帽”。通常，注入的泥漿帽已經(jīng)過加重和增粘處理，高密度鉆井液應緩慢注入環(huán)空，防止油氣上竄進入環(huán)空，從而保持良好的井控狀態(tài)。為了更好地攜帶巖屑，避免巖屑在鉆頭以上層段的孔洞或裂縫中沉積，在巖屑上返的同時，還需要向鉆桿內(nèi)注入1段“犧牲流體”（sacrificialfluid），即注入井筒但不返出的低成本流體，通常是清水或鹽水。加壓泥漿帽鉆井工藝是采用相對密度較小并且無害的鉆井液來鉆開壓力衰竭地層，然后采用高密度鉆井液將低密度鉆井液壓入漏失層段繼續(xù)鉆進，所有低密度鉆井液和流入井眼的流體都被壓入衰竭地層。采用這種方法，即使所有低密度鉆井液都循環(huán)失返侵入衰竭地層，也能夠有效控制井眼。加壓泥漿帽技術可以繼續(xù)降低環(huán)空壓力，使作業(yè)人員能夠繼續(xù)鉆穿裂縫地層或斷層達到設計井深，減少發(fā)生井下復雜情況的時間與費用，使鉆井液漏失最小化。

2.3 雙梯度鉆井（DGD）技術

與陸地和淺海鉆井相比，深海鉆井環(huán)境更復雜，容易出現(xiàn)常規(guī)鉆井裝備和方法難以克服的技術難題：錨泊鉆機本身必須承受錨泊系統(tǒng)的重力，給鉆機穩(wěn)定性增加了難度；隔水管除了承受自身重力，還承受嚴重的機械載荷，防止隔水管脫扣是一個關鍵問題；地層孔隙壓力和破裂壓力的間隙很小，很難控制鉆井液密度安全鉆過地層；海底泥線處高壓、低溫環(huán)境影響鉆井液性能，產(chǎn)生特殊的難題；海底的不穩(wěn)定性、淺層水流動、天然氣水合物可能引起的鉆井風險等。國外在20世紀60年代提出并在90年代得到大力發(fā)展的雙梯度鉆井技術很好地解決了這些問題。

2.4 HSE（健康、安全、環(huán)境）控壓鉆井

HSE控壓鉆井或稱回流控制（Return Flow Control）鉆井，是出于健康、安全、環(huán)保的目的將鉆井液返回到鉆臺上的一項控壓鉆井技術。HSE控壓鉆井是IADC所列舉的控壓鉆井形式之一。盡管技術應用可能有所變化，但與敞開式循環(huán)系統(tǒng)相比，HSE MPD應用了閉合、承壓的鉆井液循環(huán)系統(tǒng)，通常在發(fā)生危險而被迫停鉆或因此影響開采時應用該技術。閉合式鉆井液循環(huán)系統(tǒng)可防止巖屑和氣體從鉆臺進入大氣，因此可降低H2S氣體的含量，減少鉆臺閃火花的危險。

結語

控壓鉆井技術在不斷的應用和發(fā)展過程中，其應用形式較為多樣，因此在使用過程中可以根據(jù)不同的區(qū)塊的具體情況，來采取適合的控壓鉆井技術方式，從而保證鉆井性能的有效實現(xiàn)，并充分發(fā)揮出控壓鉆井技術的諸多優(yōu)勢。

[1]王果，樊洪海，劉剛，等.控制壓力鉆井技術應用研究 [J].石油鉆探技術，2009，37（1）：34－38.

[2]楊謀，孟英峰，李皋，等.提高深井機械鉆速的有效方法[J].石油礦場機械，2009，38（8）：6－8.

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