压力控制钻井简介

1、井口压力控制设备 井口压力控制设备主要包括旋转防喷系统、井口节
流监控系统、强行起下钻装置等，其作用是防止发生
井喷，控制井口返出流体流量和流体压力，维持井底 压力稳定，保证在井口有压力时钻井作业能够正常进
行。
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三、压力控制钻井装备
7100EP旋转控制头
PCWD系统
40
三、压力控制钻井装备
Williams系列旋转控制头
开度1
10
阀开度mm
15
20
25
30
35
47
三、压力控制钻井装备
3、分离设备
海上立式密闭四相分离器
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三、压力控制钻井装备
Flow from well
Gas
Cuttings
Oil Mud
海上卧式密闭四相分离器
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三、压力控制钻井装备
50
三、压力控制钻井装备
SWACO Offshore Standard 液气分离器总成技术参数 工作压力不低于1.0 MPa（145psi） 进液口 4 1/16″ 排液口 8″ 排气口 8″ 最大气体处理量 17.5 mmscf/d （49.5×104 m3 /d） 最大泥浆处理量 1500 gpm （8176 m3 /d）
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二、压力控制钻井工艺
2、地层适应性分析 • 1）地层压力系数和地质情况较清楚的储层； • 2）井眼稳定性良好的石灰岩、花岗岩储层； • 3）胶结性能良好的砂岩储层； • 4）H2S含量低于20ppm 的储层。
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二、压力控制钻井工艺
区块筛选
筛
油藏类型
地质条件
初步经济评价
选
适合MPD的目标区块
5
一、压力控制钻井技术简介
压力控制钻井 MPD 压力控制钻井(Managed Pressure Drilling- MPD)
技术从欠平衡钻井中衍生出来的新技术，是一种采用欠
平衡钻井设备及先进压力控制方法进行钻进的技术。 压力控制钻井使用科学的方法和技 术来严密监测和控制井底压力，并 根据地层情况、钻探目的和工程实 际问题将动态井底压力控制在预定
防爆动力站
向轴承总成提供润滑油和冷却液
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2、数据采集
压力MPa 6:01:42 6:02:00 6:02:18 6:02:36 6:02:54 6:03:12 6:03:30 6:03:48 6:04:06 6:04:24 6:04:42 6:05:00 6:05:18 6:05:36
时间 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
三、压力控制钻井装备
RISER CAP 7100
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三、压力控制钻井装备
44
三、压力控制钻井装备
45
三、压力控制钻井装备
7100EP旋转控制头总成技术参数 静动态工作压力5/2.5 Kpsi、轴承总成通径11″、顶驱工作方式 底部连接 13-5/8″×5M法兰、侧口 7-1/16″×5M法兰 用于硫化氢工作介质 ，5″钻杆密封胶芯 远程监控器 可监测卡箍液缸压力、轴承总成内油压及井口套压三个参数 具有远程控制液压卡箍开关的功能
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三、压力控制钻井装备
4、节流管汇
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三、压力控制钻井装备
5、充气设备
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二、压力控制钻井工艺
5、作业
对于每个项目，油公司内明确启动MPD作业的目的和
意义，并成立MPD项目组； 根据每个平台的实际状况，制定合理的应急预案，确
保作业安全；
环保要求。
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二、压力控制钻井工艺
压力控制： 控制方法1：通过液控节流阀 响应快、作业量小，最常用 控制方法2：调节泥浆密度、注气量
压力控制钻井技术
中海油服钻井事业部
汇报内容
• 压力控制钻井技术简介 • 压力控制钻井工艺 • 压力控制钻井装备
• 油服技术发展过程
2
一、压力控制钻井技பைடு நூலகம்简介
• 压力控制钻井是随着欠平衡钻井技术的发展而产生
的钻井技术；
• 目的：为了满足海上作业的需要、解决井下复杂、
减少非工作时间； • 核心内容是根据需要人为地控制钻进中的动态环空 循环压力。
作业工作量大，不作为压力微调的手段
控制方法3：调节泵排量 深水作业可能用到
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三、压力控制钻井装备
压力控制钻井装备包括： • 井口压力控制设备 • 地面流体处理设备 • 低密度流体产生和注入设备 • 井下控制阀
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三、压力控制钻井装备
液动板 阀
旋转控 制头 分离器
节流管 汇
防回火 装置
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三、压力控制钻井装备
注气范围数据的录入
