欠平衡钻井技术及技术规范课件.ppt

1、 欠平衡井井下封井器是欠平衡井井下封井器是接在技术套管某一位置上接在技术套管某一位置上，能将井眼封死的封井工，能将井眼封死的封井工具，确保实现钻井全过程具，确保实现钻井全过程的欠平衡钻井施工。的欠平衡钻井施工。提提钻钻过过程程中中的的关关闭闭状状态态下下钻钻过过程程中中的的开开启启状状态态 将井下套管将井下套管阀连接在套阀连接在套管上，下至管上，下至设计井深。设计井深。打开套管阀，下打开套管阀，下钻。钻。开始正常钻井。开始正常钻井。井下套管阀打开井下套管阀打开以后，提供的通以后，提供的通径和相应的套管径和相应的套管尺寸相同。尺寸相同。井下套管阀井下套管阀的开启关闭的开启关闭通过控制管通过控制管

2、线实现。线实现。提钻时当钻提钻时当钻柱提到井下柱提到井下套管阀以上套管阀以上位置时关闭位置时关闭井下套管阀井下套管阀，平衡地层，平衡地层压力。压力。套管头旁通套管头旁通高压软管高压软管1 1上接头上接头2 2固定套固定套3 3管接头管接头4 4液液 缸缸5 5内滑套内滑套6 6本本 体体7 7阀阀 芯芯8 8下接头下接头序号序号名称名称液压副管的结构液压副管的结构液压副管结构液压副管结构倒线器倒线器管线管线接头接头金属管金属管保护层保护层钢丝绳钢丝绳液压副管固定器液压副管固定器 经过几年的攻关研究，研制出了两种规经过几年的攻关研究，研制出了两种规格三种型号的井下套管阀。包括用于格三种型号的井下

3、套管阀。包括用于 245mm套管的套管的FJQ245型，用于型，用于 178mm套管套管FJQ178型和型和FJQ178a型。型。其中其中FJQ178型用于型用于 149.2mm钻具，钻具，FJQ178a型用于型用于 152.4mm钻具。钻具。型号型号密封压力密封压力（MPa）开关压力开关压力（MPa）开关开关次数次数抗内压抗内压MPa抗外挤抗外挤（MPa）抗拉强度抗拉强度（KN）FJQ-245350.757566616870FJQ-178350.757565433800FJQ-178a35 0.757565433800 采用地面控制，液压开关，金属接触密封，阀板开启后采用地面控制，液压开关，

4、金属接触密封，阀板开启后隐藏保护等技术。反向密封承压大于隐藏保护等技术。反向密封承压大于35MPa。目前井下目前井下套管阀套管阀已完善技术关键：已完善技术关键：1 1、井下封井器内径变化台阶处均有、井下封井器内径变化台阶处均有4545倒角，内部倒角，内部钻具通过畅通，不会发生卡挂现象。钻具通过畅通，不会发生卡挂现象。2 2、具有可检测井下封井器关闭后井下压力能力的技、具有可检测井下封井器关闭后井下压力能力的技术已完成室内试验，正在进行现场试验。术已完成室内试验，正在进行现场试验。井下封井器安装位置的确定原则 1 1、井筒内钻井液压力对钻柱形成的上推力与、井筒内钻井液压力对钻柱形成的上推力与钻柱

5、自身重量的平衡点的位置。钻柱自身重量的平衡点的位置。2 2、完井衬管的长度、完井衬管的长度。井下套管阀的现场安装井下套管阀的现场安装1 1、定滑轮安装、定滑轮安装2 2、液压副管卷筒就位、液压副管卷筒就位3 3、液压副管穿过定滑轮、液压副管穿过定滑轮4 4、井下封井器安装、井下封井器安装5 5、液压副管卡箍安装、液压副管卡箍安装6 6、高压软管及封堵法兰安装、高压软管及封堵法兰安装 2001年年-自主立项，开始研发自主立项，开始研发2002年年-首次设计方案完成首次设计方案完成 申请集团公司立项，申请专利申请集团公司立项，申请专利2 2项（项（20022002年年9 9月）月）2003年年-完

6、成方案优选，投入样机试制，专利授权（完成方案优选，投入样机试制，专利授权（20032003年年8 8月）月）2004年年-完成样机加工，完成样机加工，1111月首次在夏月首次在夏202202井现场应用，获得成功井现场应用，获得成功 这是国内自主研发的井下封井器的首次成功应用这是国内自主研发的井下封井器的首次成功应用2005年年-集团公司科技局组织招研，我院中标集团公司科技局组织招研，我院中标“井下控制阀研制井下控制阀研制”项项目目 同年完成夏同年完成夏7676、新光、新光1 1井现场技术服务井现场技术服务2006年年-完成广安完成广安8 8井井,核桃核桃2,2,邛西邛西006-x1006-x1

