精細控壓鉆井技術創新及應用探討

龐繼剛

摘 要：精細控壓鉆井技術在復雜地層中的應用能有效提升鉆井質量和安全性。本文主要是從精細控壓鉆井技術的意義出發，分析其原理和涉及到的設備，探討創新的方向及應用，努力提升精細控壓鉆井水平。

關鍵詞：鉆井;壓力控制;回壓

隨著油氣資源開發深入，逐步向復雜壓力地層和深部開發，增加了作業難度，高效低成本的開發就成為當前研究的重點。在高壓、高溫的特殊地層中極容易出現溢漏坍塌等情況，鉆井施工過程中可能遇到窄窗口和溢漏同存的復雜情況，這就需要創新鉆井技術來解決這些難題，主要從精細控壓鉆井工藝、工況模擬裝置和系統評價方法、欠平衡控壓鉆井工藝以及控壓鉆井方法方面加大研究。

1精細控壓鉆井技術意義

精細控壓鉆井技術是國外較先進的前沿鉆井技術，在復雜井下情況、壓力敏感地層的鉆探過程中發揮良好作用，國內西部復雜超深井中普遍存在容易漏失和坍塌薄弱地層、長井段同一壓力系統、窄密度地層層情況，東部油田深海油藏和枯竭油氣層鉆井中都有很好的應用，這就要求國內從業人員和研究人員加大研究力度，從實際出發，組建創新團隊來公關相關技術難題。

2精細控壓鉆井技術分析

控制壓力鉆井是對鉆井工藝進行改善和優化，通過特殊工藝和地面設備來增加井口回壓，對井筒環空壓力剖面進行精準控制，以此來保證井底壓力的可控性。井底壓力保持穩定的原則是控制回壓，可通過可能侵入地層流體的性質以及井筒內進入地層流體的量來調整，如果地層酸性氣體較多或是較大產氣量的情況，可對回壓進行適當調整，針對性提升施加壓力。在窄窗口地層中，通過回壓控制鉆井時，鉆井液當量循環密度影符合以下規律：

P l>ph> pp> Pe> Pe

其p。為地層坍塌壓力當量密度;中、pe、為環空循環壓耗、流體柱壓力折算得到的當量密度;ph為井口施加回壓、環空循環壓耗以及液體柱壓力和折算得到的當量密度;pp、p1分別為地層漏失壓力當量密度和孔隙壓力當量密度。

配套的裝備是保證實施精細控壓鉆井的基礎，也是工藝實施的關鍵，以哈里伯頓的精細MPD系統為例，其控壓鉆井關鍵裝備包括旋轉控制裝置、回壓控制系統、數據采集傳遞接收系統以及壓力閉環控制系統。旋轉控制裝置主要是通過旋轉防噴器和旋轉控制頭來保證壓力控制的安全有效，向井口導人井眼返出液。回壓控制系統主要包括壓力控制單元、同壓泵和節流管匯，對井筒壓力和井口回壓進行調整、控制，預防井噴和卡鉆等事故。數據采集主要是通過PWD隨鉆測量實現，將井底的壓力信號采集后輸送到井口。壓力閉環控制系統通過通過調整泵排量、鉆井液性能和節井口回壓等參數，將鉆桿內部環空看做密閉承壓系統，以此來實現井底壓力的閉環控制。

3精細控壓鉆井技術的創新與應用

中石油鉆井技術研究機構進行科技攻關，提出了精細控壓鉆井技術開發的具體方案和措施，集團公司組織相關專家對精細控壓鉆井技術相關科技成果進行評價和鑒定，認為具有可行性。該精細控壓鉆井技術在理論層面有較大突破，在工況模擬與系統評價方法、欠平衡控壓鉆井工藝方面具有一定先進性。

精細控壓鉆井技術方面的創新，首先是工藝裝備出發，在監測與控制軟件系統、井下隨鉆測量系統、回壓補償以及自動節流等方面，提升井底壓力控制精度，形成適合國內發展現狀的行業標準和規范，逐步取代國外相關產品。其次，建立鉆井、測井、錄井一體的控壓鉆井方法再持續優化，強化作業現場的數據采集，提升實施控制和處理的精確度，將井下復雜預警時間提前，早于常規鉆井時間十分鐘以上，爭取更多的實踐來進行安全控制。使其在深部碳酸鹽巖水平井多套縫洞組合等情況中能實現良好穿越，提升水平段延伸能力，加大單井產量。

再者，從控壓鉆井微過平衡作業理念|出發，應用欠平衡控壓鉆井技術，構建欠平衡精細控壓鉆井工藝，以實現可控微溢流控壓鉆井目的下能有效避免窄密度窗口井筒變復雜，提速增效，有效發現儲層并實施良好保護。此外，還可從控壓鉆井工況模擬裝置和系統評價方法人手，實現井底與井口壓力模式、模擬溢漏、漏失、溢流同村的控壓鉆進、高節流壓力工作模式、主備閥切換等，以此來評價和測試控壓鉆井裝備和工藝，確保產品質量，保障規模應用和安全生產。

精細控壓鉆井技術已經在國內的川渝、華北和塔里木等地區展開服務和應用，替代了國外同類產品，節能了大量的技術服務費用，節省成本超過70%，在深井復雜地層、窄密度窗口地層以及碳酸鹽地層的應用中對溢漏共存等鉆井難題能有效解決，有效發現儲層并形成良好保護。該技術巾的可控微溢流欠平衡壓鉆方法、控制方法以及多種溢流識別，能有效保護和發現儲層。降低水平井鉆井液漏失量，平均復雜處理時間超過66%。井下復雜預警時間提前超過10分鐘，有效提升鉆井施工的安全性。在應用實踐中可以可發現，該技術的應用有效提升機械鉆速，甚至達到93%，川渝地區的減少漏失量超過98.9%，在常規鉆井無法作業的惰況下能實現安全施工并保證施工效果，在華北地區的應用有效解決了窄窗口問題。

在精細控壓鉆井技術的創新中，要有效結合硬件裝備與工藝，從技術集成系統和技術系列方面加大研究，融合多專業和多學科，鉆井企業應加大與高校和科研機構的合作，共同研發，減少失誤，加速科研成果轉化，確保創新質量。此外，還應聚集高水平科技人才，打造良好的創新網隊，充分發揮實驗室作用，培訓創新文化，提升精細控壓鉆井技術水平。

參考文獻：

[1]晏凌，吳會勝，晏琰，精細控壓鉆井技術在噴漏同存復雜井中的應用[J].天然氣工業，201 5，35（02）：59-63.