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二、压力控制钻井工艺
井身结构示意图
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二、压力控制钻井工艺
氮气注入量与井底压力的变化（0.5Mpa井口回压）
Pressure vs. Flow Rate(s)
35000
30000
25000
Pressure (kPag)
20000
15000
10000
5000
Injection Pressure Bottome-Hole Pressure
低电阻
低渗透 复杂 油气藏 井下复杂情 况发生频繁 无法计算 申报储量
低孔隙 特点 问题 常规录井测井 技术无法识别
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一、压力控制钻井技术简介
应用：
1、减少、控制井漏；
2、控制井底压力、减少
井下事故；
3、提高井控安全性； 4、提高油气井产能和产量； 5、提高勘探成功率。
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一、压力控制钻井技术简介
欠平衡钻井技术可以减少钻井中对地层的污染，发现
隐蔽储层并正确评价储层，提高勘探的准确性和成功率。
自1980s以来，陆地油田很多区块和油田使用了欠平衡
钻井技术并取得良好效果，目前预计有30％的井采用该
技术完成。 但由于受作业空间、安全环保等因素的限制，欠平衡 技术不适用于海上作业，在整个世界范围内海上欠平衡 应用较少。
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二、压力控制钻井工艺
4、工艺设计
预计负压值 负压差大于 水平井段环空压耗 是 负压差引起 是
否
钻具组合数据 井身结构数据 岩石力学数据
井壁失稳
否 计算随钻产油气量 油气产量小于 设备除油气能力 是 合理井底负压值
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单位压差 随钻产油气量
否
二、压力控制钻井工艺
MPD
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二、压力控制钻井工艺
油 藏 研 究 优 化 设 计
三维地质模型
油藏工程研究 开发技术 政策 目的层 位置
剩余油分布 油水分布和 压力状况
油藏精细构造
储层空间分布
布井方式
产能预测
储层伤害机理
油藏地质设计
作业方式 优化
可采储量
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二、压力控制钻井工艺
3、钻井介质选择 • 根据储层压力系数的大小，压力控制钻井介质可以为 单独的气相或液相，也可以是气液两相混合物。在做 欠平衡钻井介质设计时，除了考虑循环介质的密度外， 还要考虑携岩、油气分离效率、防腐、安全及环保等 方面因素。 • 目前常用的介质为水基泥浆、油基泥浆、油包水泥浆、 微泡泥浆、充气泥浆等。
500
Annulus Pore Pres. Frac. Pres.
1000
MD (m)
1500
2000
2500
3000
3500
30
二、压力控制钻井工艺
井深与环空返速的变化（0.5Mpa井口回压）
Annulus Velocity Profiles
Velocity (m/sec)
0 0 1 2 3 4 5 6
岩屑 浓度 ‰ 气体 排量 m3/min
ROP(M/H)
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二、压力控制钻井工艺
3) 完井、测试设计 利用MPD方式钻井后不能采用常规方式完井、测试 尽量采用裸眼完井 对于生产井尽量不测试 对于评价井测试项目从简 尽量采用随钻测试 一般不采用固井完井，确实需要，要尽量减轻水泥浆液 柱的压力；采用更精确的压力控制，井底处于平衡状态 --管外封隔器辅助固井 --泡沫水泥浆填充
500
1000
MD (m)
1500
2000
2500
Liquid
3000
Gas Solids
3500
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二、压力控制钻井工艺
环空混相体积变化（0.5Mpa井口回压）
Volume Fraction in Annulus
Volume Fraction (%)
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
8000 / 9000
500 psi Operating
IP 1000
1000 psi Operating
7000
1500 psi Operating
7100
2500 psi Operating
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三、压力控制钻井装备
驱动器
Williams旋转控制头
旋转密 封总成 密封胶芯 安全螺栓
液压卡箍 底座 42
500
1000
MD (m)
1500
2000
2500
Liquid
3000
Gas Solids
3500
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二、压力控制钻井工艺
ROP变化时调整注氮量可满足井眼净化要求
定液体排量、回压及负压值下的几个参数变化趋势图 40
N 2 注入速率（K L / M I N )
35 30 25 20 15 10
10 15 20 25 30 35
– 并且获得了比原计划单井配产高出 2－3 倍的单井油气产量；
– 可以预料这项技术将是一项应用前景十分看好的海上钻井技术。