控压钻井-Blending technologies MPD, casing drilling

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控压钻井技术与装备现场试验_孙海芳1_谢正凯2_李杰3_周英超4

控压钻井技术与装备现场试验_孙海芳1_谢正凯2_李杰3_周英超4

网络出版时间:2015-02-25 09:14网络出版地址:/kcms/detail/13.1614.G3.20150330.0939.003.html控压钻井技术与装备现场试验孙海芳1谢正凯2李杰3周英超4(1.中国石油集团川庆钻探工程有限公司;2.中国石油天然气集团公司科技管理部;3.中国石油西南油气田公司;4.中国石油集团钻井工程技术研究院)摘要:精细控压钻井技术是解决窄安全密度窗口地层、压力敏感性地层安全钻井问题的关键技术。

国外已有成熟技术,但价格高昂,为推进该钻井技术与装备的国产化和工业化,低成本解决国内塔里木、川渝等油气战略接替区类似安全钻井难题,中国石油天然气集团公司设立了精细控压钻井技术与装备现场试验项目。

通过顶层设计“4511”目标,建立合理高效的项目组织,强化节点控制,加强过程监管,完成了精细控压钻井技术与装备的完善定型,实现了由工程样机到工业应用的重大跨越,打通了控压钻井创新成果向生产力转化的快车道。

该技术和装备在西南、冀东、塔里木油气田和海外区块规模化推广应用,支撑了相应区块的勘探开发,创造了显著的经济效益,彰显了集团公司的技术创新能力,提升了工程技术水平和海外市场的竞争力。

关键词:钻井精细控压技术装备现场试验成果转化产业化中图分类号:TE2;G311 文献标识码:A窄安全密度窗口引起的“漏喷同存”是一个普遍存在的问题,导致常规钻井存在漏失严重、非生产时间多、不能钻达设计地质目标等难题,并带来严重的井控安全风险,尤其在我国西部地区、环渤海湾及国外土库曼斯坦、伊朗等多个国家,这种情况非常突出。

21世纪之初,国际钻井界推出了一种前沿钻井技术——精细控压钻井技术(MPD),可有效解决上述类似问题。

精细控压钻技术是指在钻井过程中,精确控制井筒环空压力当量密度在安全密度窗口内的一种钻井方式,即在实施精细控压钻井作业时,采用比常规钻井密度低的钻井液,通过精细控压钻井系统适当控制地面回压,改变井筒压力分布剖面,使井底压力精确控制在孔隙压力和漏失压力之间,减少溢漏的发生。

PCDS精细控压钻井技术新进展

PCDS精细控压钻井技术新进展

PCDS精细控压钻井技术新进展周英操;刘伟【摘要】为解决钻进复杂地层时普遍存在的井涌、漏失、坍塌和卡钻等井下故障,特别是\"溢漏同存\"窄安全密度窗口地层安全钻进的问题,研制了PCDS精细控压钻井系列装备,形成了欠/近/过平衡精细控压钻井技术,以及9种工况、4种控制模式、13种应急转换的精细控压钻井工艺,并在不同类型的复杂地层进行了应用,解决了\"溢漏同存\"窄安全密度窗口地层安全钻进的难题,提高了油气勘探发现率,大幅延长了水平井水平段长度,提高了单井产量.详细介绍了PCDS精细控压钻井装备的发展过程及最新进展,分析了PCDS精细控压钻井技术的现场应用效果,指出了控压钻井技术将向高效一体化方向发展,应用领域也将不断拓宽,其与信息化、智能化结合,将形成智能井筒安全控制钻井技术,为未来智能钻井技术奠定基础.【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2019(047)003【总页数】7页(P68-74)【关键词】精细控压钻井;复杂地层;井下故障;安全密度窗口;智能钻井;技术进展【作者】周英操;刘伟【作者单位】中国石油集团工程技术研究院有限公司,北京 102206;中国石油集团工程技术研究院有限公司,北京 102206【正文语种】中文【中图分类】TE249精细控压钻井技术是在常规钻井与欠平衡钻井技术基础上发展起来的、解决窄安全密度窗口地层安全钻进难题的先进技术,可以控制因“无法预知”、“无法控制”情况造成的井涌、漏失、坍塌和卡钻等井下故障,保障钻井作业安全,提高复杂压力地层钻探的成功率,降低开发成本。