7、井井,金龙金龙1 1井技术服务井技术服务 这是国内这是国内7 7 井下封井器首次成功应用。井下封井器首次成功应用。2007年年-进入推广应用阶段及二代封井器的研发进入推广应用阶段及二代封井器的研发新疆油田夏新疆油田夏202井现场试验井现场试验现场应用时间：现场应用时间：2004年年井下控制阀规格：井下控制阀规格：FJQ-245井下控制阀下深：井下控制阀下深：400m上层技术套管下深：上层技术套管下深：3900m井下工作时间：井下工作时间：46天天完成钻井进尺：完成钻井进尺：1000m井下控制阀开关次数：井下控制阀开关次数：7次次阀底最大负压：阀底最大负压：9MPa夏夏202井试验数据（共开关井

8、试验数据（共开关7次）次）井深井深m泥浆密度泥浆密度g/cmg/cm3 3关闭压力关闭压力MPaMPa关闭时间关闭时间MPaMPa开启压力开启压力MPaMPa开启时间开启时间MPaMPa阀底压力阀底压力MPaMPa4139.521.1513-19914-20151.34327.661.2212-191214-19141.34557.001.229-181413-19171.34750.491.2212-191313-19161.34824.001.208-19159-19181.34831.511.2113-191214-19151.34882.951.2315-191015-19139第七次

9、开关时阀底压力达到了第七次开关时阀底压力达到了9MPa，7次开关均顺利完成。次开关均顺利完成。前六次开关时，其阀芯上下的欠压值较小。第七次开前六次开关时，其阀芯上下的欠压值较小。第七次开关时阀底压力达到了关时阀底压力达到了9MPa，通过关半封防喷器，从井口，通过关半封防喷器，从井口憋压辅助开启井下封井器。关闭半封后开始井口打压，从憋压辅助开启井下封井器。关闭半封后开始井口打压，从1MPa开始，压力每次增加开始，压力每次增加1MPa,一直增至一直增至9MPa,地面显地面显示井下封井器开始动作，判断井下封井器上下压力已平衡示井下封井器开始动作，判断井下封井器上下压力已平衡，开始逐渐开启。随后按正常

10、工序由气动液压泵打压，将，开始逐渐开启。随后按正常工序由气动液压泵打压，将井下封井器完全打开。井下封井器完全打开。通过此过程说明井下封井器密封效果良好，性能达到通过此过程说明井下封井器密封效果良好，性能达到设计指标。设计指标。夏夏202井第七次开启过程的具体情况井第七次开启过程的具体情况新疆油田夏新疆油田夏76井现场试验井现场试验现场应用时间：现场应用时间：2005年年井下控制阀规格：井下控制阀规格：FJQ-245井下控制阀下深：井下控制阀下深：390m上层技术套管下深：上层技术套管下深：3326m井下工作时间：井下工作时间：42天天完成钻井进尺：完成钻井进尺：774m井下控制阀开关次数：井下

11、控制阀开关次数：14次次井深井深m泥浆密度泥浆密度g/cmg/cm3 3关闭压力关闭压力MPaMPa关闭时间关闭时间MPaMPa开启压力开启压力MPaMPa开启时间开启时间MPaMPa阀底压力阀底压力MPaMPa3349.461.05151015101.33454.201.06151015101.33455.951.06151015101.33645.621.07151015101.33648.381.07151015101.33744.961.06151015101.33768.101.07151015101.33772.221.06151015101.33896.001.071510151

12、01.34003.461.06151015101.34040.001.06151015101.34042.501.08151015101.34100.001.08151015101.34100.001.0815101510 P Pbottomholebottomhole=P Phydrostatichydrostatic+P+Pfrictionfriction+P+Pchokchoke e纯气体纯气体充气充气泡沫泡沫雾化雾化纯液体纯液体泥浆帽泥浆帽回压（套压）控制回压（套压）控制完井完井节流控制节流控制密度调整密度调整注气量、注液量注气量、注液量调整调整工艺流程和操作程序工艺流程和操作程序原则

