精细控压钻井技术简介

二○一三年四月主讲人：李枝林中国石油川庆钻探工程有限公司CNPCChanqingDrillingEngineeringCompanyLimited中国石油川庆钻探工程有限公司中国石油川庆钻探工程有限公司近年来随着对石油天然气勘探开发力度的加大，各种复杂地区钻井日益增多，应用常规OBD技术以及UBD技术均不能很好解决窄密度窗口安全钻井、含H2S气体、高密度泥浆漏失引起的钻井复杂和井控风险等问题。HP0HPPPFBHPS=HH(MW)BHPD=HH(MW)+AFPBHPT井涌BHPT井漏BHPT常规钻井方式一、精细控压钻井技术概述1、MPD提出背景中国石油川庆钻探工程有限公司CNPCChanqingDrillingEngineeringCompanyLimited中国石油川庆钻探工程有限公司中国石油川庆钻探工程有限公司精细控压钻井技术(MPD)是近年来发展起来的一项钻井新技术，主要用来解决深井钻井中由窄安全密度窗口、多压力系统、压力敏感性地层引起的井漏、井涌等井下复杂情况、以及含硫地地层、压力不确定性高风险勘探井的安全钻井问题。精细控压钻井技术(MPD)是国际钻井工程前沿技术之一，能够及时发现、有效地控制井涌和漏失，降低非生产时间和钻井成本，并提高钻井井控安全性。一、精细控压钻井技术概述破裂压力时间井底环空压力地层压力漏失点压力安全压力窗口井涌点MPD50psi常规钻井中国石油川庆钻探工程有限公司CNPCChanqingDrillingEngineeringCompanyLimited中国石油川庆钻探工程有限公司中国石油川庆钻探工程有限公司精细控压钻井(MPD)技术应用井下参数测量与地面压力自动控制等系统，精确控制井底压力在设定安全窗口内确保安全钻进，降低井控风险，是目前解决窄安全密度窗口钻井的最先进技术。该技术集机、电、液、信息、自动控制等技术为一体的前沿钻井技术，是钻井工程压力控制技术发展的方向。破裂压力时间井底环空压力地层压力漏失点压力安全压力窗口井涌点MPD50psi常规钻井一、精细控压钻井技术概述中国石油川庆钻探工程有限公司CNPCChanqingDrillingEngineeringCompanyLimited中国石油川庆钻探工程有限公司中国石油川庆钻探工程有限公司2、精细控压钻井技术定义（ManagedPressureDrilling-MPD）美国石油学会利用技术研讨会和其他几次研讨MPD的集会进一步明确了MPD的定义，IADC欠平衡作业委员会定义MPD：“ManagedPressureDrilling(MPD)–anadaptivedrillingprocessusedtopreciselycontroltheannularpressureprofilethroughoutthewellbore.Theobjectivesaretoascertainthedownholepressureenvironmentlimitsandtomanagetheannularhydraulicpressureprofileaccordingly.”即：MPD是一种适用的钻井程序，用于精确地控制整个井眼的环空压力剖面，其目的在于确定井底压力范围（使环空压力剖面在安全密度窗口之类），从而合适地控制环空液压剖面。一、精细控压钻井技术概述中国石油川庆钻探工程有限公司CNPCChanqingDrillingEngineeringCompanyLimited中国石油川庆钻探工程有限公司中国石油川庆钻探工程有限公司技术注解：(1)MPD将工具与技术相结合，通过预先控制环空液压剖面，可以减少与井底压差范围狭窄的井眼钻井有关的风险和投资；(2)MPD可以包括对回压、流体密度、流体流变性、环空液面、循环摩擦力和井眼几何尺寸进行综合分析与加以控制；(3)MPD可以更快地纠正作业，来处理观察到的压力变化。能够动态控制环空压力，从而能够完成其他技术不可能经济地完成的钻井作业；(4)MPD技术可用于避免地层流体侵入，使用适当的工艺作业中产生的任何流动都是安全的。一、精细控压钻井技术概述2、精细控压钻井技术定义（ManagedPressureDrilling-MPD）中国石油川庆钻探工程有限公司CNPCChanqingDrillingEngineeringCompanyLimited中国石油川庆钻探工程有限公司中国石油川庆钻探工程有限公司“控压钻井”的概念最早由Weatherford公司提出，称之为“CPD(ControlledPressureDrilling）”，不是目前的“ManagedPressureDrilling”。包含了欠平衡钻井、气体钻井和精细控压钻井（MPD）。随着技术的不断发展，尤其是IADC的定义，MPD逐步取代了CPD，为大家所接受。严格意义上讲，中文的“控压钻井”包括：欠平衡钻井UBD、近平衡钻井NBD、过平衡钻井OBD。因为所有井都需要控制压力，都需要实施控压钻井，因为钻井的过程就是利用井筒流体压力（静止压力、动态压力等）来应对地层压力（孔隙压力、坍塌压力、漏失压力和破裂压力等）从而实现井内压力系统的某种平衡（近平衡、欠平衡、过平衡等）。钻井过程中的“卡、塌、漏、喷”几乎都跟井底压力有关，因此控压钻井并不是一个新名词，但随着钻井技术的发展，控压钻井被赋予了新的含义，突出体现在“有目的”和“精确控制”，控压钻井的本质就是确定井底压力界限，从而利用多种工具和技术有效控制相应的环空压力剖面以降低窄密度窗口条件下钻进时的风险与成本。2、精细控压钻井技术定义（ManagedPressureDrilling-MPD）中国石油川庆钻探工程有限公司CNPCChanqingDrillingEngineeringCompanyLimited中国石油川庆钻探工程有限公司中国石油川庆钻探工程有限公司精细控压钻井技术是在欠平衡钻井和气体钻井基础上发展起来的钻井新技术。但有其独特的一面：UBD--发现和保护储层；AD--钻井提速；MPD--减少钻井过程中的复杂和NPT交叉点：使用旋转防喷器、气体处理装置、节流管汇、单流阀等特殊设备;UBD也可以实现提速，AD也可以实现储层保护，MPD即可以实现提速也可以实现储层保护等。欠平衡和气体钻井在钻井过程中井筒流体当量泥浆密度低于地层孔隙压力，而控压钻井在钻井过程中井筒当量泥浆密度大于或等于地层孔隙压力。换言之，欠平衡钻井和气体钻井是“欠平衡”，而精细控压钻井实质上是一种“微过平衡”钻井方式。2、精细控压钻井技术定义（ManagedPressureDrilling-MPD）中国石油川庆钻探工程有限公司CNPCChanqingDrillingEngineeringCompanyLimited中国石油川庆钻探工程有限公司中国石油川庆钻探工程有限公司一、精细控压钻井技术概述3、精细控压钻井技术分类中国石油川庆钻探工程有限公司CNPCChanqingDrillingEngineeringCompanyLimited中国石油川庆钻探工程有限公司中国石油川庆钻探工程有限公司IADC控压钻井技术的形式与应用范围井底恒压CBHP加压泥浆帽PMCD双梯度DGDHSE健康安全环保窄密度窗口...高温高压层大漏失地层减少污染海洋钻井应用最广泛，适用区域最广，技术上最先进溶洞、大裂缝地区地层压力梯度规律突变（深海海底）仅在概念阶段陆上控压钻井作业主要用井底恒压形式3、精细控压钻井技术分类一、精细控压钻井技术概述