国际钻井承包商协会欠平衡作业和控制压力钻井委员会(IADC Underbalanced Operations & Managed Pressure Drilling Committee)将精细控压钻井(managed pressure drilling,MPD)定义为:“精细控压钻井是一种用于精确控制整个井眼环空压力剖面的自适应钻井过程,其目的是确定井下压力环境界限,并以此控制井眼环空液柱压力剖面的钻井技术”。

控制压力钻井技术应用研究

控制压力钻井技术应用研究

控制压力钻井技术应用研究【摘要】文章围绕着控制压力钻井技术问题,首先介绍了mpd技术的目标和优点,其次分析了mpd技术控制的变量,最后就控制压力钻井技术应用形式进行了分析和介绍。

【关键词】控制压力钻井技术;应用;形式中图分类号: te242 文献标识码: a 文章编号:引言控制压力钻井技术(managed pressure drilling,简称mpd)是指在油气井钻井过程中,能有效控制井筒液柱压力剖面,达到安全、高效钻井的钻井技术。

该技术比欠平衡钻井(ubd)技术更先进,在国外已被现场生产所证实。

控制压力钻井是通过对回压、流体密度、流体流变性、环空液位、水力摩阻和井眼几何形态的综合控制。

使整个井筒的压力维持在地层孔隙压力和破裂压力之间。

进行平衡或近平衡钻井,有效控制地层流体侵入井眼,减少井涌、井漏、卡钻等复杂情况,非常适合孔隙压力和破裂压力窗口较窄的地层作业。

1 mpd技术的目标和优点mpd技术使用封闭、承压的钻井液循环系统,或使用与欠平衡钻井技术相关的装备进行平衡压力钻井,主要用来解决与钻井有关的复杂问题或与可钻性有关的经济问题。

1.1 mpd技术的目标采用mpd技术钻井的首要目标是解决一系列与钻井相关的问题或者障碍,增强可钻性、降低钻井成本。

美国近20年来使用闭合、承压的钻井液循环系统钻井,这已成为陆地钻井技术的一个发展方向。

该技术的主要优势在于,用较短的钻井时间、较低的费用提高r井控能力,从而使陆卜钻井技术更加完善。

mpd技术的最终日标足最优化钻井,缩短作生产时间(npt)和减少钻井事故,实现安全、经济钻进。

由于应用mpd技术能缩短40%的非生产时间,使以前经济效益不佳的油气井或者没有经济效益的油气井开始具有工业开发价值。

1.2 mpd技术的优点(1)mpd技术可以精确控制整个井眼压力剖面,避免地层流体的侵入。

(2)应硝mpd技术时使用封闭、承压的钻井液循环系统,能够控制和处理钻井过程中可能引发的任何形式的溢流。

压力控制钻井技术

压力控制钻井技术

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。

MPD技术及其在钻井中的应用

MPD技术及其在钻井中的应用

MPD技术及其在钻井中的应用MP D 技术及其在钻井中的应用严新新陈永明燕修良(中石化胜利石油管理局钻井工艺研究院)摘要MP D (M anaged Pressure D rilling )即控制压力钻井是在国外得到应用的一种先进技术。

该技术能够解决复杂地层钻井所出现的复杂问题,如由漏失造成的钻井液费用过高、压差卡钻、井控问题,以及在狭窄压力窗口下钻进时可能发生的涌-漏现象等等,以提高钻井效率、降低钻井成本。

关键词MP D 技术井漏井底压力井控钻井液密度经济效益0 引言目前,采用常规钻井装置和方法进行钻井勘探(包括天然气水合物钻井)[1,2]有许多是不经济的。

其主要原因在于钻井过程中会出现诸如地层漏失、压差卡钻、钻杆脱扣、地层孔隙压力与地层破裂梯度间压力窗口狭窄造成涌—漏等等问题,致使增加非生产时间,从而导致勘探费用大幅度提高。