13、原则安全极限安全极限工艺选择工艺选择地层适应性地层适应性储层特征储层特征经济性经济性安全性安全性欠平衡钻井设备、工具与仪表欠平衡钻井设备、工具与仪表井口设备井口设备地面设备地面设备不压井起下钻装置不压井起下钻装置套管阀套管阀气体压缩机、气体压缩机、增压器增压器系统仪表系统仪表气体钻井旋转控制头气体钻井旋转控制头被动式旋转控制头被动式旋转控制头主动式旋转控制头主动式旋转控制头井口液控阀井口液控阀节流控制系统节流控制系统回压（套压）控制回压（套压）控制随钻监测控制系统随钻监测控制系统节流管汇节流管汇液气分离液气分离密闭循环密闭循环分离系统分离系统井底欠压值有效控制井底欠压值有效控制制氮、注入制氮、

14、注入及雾化及雾化除气器除气器控制管路控制管路液氮液氮地面控制系统地面控制系统分离系统分离系统录井取样装置及其他录井取样装置及其他液压控制系统液压控制系统固控系统固控系统撇油系统撇油系统排气系统排气系统燃烧系统燃烧系统膜制氮膜制氮制氮增压制氮增压雾化泵雾化泵系统软件系统软件井下阀体井下阀体欠平衡钻井井控欠平衡钻井井控井控思想及原则井控思想及原则井控工艺及流程井控工艺及流程安全钻井分级安全钻井分级欠平衡钻井的概念欠平衡钻井的概念纯液相纯液相气液混相气液混相IADCUBDIADCUBD分类分类保持有控的地层保持有控的地层流体流入状态流体流入状态所钻地层特征的识别所钻地层特征的识别气液混相的油气上窜评

15、价气液混相的油气上窜评价油气组分的识别油气组分的识别有毒气体的监测与防范有毒气体的监测与防范不同介质钻井的装备要求不同介质钻井的装备要求配套井控设施的特殊要求配套井控设施的特殊要求钻具组合组件的特殊要求钻具组合组件的特殊要求其他特殊要求其他特殊要求0 0级级 只是特性增强；没有含碳氢化合物的地层。只是特性增强；没有含碳氢化合物的地层。1 1级级 没有自然流至地面的能力。井眼没有自然流至地面的能力。井眼“稳定稳定”并且从井并且从井控风险低。控风险低。2 2级级 可自然流至地面，用常规压井方法可控制，在严重可自然流至地面，用常规压井方法可控制，在严重的设备失效的情况下，只可能发生有限的后果。的设备

16、失效的情况下，只可能发生有限的后果。3 3级级 地热井和非烃类生产井。最大关井压力小于欠平衡地热井和非烃类生产井。最大关井压力小于欠平衡钻井设备的额定工作压力。严重失效有严重后果。钻井设备的额定工作压力。严重失效有严重后果。4 4级级 烃类生产井。最大关井压力小于欠平衡钻井设备的烃类生产井。最大关井压力小于欠平衡钻井设备的额定工作压力。严重失效有严重后果。额定工作压力。严重失效有严重后果。5 5级级 最大的设计井口压力超过欠平衡钻井设备的额定工最大的设计井口压力超过欠平衡钻井设备的额定工作压力，但是小于防喷器组合的额定值。严重失效有严作压力，但是小于防喷器组合的额定值。严重失效有严重后果。重后

17、果。风险评价及应急预案风险评价及应急预案设备安全控制能力设备安全控制能力地层流体能量、性质预测地层流体能量、性质预测欠平衡钻井延伸欠平衡钻井延伸欠平衡水平井（定向井）欠平衡水平井（定向井）欠平衡分支井欠平衡分支井理论理论工艺工艺设备与工具设备与工具煤层气羽状分支井煤层气羽状分支井欠压差下的欠压差下的井壁稳定问题井壁稳定问题欠平衡压差欠平衡压差控制工艺控制工艺钻具组合设计钻具组合设计斜井眼安全密度窗斜井眼安全密度窗口的计算与选择口的计算与选择携岩、清洁、稳定井壁、携岩、清洁、稳定井壁、减摩降阻、保护储层减摩降阻、保护储层地层抗钻强度地层抗钻强度与造斜率关系与造斜率关系管柱摩阻管柱摩阻及钻柱强度及钻柱强度水平井管流、环流水平井管流、环流水力摩阻及携岩水力摩阻及携岩井眼轨迹井眼轨迹控制工艺控制工艺钻井液与完钻井液与完井液工艺井液工艺欠平衡水平欠平衡水平井完井工艺井完井工艺钻井参数控制钻井参数控制待钻轨迹预测待钻轨迹预测轨迹测量工艺轨迹测量工艺定向与水平钻进定向与水平钻进测量仪器测量仪器专用造斜马达专用造斜马达