为避免上述问题,希望有一种更为精确地约束和控制井眼压力的方法。

美国在上世纪60年代后期开始应用控制压力钻井技术,也称为MP D (Managed Pressure D rilling )技术,它是应用先进的井控设备和方法来实现钻井最优化的一种工艺技术。

MP D 技术的意图是利用欠平衡工具和技术来控制随钻井作业进入井眼的地层流体,避免通过加重钻井液来解决钻井复杂问题。

用这一技术可减少套管层数,提高钻井效益,降低钻井成本。

美国近20年来使用闭合、承压的钻井液循环系统钻井,已成为陆地发展钻井的一种技术。

该技术的主要优势在于,用较短的钻井时间、较低的费用提高了井控能力,从而使陆地钻井技术更加完善。

目前,在美国所有的陆地钻井作业中,约1/4的井未使用闭合、承压的钻井液循环系统;有1/4的井使用该系统来实现真正的欠平衡钻井;1/4的井在应用该系统钻井时,需要使用可压缩流体(空气、天然气、泡沫、雾);1/4的井正在使用闭合、承压的循环系统以MP D 的某种形式进行作业。

MP D 技术在陆地钻井和海上钻井中,均获得了良好经济效益。

国际先进的三项控压钻井系统

国际先进的三项控压钻井系统

国际先进的三项控压钻井系统作者:发布时间:2010-10-08 16:41:47目前国际上对控压钻井研究很多,形成商业化产品、能够进行现场施工服务的主要有Halliburton公司的动态压力控制系统(DAPC精细控压钻井系统)、Weatherford公司的Secure Drilling系统(精细流量控制系统)和Schlumberger公司的自动节流控压钻井系统。

Weatherford公司Secure Drilling系统Secure Drilling系统最早称之为“微流量控制系统(MicroFlux Control-MFC)”,后被Weatherford公司收购,2010年获得《勘探与开发》(E & P)杂志评选的“世界十大石油工程技术创新特别奖”。

该系统的优势在于对传统钻井工艺设计和钻机仅需较小改动,系统可快速监测出钻井液漏失量和地层流体的涌入量,并能有效对其采取相应的处理措施,使流体溢出、漏失量最小。

从而有效地降低钻井费用、提高钻井效率和钻井安全性。

微流量控制系统为提高钻井效率、降低作业费用、提高钻井作业的安全性而研发。

该技术不仅可用于普通井,还可用于复杂井和高风险井,如高温高压井和窄泥浆密度窗口井。

微流量控制技术通过实时监测井筒参数、控制环空压力和提供自动地溢流监测和控制的方式,切实地提高钻井安全性。

该技术最独特的特征是它通过高精度的流量测量仪测量返回物流量的能力,并可在一分钟内完成对溢流和漏失的分析、检测和控制,使井眼内溢流流体或漏失钻井液的体积最小。

由于微流量控制技术可使钻井风险和非生产时间降至最小,并能最大程度地保证钻井的安全性和可行性,因此绝大多数井都可获得收益。

而对风险井、复杂井(高温高压井、窄密度窗口井)更是可获得相当可观的收益。

微流量控制控压钻井系统由三部分组成:节流管汇、各种高精度传感器和中央数据采集控制系统。

微流量控制系统的工作原理是通过高精度传感器测量流入井筒和流出井筒流体的体积,中央数据采集控制系统根据传感器的数据分析、对比两种流量的大小,判定井下事故,然后通过控制中心自动控制节流系统,或发出警报提醒钻井技师井下所发生的事故,并能给出相应的处理措施供钻司参考。

精细控压钻井技术创新及应用探讨

精细控压钻井技术创新及应用探讨

精细控压钻井技术创新及应用探讨【摘要】本文主要探讨了精细控压钻井技术的创新及应用。

在现有钻井技术问题分析部分,介绍了目前钻探过程中存在的挑战和难点。

随后对精细控压钻井技术的原理进行了详细介绍,并探讨了其创新点和优势所在。

通过案例分析,展示了精细控压钻井技术在实际项目中的应用效果。

展望了精细控压钻井技术未来的发展方向,强调了该技术的重要性和推广应用,同时指出了未来值得关注的方向和可能的发展趋势。

该文全面解析了精细控压钻井技术在石油钻探领域的创新与应用,对于行业内相关人士具有一定的借鉴意义。

【关键词】精细控压钻井技术、创新、应用、问题分析、原理介绍、创新点、应用案例分析、未来发展方向、重要性、推广应用、展望。

1. 引言1.1 精细控压钻井技术创新及应用探讨精细控压钻井技术是近年来在石油行业领域迅速发展的一种高级技术,它通过精准的控制井底压力和井筒流体密度,来实现井下作业过程中的钻井控制。

精细控压钻井技术的应用,不仅可以提高钻井作业的效率和安全性,还能满足地下岩石压力及井底动态液压力的要求,从而有效地减少钻井事故的发生。

在当前石油勘探开发领域,由于油气田地质条件的复杂性和沉积环境多样性,传统的控压钻井技术已经难以满足现代钻井作业的要求。

因此精细控压钻井技术的创新及应用成为了当前石油行业的研究热点之一。

本文将深入探讨精细控压钻井技术的创新点、原理介绍、应用案例分析,同时展望其未来发展方向,以期为行业提供更多的技术支持和借鉴经验。

2. 正文2.1 现有的钻井技术问题分析钻井技术在石油勘探与开发中起着至关重要的作用,然而现有的钻井技术在使用过程中存在着一些问题。

传统的钻井技术在高温高压井下易发生漏失,导致作业环境的不稳定性,增加了作业难度与危险性。

钻井过程中的井控问题也是一个常见的挑战,如井底压力过高或过低都会影响井筒稳定性,同时也容易导致地层破损或井眼塌陷。

传统的钻井技术在应对非常规油气藏开发时存在着一定的局限性,效率低下且成本较高。

精细控压钻井技术创新及应用探讨

精细控压钻井技术创新及应用探讨

精细控压钻井技术创新及应用探讨精细控压钻井技术是随着钻井技术的不断发展而逐渐形成并得到广泛应用的一种先进技术。

随着油气勘探领域的不断深入和技术的进步,对于精细控压钻井技术的需求也日益增加。

一、精细控压钻井技术的基本原理精细控压钻井技术是通过对井下压力进行实时监测和调控,以确保井口及井下的压力处于安全范围内。

通过对井下岩石层的性质和井壁稳定性进行分析,结合实时井下的测量数据,精细控压钻井技术可以准确地控制钻井液的密度和流速,最大限度地减小压降,并最终确保油气井的安全和稳定生产。

二、精细控压钻井技术的创新1. 实时数据采集和分析技术的创新随着物联网技术的不断发展,实时数据采集和分析技术在精细控压钻井中得到了广泛应用。

通过传感器实时采集井下压力、流速、温度等数据,并通过云端计算分析,可以快速准确地获得井下岩石层性质和井壁稳定性的信息,从而为精细控压钻井提供准确的数据支持。

2. 控压系统的智能化和自动化精细控压钻井技术的创新还体现在控压系统的智能化和自动化上。

通过引入先进的控制系统和自动化设备,可以实现井下压力的实时调控,并根据实时数据自动调整钻井液的密度和流速,从而实现精细控压钻井的自动化和智能化。

三、精细控压钻井技术的应用探讨1. 在复杂地质条件下的应用精细控压钻井技术在复杂地质条件下的应用具有重要意义。

在复杂地质条件下,地层压力、地层岩性等参数变化较大,传统的钻井技术往往难以满足对井下压力的精细控制需求。

而精细控压钻井技术通过实时监测和调控,可以更好地适应复杂地质条件下的钻井作业,确保油气井的安全和稳定生产。

2. 在高温高压油气藏的应用高温高压油气藏是钻井作业中常见的特殊环境,在这样的环境下,传统的钻井技术往往面临较大的挑战。

精细控压钻井技术在高温高压油气藏的应用中具有明显的优势,通过准确地控制井下压力和钻井液的密度和流速,可以有效降低钻井作业的风险,并确保油气井的安全和稳定生产。

3. 在水平井和超深井的应用随着油气勘探的深入,水平井和超深井的开采已经成为一种趋势。

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Historically, the length of vertical open hole drilled below surface pipe has been determined by the formation integrity test (FIT) at the surface shoe and the mudweight (MW) density required to overcome the formation. Pore pressure (PP) has been addressed with an overbalanced mudweight (MW), which controls influx but effectively limits the window of pressure management. The depth at which the MW approaches the FIT of the surface shoe with some predetermined safety factor (kick tolerance) is the depth at which the next casing shoe is set. Sometimes an intermediate casing string is required prior to the depth of maximum MW due to hole instability, lost circulation (LC) or other drilling problems. As global exploration deepens, increasingly narrow pore pressure-frac gradient margins may be encountered, often with extreme pressure depletion in the wellbore. Drilling conventionally into formations where extremely variable pore pressures are open to the wellbore presents a high risk of costly formation instability and associated well control problems. Risks include hole collapse, LC, stuck pipe, underground blowouts and loss of hole. If PP exhibited in the primary target is greater than the pressure at a shallower depth, and casing is not properly set and tested, the weaker rock zone above may break down. When this happens, drillers often encounter formation cross-flow, leading
drilling through formations where conventional methods are not practical or have previously failed.
INTRODUCTION
The Pressure Profile 2 graph illustrates an actual MPCD well. The inherently smaller annulus in casing drilling allowed a greater frictional pressure gradient along the lower section of the wellbore. Using managed pressure drilling, a less-dense mudweight was used and the circulation rate was designed to balance the bottomhole pressure while keeping the uphole wellbore pressure below frac gradient. This technology blend allowed drillers to drill ahead and eliminate an intermediate casing string.
ABSTRACT
PREMATURE SETTING OF intermediate casing and drilling liners are a source of cost overruns for today’s drillers. A technology blend is coming into focus that may increase the depth at which casing is set and perhaps eliminate one or more casing strings from a project. The blend combines Managed Pressure Drilling (MPD) with casing drilling to widen the window of pore pressure ranges that can be addressed in an open-hole section. The technique, called Managed Pressure Casing Drilling (MPCD), may be effective for drilling through formations where conventional methods are not practical or have previously failed. Despite the engineering challenges, MPCD has the potential to reduce wellhead costs, pipe costs and decrease time to run and cement the intermediate casManaged Pressure ing string and rig down/up the blowout preventer stack. Casing Drilling Downsizing the hole can also (MPCD) may be potentially decrease mud and cement costs. effective for
MANAGED PRESSURE DRILLING/UNDERBALANCED OPERATIONS
Blending technologies: MPD, casing drilling can eliminate intermediate casing string
Charles R “Rick” Stone, George H Medley, Patrick BB Reynolds, Signa Engineering Corp
to increased flow of gas, oil and water from the high-pressured permeable zone into the low-pressured, weak rock zone. Such well-control events can be detrimental to the well’s productivity. Usually, drillers must dynamically kill the well, if possible, prior to pumping cement to achieve abandonment.
May/June 2006
D R I L L I N G
C O N T R A C T O R
55
MANAGED PRESSURE DRILLING/UNDERBALANCED OPERATIONS
MANAGED PRESSURE DRILLING
In MPD, the driller seeks to stay slightly above or “at-balance” to the downhole pore pressure, or as close to near-balance as possible during the entire section of problem hole, both when drilling and during connections. Precise control of downhole pressure allows the driller to drill within the window between PP and fracture gradient (FG) without setting casing prematurely or damaging the formation with excessive mudweight. Although several variations exist, successful application of MPD is typically accomplished through 3 key components: a closed and pressurizable circulating system with associated MPD equipment, an optimal hydraulics plan designed before drilling spud, and skilled engineers familiar with the concept. The closed system enables the driller to safely drill into horizons that can flow into the wellbore since the mud returns system is not directly open to the atmosphere. The system includes necessary MPD surface equipment (and, in some cases, downhole equipment) to impose surface backpressure on the wellbore and control abnormally high or low pressures in the formation without using the conventional standard of “weighting up” every time an influx is taken. Annular backpressure can be controlled at the surface through a Flow Choke Manifold to precisely maintain the downhole pressure regime and avoid blowouts. Other vital equipment includes a Rotating Controhe Blowout Preventer stack, a flare line and an adequate mud-gas separator.
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